安徽省水稻品種稻曲病抗性鑒定與評價

胡逸群，鄭求學，陳晴晴，沈文杰，張愛芳*

(1 安徽省農業科學院植物保護與農產品質量安全研究所，合肥 230001；2 金寨縣天堂寨鎮農業農村管理服務中心，安徽金寨 237343)

稻曲病是由子囊菌[Ustilaginoidea virens(Cooke)Takahashi]侵染引起的穗部真菌性病害。稻曲病菌通常在孕穗期侵染水稻小花組織，而后突破內外稃組織的機械屏障后定殖于雄蕊組織[1]，劫持子房的養分運輸通道供給稻曲球的生長[2-4]。稻曲病菌次生代謝階段產生黑粉菌素和稻曲毒素。稻曲毒素A、B 具有細胞毒性，可導致動物器官病變和植物生長異常，嚴重危害人和動物的健康[5，6]。1878 年，稻曲病首次報道于印度水稻產區[7]，由于發生頻率較低并未受到廣泛關注。近年來，由于氣候變化、耕地肥力的提高和高產優質品種的推廣等因素，在全球多數水稻產區，稻曲病已上升為水稻主要病害，嚴重危害水稻產量和品質[8，9]。因此，稻曲病的抗性品種選育和防治工作迫在眉睫。

病害防控策略主要有種植抗性品種、噴施化學農藥兩種。化學防治成本較高，易造成環境污染，且防效易受氣候和施用時期的影響。因此選育和利用抗病品種可從源頭上有效控制病害發生，同時減少農藥用量，進而緩解環境、資源和農產品質量等日益突出的問題，也符合“兩減”政策。

國內各水稻主產區都有對稻曲病抗性評價的報道[10-14]。自然誘發是評價品種對稻曲病抗性水平的傳統方法，通過多季自然誘發鑒定到一批具有稻曲病田間抗性的種質資源，可用于抗病育種[11，15-17]。相較而言，在可控條件下，將稻曲菌絲體與分生孢子混合作為接種體的人工接種方法更高效、重復性更好[18-20]。但這種創傷式的接種方法，品種抗性水平偏低，因為人工注射破壞了水稻組織防御病原菌侵染的天然機械屏障。因此，開發更穩定、高效的無創傷式接種方法，如噴霧接種方法很有必要[21]。

盡管通過抗病鑒定已挖掘一批具有稻曲病抗性的水稻品種，但在分子育種層面尚未發現符合“基因對基因”假說的抗性類型[15-17，22-24]。早期徐建龍等利用Lemont/特青近等基因導入系，在Lemont 中檢測并定位到2 個稻曲病抗性的數量性狀位點(QTLs)qFsr10 和qFsr12[25]，隨后又有10 個影響病穗率和穗數的QTLs 被定位[24]。Li 等利用重組自交系群體，發現IR28 對稻曲病的抗性由2 個主效基因和多效基因控制，遺傳力達76.67%[23]；利用IR28與高感品種雜交將抗性QTL 定位到5 號染色體[26]。截止到目前，18 個稻曲病抗性相關QTL 已經被定位到除第7、9 染色體以外染色體上[22，24]。

安徽省地處暖溫帶與亞熱帶過渡地區，氣候溫暖濕潤，各種病害頻發，但近年來安徽省水稻品種對稻曲病的抗性評價還未見報道。本研究采用田間病圃自然誘發的方法，在2017—2020 年對659 份水稻區試品種(系)進行稻曲病抗性鑒定和評價，初步分析安徽省水稻區試品種對稻曲病的整體抗性水平，淘汰高感品種，為稻曲病抗病品種的選育和推廣提供基礎材料和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的659 份水稻材料為安徽省水稻區域試驗參試品種(系)，由安徽省種子管理總站提供。

1.2 田間設計與管理

分別在安徽省潛山縣和金寨縣設立自然誘發鑒定圃對659 份水稻材料進行稻曲病抗性鑒定。播種日期為每年5 月15 日前后，種植方式采用育秧移栽法，每個品種種植1 個小區，每個小區栽種5 行，每行6 穴，每穴2～4 株基本苗，株行距20 cm×25 cm。參試品種按順序排列，四周種植誘發品種豐兩優4號。田間灌溉與常規生產一致，基肥、追肥比常規生產增加10%的氮肥，且分蘗期追施1 次氮肥，整個生育期防蟲不防病。

1.3 病情調查與抗性評價

水稻黃熟期(9 月中旬)調查病情，以病穗率作為抗性分級標準。高抗(high-resistance，HR)、抗(resistance，R)、中抗(mid-resistance，MR)、中感(mid-sensitive，MS)、感病(sensitive，S)、高感(highsensitive，HS) 的病穗率分別為0、0.1%～ 2.5%、2.6%～ 5.0%、5.1%～ 12.5%、12.6%～ 25.0%、25.1%～100%。同一水稻品種的最終抗性以兩點鑒定結果中抗性最差的級別為準。

2 結果與分析

2.1 稻曲病總體抗性水平

從2017 至2020 年，誘發品種豐兩優4 號發病程度均達7 級(感病)或以上，鑒定結果有效。659個參試品種(系)對稻曲病的抗性鑒定結果如表1所示。各年份品種的抗性水平有所差異，2017—2020 年抗病率分別為5.81%、27.56%、18.45%、22.09%，其中2017 年參試品種的稻曲病整體發病程度最重，抗性水平主要是中感和感病水平。相較而言，2018 年稻曲病抗性水平略高于其余年份，高抗品種(系)數也是幾年中最多的。2019 和2020 年不同抗性水平的品種(系)數占比差異不大。

表1 2017-2020 年水稻區試品種的稻曲病抗性水平統計Table 1 General resistance to false smut rice of 659 rice varieties from 2017 to 2020

2.2 秈稻、粳稻對稻曲病的抗性評價比較

區分秈稻、粳稻的情況下，659 個參試品種(系)不同年份的抗病率水平與品種沒有必然聯系。如表2 所示，2017 年秈稻抗病率為9.52%，粳稻抗病率為0；2018 年秈稻抗病率為30.34%，粳稻抗病率為23.89%，因此這兩年的秈稻抗病率明顯高于粳稻。而2019 年秈稻抗病率為7.53%，粳稻抗病率為32.00%，秈稻抗病率顯著低于粳稻抗病率。因此秈稻和粳稻兩個品種類型與稻曲病抗性間并無明顯聯系。值得注意的是，在粳稻材料中，4 年抗性試驗未篩選到高抗品種，但秈稻材料中每年都有高抗品種，其中2018 年秈稻高抗品種比例高達10.11%。

表2 2017-2020 年秈稻和粳稻品種的稻曲病抗性水平統計Table 2 General resistance to false smut rice of indica and japonica rice varieties from 2017 to 2020

2.3 兩鑒定圃的稻曲病抗性評價比較

以上鑒定結果是選取兩鑒定圃誘發結果中發病較重的為最終結果，兩鑒定圃鑒定結果見表3。2017 和2020 年，潛山點表現為感病和高感的材料數量顯著高于金寨點，表現為抗病和高抗的品種數量顯著低于金寨點，另外兩年則反之。由此可見，兩個點鑒定結果差異較大。

表3 2017-2020 年稻曲病抗性評價的兩點鑒定結果Table 3 General resistance to false smut rice of rice varieties in two disease nursery from 2017 to 2020

3 討論

根據4 年稻曲病抗性鑒定結果，共鑒定高感品種40 份，占總品種比例6.07%，依據安徽省品種審定標準，這些高感品種被直接淘汰。值得注意的是，659 份材料中的感病品種高達255 份，占比38.69%。由于稻曲病自然誘發鑒定結果存在偶然性，感病品種在適宜發病的條件下，極有可能表現為高感，因此，在后續篩選過程中需引起重視，應結合后續多年多點鑒定結果進一步評價。本研究明確了安徽省水稻品種對稻曲病的整體抗性水平，可為品種審定、抗病品種選育、品種合理布局提供科學依據。

規范科學的鑒定方法和結果直接影響評價材料審定程序，從這一角度來說，針對不同病原菌，選擇合適的接種方法是抗性鑒定準確的關鍵。稻曲病抗性鑒定的接種方法有自然誘發和人工接種，或將這兩種方法相結合[27]。但從品種審定的層面，由于稻曲病的人工接種體系尚不完善，自然誘發的接種方法仍是主流。

分析發現，本研究中兩個自然誘發鑒定圃的抗性鑒定結果存在差異，說明自然誘發鑒定評價品種抗性存在偶然性。自然誘發受氣候條件、菌源、品種生育期及品種抗性等因素影響，同一品種(系)在不同年份和地區對稻曲病的抗性結果不穩定，差異較大，很難科學、準確地評價品種的抗性水平[28]。為解決這一問題，抗性鑒定應根據多年多點鑒定結果進行綜合分析，或是采取人工接種與自然誘發相結合的鑒定方法[29]。然而，由于稻曲病特殊的侵染致病機制，人工接種是直接突破穗苞導致病情偏重，并不能真實反映水稻抗性，鑒定結果也存在偏差。因此建立完善人工接種和抗性評價體系是科學評價的關鍵，也是推進稻曲病抗性育種發展的必備條件。

通過分析秈稻和粳稻品種對稻曲病的抗性鑒定結果，雖然在抗病率方面秈稻與粳稻無絕對優勢，但從高抗品種數量的角度分析，秈稻的整體抗性水平優于粳稻。本研究稻曲病抗性鑒定采用自然誘發的接種方式，因此環境中的稻曲菌源成功定殖于水稻組織表面是實現侵染并引發病害的先決條件。從形態來看，秈稻劍葉開度小且葉毛較多，而粳稻劍葉開度大，葉毛較少或沒有葉毛，病原菌孢子更容易落在粳稻葉片表面，稀疏的葉毛組織也使得病菌更容易突破組織表層的機械屏障，因此病原菌在粳稻葉片表面實現成功定殖更容易。

4 結論

綜合分析659 份材料的抗性鑒定結果，表現為抗性的品種有42 份，占比6.37%，但由于自然誘發的不穩定因素，真正表現抗性的材料還需多年多點的鑒定，或是結合人工接種方式才能最終確定。重要的是，關于稻曲病菌致病類型，此前雖有少量相關報道，但稻曲病菌是否存在明顯的致病力小種分化現象，尚未有統一定論[30-32]。侵染機制的研究和人工接種體系的建立是稻曲病領域亟待解決的兩個關鍵，需要眾多科研工作者的長期探索。