60個小麥品種（系）赤霉病抗性鑒定與優(yōu)異種質(zhì)篩選

關(guān)鍵詞：小麥（TriticumaestivumL.）;品種（系）;赤霉病;抗性鑒定；單花滴注法；土表接種法

中圖分類號：S512.1；S432.4+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2025）07-0005-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.07.002 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：口

Identification of Fusarium head blight resistance and screening of elite germplasm in 60 wheat varieties（lines）

ZHANG Xiao-juan1，LIU Qian-qian1，WANG Li-feng1，LING Dong1，ZHANG Peng-fei1.2 （1.XiangyangAcademyof Agricultural Sciences，Xiangyang441O57，Hubei，China; 2.Hubei Key Laboratory of Food Crop Germplasm and Genetic Improvement，Wuhan 43O064，China）

Abstract：Inordertoscreenexcellntwheat（TriticumaestiumL.）germplasmresourcesresistanttoFusariumheadblight（FHB）， theFHBresistancelevelsof6Owheatvarieties（lines）includingthecontrolvarieties wereevaluatedusingsingle-floretinjectionand soil-surface inoculation methods.Sumai3（highlyresistant，HR），Yangmai158（moderatelyresistant，MR），andAnong 8455 （highlysusceptible，HS）servedascontrolvarieties.Atotalof2highresistantvarieties，7medium-resistantvarieties，3Omedium susceptiblevarietisand21ighsusceptiblevarietieswerescreenedout.Furthermore，theagronomictraitsofwheatvarieties（lines） withresistancelevelsfmoderatelysusceptible（MS）andabovewereinvestigated.Atotalof16eliteheatvarietis（ines）withsuperioragronomictraitsandresistancetoFusarimheadblight，suchasNei403，Chuanmai45，W2，andXinong9871，weresreed out，which provided reliable parental sources for new cultivars breeding.

KeyWords：wheat（ricumaestiumL）；varieties（lines）；Fusariumheadblight；resistanceidentification；single-floreinjectio methods；soil-surface inoculation methods

小麥（TriticumaestivumL.）赤霉病（Fusariumheadblight，F(xiàn)HB）是由禾谷鐮刀菌（Fusariumgra-minearum）和亞洲鐮刀菌（Fusariumasiaticum）引起的氣傳病害[]，在小麥全生育期均可為害，以穗期為害最嚴(yán)重，地勢低洼、排水不暢、土壤黏重、偏施氮肥的地塊發(fā)病較重。赤霉病對小麥的影響具有持續(xù)性，帶菌子粒影響萌芽，花期感染影響灌漿，造成穗頭干癟，嚴(yán)重時顆粒無收。鐮刀菌感染小麥后會使其產(chǎn)生真菌毒素，如脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxyni-valenol，DON）、玉米赤霉烯酮（Zearalenol，ZEN），污染子粒并引發(fā)食品和飼料安全問題。

赤霉病是破壞性很強(qiáng)的真菌病害，對小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響。在中國，小麥赤霉病是一種常見且為害重的植物病害，在不同地區(qū)存在一定差異。隨著全球氣候變暖和耕作制度的改變，赤霉病發(fā)生區(qū)域從長江中下游麥區(qū)快速擴(kuò)散至黃淮麥區(qū)，已上升為當(dāng)?shù)刂饕『2.3]，且發(fā)病年份易流行成災(zāi)，嚴(yán)重制約中國綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展，威脅糧食安全。赤霉病防治多采用種植抗赤霉病品種、輪作、科學(xué)的水肥管理及施用化學(xué)農(nóng)藥等手段，但化學(xué)農(nóng)藥的頻繁使用會造成環(huán)境、空氣和土壤污染，還會導(dǎo)致植物病原菌耐藥性增強(qiáng)，農(nóng)藥殘留等問題，嚴(yán)重威脅人畜健康。選育和推廣抗赤霉病小麥品種是控制赤霉病安全、有效的措施，而缺少農(nóng)藝性狀優(yōu)良且抗病性能好的親本是限制小麥新品種選育的主要因素。因此，篩選和鑒定優(yōu)異赤霉病抗性小麥種質(zhì)資源對鄂北地區(qū)小麥新品種選育具有重要意義。

關(guān)于小麥種質(zhì)資源抗病性鑒定的研究較多，陳婧等4從454份小麥品種中鑒定篩選出7份高抗赤霉病材料和115份中抗赤霉病材料，發(fā)現(xiàn)生選4號、寧麥19等26份優(yōu)良種質(zhì)資源；汪尊杰[5從江蘇省主推小麥品種中篩選出揚(yáng)麥33、揚(yáng)麥38、東麥2001等11個抗病優(yōu)良親本材料；還有學(xué)者對西農(nóng)系小麥品種（系）以及豫南四川[8等地的小麥品種（系）進(jìn)行了赤霉病表型鑒定及基因型分析，鑒定并挖掘出多個農(nóng)藝性狀和抗病性能俱佳的品種，這些鑒定結(jié)果為小麥赤霉病抗性育種提供了可靠的親本來源。本研究采用單花滴注法和土表接種法對60份小麥品種（系）進(jìn)行赤霉病抗性鑒定及農(nóng)藝性狀調(diào)查，篩選出抗性水平較好且豐產(chǎn)的小麥種質(zhì)資源，為小麥抗赤霉病品種的親本選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小麥品種（系）共60個，分別來自四川省、河南省、湖北省、江蘇省等12個省市，均于襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院保存。田間赤霉病抗性鑒定以蘇麥3號、揚(yáng)麥158、安農(nóng)8455分別作為高抗、中抗、高感對照品種。

供試禾谷鐮刀菌菌株是具有強(qiáng)致病力的PH-1（西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院）2113（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院）F0980（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院），經(jīng)PDA培養(yǎng)、活化后備用（圖1）。

圖1禾谷鐮刀菌（Fusariumgraminearum）在電子顯微鏡4x（a）、 20×（b） 下的形態(tài)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

小麥赤霉病抗病性鑒定試驗(yàn)在湖北省襄陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院團(tuán)山基地赤霉病鑒定圃中進(jìn)行，試驗(yàn)田為普通土壤，中等肥力水平，前茬作物是玉米。供試材料于2023年10月25日播種，每個品種播種3行，行長 1.0m ，行距 0.3m ，每行人工點(diǎn)播40粒種子。鑒定圃四周設(shè)保護(hù)行，播種感病小麥品種安農(nóng)8455。采用土表接種法和單花滴注法進(jìn)行抗病性鑒定，在小麥整個生長期內(nèi)不施用任何化學(xué)殺菌劑。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1單花滴注法將3種禾谷鐮刀菌菌液等比例混合，在小麥揚(yáng)花早期（中間有4～6個黃色小花為主）接種，套袋隔離3d，后彌霧保濕7d，于21d后觀察統(tǒng)計(jì)小麥各病級發(fā)病穗數(shù)、總穗數(shù)，計(jì)算平均嚴(yán)重度（S），計(jì)算式如下。

平均嚴(yán)重度 （各病級穗數(shù) × 相應(yīng)病級數(shù)）/總穗數(shù) （1）

1.3.2土表接種法將攜帶病菌的小麥子粒于抽穗前1個月均勻地撒于鑒定圃的小麥行間，帶病子粒用量為 60kg/hm² ，并適當(dāng)灌溉，保持土壤濕度，以利于子囊殼的形成。試驗(yàn)鑒定標(biāo)準(zhǔn)參考國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《小麥抗病蟲性評價技術(shù)規(guī)范：小麥抗赤霉病評價技術(shù)規(guī)范》（NY/T1443.4—2007）。接種21d后，調(diào)查每個接種穗，統(tǒng)計(jì)各病級發(fā)病穗數(shù)和總穗數(shù)，計(jì)算病穗率和病情指數(shù) （DI） ，計(jì)算式如下。

病穗率 .= 感病穗數(shù)/總調(diào)查穗數(shù) ×100%

病情指數(shù) （各級病穗數(shù) × 相應(yīng)病級數(shù)）/總穗數(shù) × 最高病級數(shù)） （3）

1.3.3赤霉病抗性等級劃分共劃分為免疫（I）高抗（HR）、中抗（MR）、中感（MS）、高感（HS）5個等級，評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1小麥赤霉病抗性評價標(biāo)準(zhǔn)

注：CK-R表示蘇麥3號，CK-MR表示揚(yáng)麥158，CK-S表示安農(nóng)8455

1.3農(nóng)藝性狀調(diào)查

調(diào)查赤霉病中感以上小麥品種的農(nóng)藝性狀，主要包括株高、生育期、穗長、穗粒數(shù)和千粒重，每個品種隨機(jī)調(diào)查10穗。

2 結(jié)果與分析

2.1赤霉病抗性鑒定結(jié)果

通過單花滴注法共鑒定篩選到0個免疫品種（系）和2個高抗品種（系），占品種（系）總數(shù)的 3.33% ;21個中抗品種（系），占品種（系）總數(shù)的 35.00% ;23個中感品種（系），占品種（系）總數(shù)的 38.33% ；14個高感品種（系），占品種（系）總數(shù)的 23.33% （表2）。

通過土表法共鑒定篩選到0個免疫品種（系）和3個高抗品種（系），占品種（系）總數(shù)的 5.00% ；11個中抗品種（系），占品種（系）總數(shù)的 18.33% ;25個中感品種（系），占品種（系）總數(shù)的 41.67% ;21個高感品種（系），占品種（系）總數(shù)的 35.00% （表2）。

綜合土表接種法和單花滴注法2種方法共鑒定篩選到0個免疫品種（系）和2個高抗品種（系），占品種（系）總數(shù)的 3.33% ，是已知高抗品種蘇麥3號和望水白，未鑒定到其他高抗赤霉病品種；7個中抗品種（系），分別為W2、N35、鎮(zhèn)麥168、揚(yáng)麥20、寧麥13、寧麥9號和揚(yáng)麥158，占品種（系）總數(shù)的 11.67% ;30個中感品種（系），占品種（系）總數(shù)的 50.00% ;21個高感品種（系），占品種（系）總數(shù)的 35.00% （表2）。

對各省（市）材料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)中抗和高抗品種主要來源于江蘇省，屬于長江下游麥區(qū)，其他省（市）主要以中感和高感品種居多，以河南、湖北、陜西、貴州等省較為突出（圖2）。其中，河南省有9份材料，5份表現(xiàn)中感，4份表現(xiàn)高感，抗性水平較低；湖北省小麥材料有9份，1份高感材料，8份中感材料，缺乏中抗以上的小麥種質(zhì)材料。

表2各試驗(yàn)品種（系）赤霉病抗性評價

注：“—\"為來源地不詳

圖2各省（市）小麥品種（系）對赤霉病的抗性水平分布

2.2 抗赤霉病小麥品種（系）的農(nóng)藝性狀

對赤霉病抗性水平達(dá)中感及以上的小麥品種（系）進(jìn)行田間調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析（表3），以株高低于90cm. 、穗粒數(shù)大于40粒/穗、千粒重大于 35g 為標(biāo)準(zhǔn)，篩選出內(nèi)4103、川麥45、W2、西農(nóng)9871、襄麥32、鄭麥9023、N35、川輻12、內(nèi)麥10號、川麥67、周麥22、15WP069、15WP098、西農(nóng)979、鎮(zhèn)麥168、揚(yáng)麥20共16個農(nóng)藝性狀優(yōu)良且兼具赤霉病抗性的小麥品種（系）。

表3中感及以上抗性小麥品種（系）主要農(nóng)藝性狀

3 討論

本研究利用2種鑒定方法對60個小麥品種（系）進(jìn)行赤霉病抗性評價，未發(fā)現(xiàn)小麥赤霉病免疫品種，高抗赤霉病種質(zhì)資源少，僅蘇麥3號、望水白表現(xiàn)為高抗，且這2個品種均來自長江中下游麥區(qū)，中抗及以上的小麥品種只占 15.00% 。長江下游麥區(qū)赤霉病發(fā)生頻繁，是自然選擇優(yōu)勢區(qū)，其小麥材料抗性表現(xiàn)更好，以寧麥系列表現(xiàn)突出。小麥材料抗性水平集中在中感至高感等級，占比達(dá) 85.00% ，抗性水平較差。通過調(diào)查60個小麥品種（系）農(nóng)藝性狀，篩選出16個綜合性狀優(yōu)良且對赤霉病有抗性的種質(zhì)資源，其中，W2、N35、鎮(zhèn)麥168和揚(yáng)麥20這4個品種（系）中抗赤霉病且農(nóng)藝性狀突出，可作為骨干親本加以利用。總體來說，赤霉病抗性品種資源匱乏，新型親本材料更新滯后，可利用的材料較少。應(yīng)多引進(jìn)赤霉病抗性強(qiáng)的小麥種質(zhì)資源，改良小麥對赤霉病的整體抗性水平。種質(zhì)資源作為抗病育種的基礎(chǔ)，在小麥育種過程中，應(yīng)通過多年多點(diǎn)多鑒定，有目的地篩選出具有較強(qiáng)抗病性能的小麥品種，為小麥新品種的選育和推廣提供科學(xué)依據(jù)。

在小麥育種工作中，親本種質(zhì)資源有限，品種遺傳差異小，使用頻次較高，同質(zhì)化問題嚴(yán)重，一定程度上限制了小麥育種水平的進(jìn)一步提升。所以，為豐富種質(zhì)資源，增加品種遺傳多樣性，篩選、鑒定優(yōu)異抗性材料，應(yīng)加強(qiáng)各麥區(qū)小麥種質(zhì)資源交流，以培育出高抗、廣適、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的小麥新品種。

4展望

小麥赤霉病是典型的多基因控制性狀，不同抗性資源中的抗性位點(diǎn)聚合可提高小麥赤霉病抗性[9。Fhb1基因抗赤霉病效應(yīng)較大，可以降低子粒中真菌毒素的積累，被廣泛應(yīng)用于抗病育種中。已有研究表明，小麥中可能同時存在多個抗赤霉病基因或者感病QTLs/基因，雜交后基因交換重組，后代材料通過基因加性效應(yīng)和上位效應(yīng)可能出現(xiàn)超親后代，在育種實(shí)踐中，采用中感或中抗品種進(jìn)行雜交，超親分離的比例將有所提高[1]。通過分子標(biāo)記輔助選擇法將Fhb1導(dǎo)入中感或高感赤霉病小麥品種中，可顯著增強(qiáng)該品種的抗性能力。張宏軍等3利用Fhb1基因分子標(biāo)記輔助技術(shù)有效地提高了黃淮冬麥區(qū)小麥品種赤霉病抗性水平。He等發(fā)現(xiàn)Fhb1基因編碼的關(guān)鍵蛋白TaHRC通過“液-液”相分離的生物物理過程驅(qū)動大分子凝聚復(fù)合體來調(diào)控小麥對赤霉病的抗性。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了Fhb1基因調(diào)控小麥赤霉病抗/感的生物學(xué)機(jī)制，而且為小麥赤霉病抗性育種提供了重要支持。

具有較高赤霉病抗性的小麥品種能夠有效地阻正病原菌的侵染和毒素的產(chǎn)生，Ⅲ型和M型抗性通過阻止病原菌在小穗和子粒中的定殖和擴(kuò)散來減少脫氧雪腐鐮刀菌烯醇毒素的產(chǎn)生和積累，即赤霉病抗性越高，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇含量通常越低[12]。在小麥及其近親植物中已發(fā)現(xiàn)了大量的赤霉病抗性基因，其中一些已被廣泛應(yīng)用于育種，顯著提高了小麥對赤霉病的抗性，還有一些赤霉病抗性相關(guān)基因的作用機(jī)制亟須探索及挖掘。通過分子育種技術(shù)，已創(chuàng)造出一批高抗赤霉病、綜合性狀優(yōu)良的優(yōu)異新種質(zhì)，如雙抗高產(chǎn)小麥品種揚(yáng)麥33號、南農(nóng)999、中麥996等[13]。關(guān)于小麥赤霉病抗性基因的研究逐漸深入。孔令讓[14]發(fā)現(xiàn)抗赤霉病基因Fhb7對鐮孢屬病原菌具有廣譜抗性；賈海燕等[15]開發(fā)了WGRB1500、WGRB1587和WGRB1559三個分子標(biāo)記，其可用于檢測Fhb8基因;Guo等[的研究發(fā)現(xiàn)，含有二倍體長穗偃麥草7E染色體的小麥材料具有很好的赤霉病抗性，并已篩選到可穩(wěn)定遺傳的小麥-長穗偃麥草易位系；朱占華[7對352份小麥高代品系赤霉病抗性基因進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)同時攜帶2個基因的品系的抗病性比攜帶單一基因更好，表明通過聚合多個抗性基因來提高小麥赤霉病是可行的。未來有望培育出更多高抗赤霉病且農(nóng)藝性狀優(yōu)良的小麥新品種，從根本上提高小麥對赤霉病的抗性。同時，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，可利用分子標(biāo)記輔助育種和基因修飾育種技術(shù)對小麥自身基因進(jìn)行編輯，或精準(zhǔn)導(dǎo)入外源抗病/抗逆基因，定向改良植物性狀，使抗病性與產(chǎn)量協(xié)同提升，提高育種效率，保證糧食產(chǎn)量安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]GOSWAMIRS，KISTLER HC.Heading for disaster：Fusariumgraminearum on cereal crops［J]. Molecular plant pathology，2004，5（6）：515-525.

[2]趙圣菊，姚彩文，霍治國.我國小麥赤霉病地域分布的氣候分區(qū)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1991，24（1）：60-66.

[3]張宏軍，宿振起，柏貴華，等.利用Fhb1基因功能標(biāo)記選擇提高黃淮冬麥區(qū)小麥品種對赤霉病的抗性［J].作物學(xué)報，2018，44（4）：505-511.

[4]陳婧，賈寶森，丁富功，等.454份小麥品種（系）赤霉病抗性鑒定及優(yōu)異種質(zhì)篩選[J].麥類作物學(xué)報，2024，44（9）：1133-1142.

[5］汪尊杰.江蘇省主要小麥品種資源赤霉病抗性鑒定及抗性位點(diǎn)解析[D].江蘇揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2024.

[6]程蓬，郭璇，辛秀麗，等.83份西農(nóng)系小麥品種（系）抗性鑒定及抗病基因分子檢測[J].植物保護(hù)學(xué)報，2024，51（1）：237-248.

[7]朱保磊，李杰，陳宏，等.豫南地區(qū)小麥品種（系）赤霉病抗性鑒定及Fhb1檢測[J/OL].分子植物育種，1-14[2024-12-24].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.s.20240117.1140.006.html.

[8]鄧清燕，羅江陶，鄭建敏，等.四川抗赤霉病小麥品種（系）抗病基因檢測[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2023，36（3）：575-583.

[9］PUMPHREY M O，BERNARDO R，ANDERSON JA.ValidatingtheFhbl QTL for Fusarium head blight resistance in near-isogenicwheat lines developed from breeding populations[J]. Crop science，2007，47（1）：200-206.

[10］劉思衡，巫升鑫，李始明，等.小麥對赤霉病超親抗性的選育研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996，29（3）：93.

[11]HEY，YANGXJ，XIAXB，et al.A phase-separated proteinhub modulates resistance to Fusarium head blight in wheat[J].Cell hostamp; microbe，2024，32（5）：710-726.

[12]MESTERHAZY A. Updating the breeding philosophy of wheat toFusarium head blight （FHB）： Resistance components，QTL iden-tification，and phenotyping-areview[J].Plants，202o，9（12）：1702.

[13]徐飛，王俊美，楊共強(qiáng)，等.黃淮冬麥區(qū)小麥主栽品種赤霉病綜合抗性鑒定及其FHB1抗性基因檢測[J].植物保護(hù)，2020，46（5）：84-92.

[14]孔令讓.小麥抗赤霉病基因Fhb7的克隆、機(jī)理解析及育種利用[D].山東泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2021.

[15]賈海燕，李國強(qiáng)，馬正強(qiáng)，等.小麥抗赤霉病基因Fhb8的分子標(biāo)記及其應(yīng)用[P].中國專利：202310016741.8，2023-05-23.

[16]GUOXR，SHIQH，LIUY，etal.Systemicdevelopmentofwheat-Thinopyrum elongatum translocation lines and their deploy-ment inwheat breeding forFusarium head blight resistance[J].The plant journal，2023，114（6）：1475-1489.

[17]朱占華.352份小麥高代品系赤霉病抗病基因檢測及抗性分析[D].陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2024.

（責(zé)任編輯 呂海霞）