劉 義

(佳木斯市農(nóng)委生產(chǎn)科，黑龍江 佳木斯 154000)

稻瘟病是一種突發(fā)性、流行性，有時甚至為毀滅性的稻作病害，是我國水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的限制因素之一。黑龍江省是水稻生產(chǎn)的大省，稻瘟病是黑龍江省水稻主要病害之一，在各個水稻主產(chǎn)區(qū)都有不同程度的發(fā)生，流行年份一般減產(chǎn)10%～20%，嚴重的達 40%～50%，甚至造成絕產(chǎn)[1]。稻瘟病菌的小種分布因地而異，同時存在年度間變化，而小種的變化和區(qū)域分布是影響水稻品種抗病性的主要因素之一，特別是強毒性小種的出現(xiàn)和頻率的上升是決定品種抗病性強弱的重要因素[2]。因此，必須采取各種有效措施來控制稻瘟病的發(fā)生。黑龍江省北方粳稻區(qū)稻瘟病菌生理小種組成復雜，由于稻瘟病菌生理小種遺傳的復雜性和致病型的多樣性，新育出的抗病品種常常推廣數(shù)年后就喪失抗性。稻瘟病菌致病性的變異是水稻品種失去抗性的重要原因之一。

研究培育和選育抗病品種是控制這一病害的最經(jīng)濟有效的辦法，而抗源的發(fā)掘和利用、抗病基因的遺傳分析和定位則是抗病育種的基礎。自20世紀60年代日本系統(tǒng)地開展水稻抗稻瘟病基因遺傳分析以來，已鑒定30多個抗病基因，其中有20多個已經(jīng)基因定位，并且命名了14個主效基因，確立了一整套抗病基因體系。本實驗為了拓寬墾區(qū)抗稻瘟病種子資源，組建了6個含有抗感稻瘟病的分離群體。初步的研究分離群體的抗病情況和選擇可利用的抗病資源。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試品種：空育131(CK)、空育131為母本和愛知旭父本(含有抗稻瘟病基因Pia和Pi19)的F2代雜交后代群體、空育131和Pan-Kan-Tao(含有抗稻瘟病基因Pita)的F2代雜交后代群體、空育131用NaN3進行化學誘變處理的M2分離群體、空育131和orl5(含有抗稻瘟主效QTLs)的F2代雜交后代群體、空育131和地谷(含有抗稻瘟病基因Pid2和Pid3)的F2代雜交后代群體、空育131和BL1(含有抗稻瘟病基因Pib)的F2代雜交后代群體。

供試肥料：二銨、尿素、氯化鉀、平安福有機肥、硅肥。

1.2 試驗設計

本試驗在858農(nóng)場科技園區(qū)進行。采取區(qū)域試驗，共7個處理，每處理不設重復，每處理1畝。4月15日播種，5月19日插秧，行穴距均為30cm×15cm，對照空育131正常插秧而其他處理插單株。從插秧到收獲不使用任何防病藥劑，采用自然感病。依IRRI的標準[16]調(diào)查病情，病情分為6級：0=無任何病斑；1=直徑不超過0.5mm的褐點病斑；2=直徑0.5～1mm的褐點病斑；3=直徑1～3mm的橢圓形病斑，周圍褐色，中央灰白色；4=典型的紡錘形病斑，直徑3mm或更長，病斑稍有融合或無融合；5=同4，但由于病斑融合，葉片上半部枯死。統(tǒng)計分析時，按Hayashi等的標準[3]，將0～3級歸為抗病反應型(R)，4～5級歸入感病反應型(S)。

1.3 測定內(nèi)容與方法

(1)在插秧前5d調(diào)查秧苗的感病情況。

(2)秧苗返青后5～10d觀測1次每個處理的感病情況，調(diào)查葉瘟、節(jié)瘟、穗莖瘟和粒瘟。

2 結(jié)果與分析

2.1 分離群體的得病情況

表1 不同處理的得病株數(shù)

續(xù)表

品種葉瘟穗瘟總得病穴數(shù)1～3級4級總得病穴數(shù)1～3級4～5級無病葉瘟和穗瘟總穴數(shù)ky131/orl5420523684425438898107960ky131/DF21767210454435019424087960ky131/BL14072091986583962623751521 440

注：AA為父本愛之旭、pkt為父本Pan-Kan-Tao、DF2為父本地谷,無病為沒有得任何病。

由表1可知，不同處理的葉瘟并不如穗瘟重。葉瘟得病株數(shù)最少的是空育131化學誘變的群體，總共種植了1 440株，而得葉瘟的只有53株，其中4級的只有13株。葉瘟得病株數(shù)最多的是空育131和orl5的F2雜交群體，種植了960株，得病的有420株，其中4級的有368株。其次的是空育131和BL1的F2雜交群體，種植了1 440株，得病的有407株，其中4級的198株。雜交組合中葉瘟得病株數(shù)最少的是空育131和DF2的F2雜交群體，種植了960株，得病的有176株，其中4級的有104株。穗瘟最輕仍然是空育131化學誘變的群體，得穗瘟的只有64株。最重的是空育131和BL1的F2雜交群體，種植了1 440株，得穗瘟的有658株，4～5級的262株。雜交組合中得病株數(shù)最少的是空育131和pkt的F2雜交群體，得病的有221株，4～5級的210株。

表2 不同處理的得病情況

由表2可知，不同處理的葉瘟總得病率最高的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體，其次是空育131和orl5的F2代雜交后代群體，而最輕的是空育131化學誘變的群體。雜交群體得病率最輕的是空育131和DF2。葉瘟4級得病率最重的是空育131和pkt的F2的雜交后代群體，而1～3級最輕的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體。穗瘟總得病率最嚴重的是對照空育131，得病最輕的是空育131化學誘變的群體。雜交組合中空育131和pkt的F2代群體得病最輕。4～5級得病率最輕的是空育131化學誘變的群體，最重的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體。雜交組合中最輕的是空育131和BL1的F2代雜交后代群體。因此在空育131化學誘變?nèi)后w、空育131和AA雜交后代群體、空育131和DF2雜交后代群體和空育131和BL1雜交后代群體得病率低，更容易選擇既抗病又具有空育131的性狀的雜交后代單株。尤其是空育131化學誘變的群體得病率最低，而且群體的變異也是最低的，選擇優(yōu)良的變異單株最容易，更是優(yōu)良的抗病資源。

表3 不同處理的病情指數(shù)

由表3可知，不同處理的葉瘟病情指數(shù)最大的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體，而最小的是空育131化學誘變的群體。其中雜交組合中最小的是空育131和DF2的F2代雜交后代群體。穗瘟病情指數(shù)最大的是空育131和pkt的F2代雜交后代群體，而最小的是空育131化學誘變的群體。其中雜交組合中最小的是空育131和BL1的F2代雜交后代群體。

表4 不同分離群體的抗、感群體

由表4可知不同雜交組合的葉瘟和穗瘟抗、感病群體大小。雜交組合空育131和AA、空育131和BL1、空育131和DF2葉瘟抗病群體和感病群體比為3∶1，而空育131和pkt、空育131和orl5葉瘟抗病群體和感病群體比為1∶3。雜交組合空育131和AA、空育131和BL1、空育131和DF2穗瘟抗病群體和感病群體比為3∶1，而空育131和pkt、空育131和orl5穗瘟抗病群體和感病群體比為1∶3。因此由表型性狀可以了解到3個雜交組合抗病基因為顯性基因，而2個雜交組合抗病基因為隱性基因。

3 討論

3.1 黑龍江省抗稻瘟病資源狹窄

目前黑龍江省種植的水稻品種數(shù)量少，親緣關系較近，抗性相近，主栽的品種種植面積大，尤其墾區(qū)各農(nóng)場水稻大面積連片種植形成了一望無邊的稻田。這樣有利于稻瘟病菌的擴大，導致了水稻群體對稻瘟病的防御體系薄弱[5]。僅空育131、龍粳26、龍粳29和墾鑒稻6號的種植面積達1/2以上。采用分子生物學方法檢測出空育131含有Pi-15(t)和Pi-b抗瘟基因，而這兩個基因在黑龍江基本消失。

3.2 病原菌群體致病性結(jié)構(gòu)復雜

1978—1982年的初步研究，證明了黑龍江省的生理小種種類多、分布廣、致病性較強的主要特點。再到2002年以來采用全國7個鑒別寄主對黑龍江稻瘟病菌生理小種進行檢測，共檢測出8群45個生理小種，ZH小種出現(xiàn)頻率最高，ZF2次之。各地區(qū)稻瘟病菌生理小種的分布有較大差異，有些地區(qū)優(yōu)勢生理小種很明顯，有些地區(qū)的優(yōu)勢生理小種不明顯[6]。

3.3 分離群體的應用價值

抗病種質(zhì)資源的發(fā)掘、研究與利用是水稻抗稻瘟病育種的重要基礎，世界各國各產(chǎn)區(qū)均十分重視抗稻瘟病基因的篩選和利用，并已取得了成效。日本學者佐佐木早在1918年首次在愛媛縣農(nóng)場進行了水稻品種的稻瘟病菌接種試驗，報道了劍、弁慶抗病非常強，從此，品種的抗性鑒定、抗性品種的利用及抗病育種在世界各國廣泛利用[7]。中國水稻種質(zhì)資源十分豐富，其中蘊藏著各種性狀的遺傳基因[7]。20世紀70年代以來，全國各地根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況先后開展了水稻抗稻瘟病種質(zhì)資源的鑒定篩選和利用研究[8-15]。但是黑龍江省的抗瘟資源卻偏少，本試驗中分離群體可以拓寬本省的抗病種質(zhì)資源，為抗稻瘟病育種提供重要的基礎材料。并且這些分離群體為進一步改良空育131的稻瘟病抗性奠定了基礎，可以大大提高水稻抗病育種的效率。

3.4 分離群體抗病基因的挖掘

隨著DNA分子標記技術的迅猛發(fā)展，利用與抗病基因緊密連鎖的分子標記輔助選擇，可加速抗源篩選和抗病基因的鑒定，從而大大提高育種選擇效率。隨著抗病基因的克隆，利用抗病基因序列本身來建立相應的分子標記，已成為正確選擇抗病基因的更有效途徑。本研究利用6個分離群體進行抗病鑒定，再在選出抗病群體進行回交建立近等基因系。再并結(jié)合前人報道分子標記進行近等基因系群體的分子鑒定。同時利用感病群體提純的稻瘟病菌生理小種進行抗病鑒定。這樣通過表型、生理小種鑒定和分子標記兩種手段發(fā)掘出有價值的抗病基因和構(gòu)建抗病群體。

本實驗通過分子輔助導入抗瘟基因和化學誘變兩種方法得到了6個分離群體，在2011年通過自然感病的辦法檢測出了各自的分離群體的葉瘟和穗瘟分別的抗、感群體，2012年利用各群體的抗病群體創(chuàng)建抗稻瘟病的近等基因系群體。這些近等基因系群體含有多個抗病基因，在抗病育種上有較高的價值。也為已經(jīng)推廣的抗病性差的品種進行改良提供供體基因。這樣不但拓寬了黑龍江省的抗病資源，又使育種工作更加地快捷簡化。雖然化學誘變的分離群體使用了化學誘變劑進行誘導基因突變，但是采用的是疊氮化鈉誘變劑。此誘變劑損傷染色體輕不會引起染色體斷裂，只作用復制的DNA，并不會影響整體的基因，而且其毒性很低。因此具有較高的生物安全性，不會影響到稻米的品質(zhì)及安全性。而分子輔助導入抗瘟基因整個過程沒有使用過有毒藥劑或有傷害的物理誘變，因此此方法更加安全和具有較高的生物安全性。

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