李 娟，王文立，王 峭，靳鵬飛，巢凱翔，李 強，王保通

(西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護學(xué)院/旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點實驗室，陜西楊凌 712100)

條銹病是由小麥條銹菌(Pucciniastriiformisf. sp.tritici)引起的嚴重威脅我國小麥生產(chǎn)的重要病害之一，其具有暴發(fā)性、大區(qū)流行性和危害程度重等特點。小麥感病后，一般可造成10%～20%的產(chǎn)量損失，嚴重時可達50%以上，甚至造成絕收。自2001年，隨著條銹菌小種CYR32和CYR33等逐漸上升為優(yōu)勢小種，我國小麥主要栽培品種逐漸喪失對條銹病抗性；2002年小麥條銹病在全國大范圍流行，發(fā)生面積達670×104hm2，產(chǎn)量損失約10×107kg，發(fā)生原因之一是條銹菌CYR32的大范圍流行,造成當(dāng)時很多主栽品種的抗病性喪失[1-2]。 2017年小麥條銹病再次在我國黃淮海麥區(qū)大面積發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計全國發(fā)生面積達556×104hm2，發(fā)生面積是2002年以來最大的一年，其發(fā)生原因一是2016年的暖冬氣候條件為冬繁區(qū)條銹菌提供了良好的擴繁條件，為春季流行提供了豐富的菌源；二是主產(chǎn)麥區(qū)抗性品種缺乏及條銹菌抗逆性增強[3]。因此，抗條銹病成為除產(chǎn)量之外最重要的育種目標。

20世紀80年代以來，由專化型寄生真菌小麥白粉菌(Blumeriagraminisf. sp.tritici)引起的白粉病發(fā)病范圍不斷擴大，從西南地區(qū)和山東沿海局部地區(qū)擴張到西北、華北及東北麥區(qū)，逐漸從次要病害成為主要病害，且常年發(fā)生[4]。小麥受害后一般可減產(chǎn)5%～10%，嚴重田塊可達20%以上[5]。據(jù)陜西省植保站統(tǒng)計，全省常年小麥種植面積108×104hm2左右，近三年來(2016-2018年)，陜西省白粉病發(fā)病面積每年30×104hm2以上。隨著耕作制度的改變以及水肥的提高，加之主栽品種抗源單一，白粉菌生理小種多且變異快，使得小麥白粉病的危害程度日趨嚴重[6]。

赤霉病是由多種鐮孢屬(FusariumgraminearumSchw)真菌侵染小麥穗部而引起的流行病害。小麥感病后一般可造成10%～30%的產(chǎn)量損失，重發(fā)時可達70%～80%，甚至絕收。在我國小麥赤霉病發(fā)生區(qū)域主要分布于長江中下游、江淮和黃淮等麥區(qū)，近年來逐漸向西北擴展，發(fā)病面積呈逐漸擴大趨勢[7]。2010年以來，我國小麥赤霉病于2012年、2015年、2016年及2018年發(fā)生4次偏重以上流行，2018年全國發(fā)病面積567.21×104hm2，其中陜西省發(fā)病面積31.29×104hm2，與重發(fā)的2012年基本持平[7]。赤霉病不僅影響小麥產(chǎn)量，其致病菌產(chǎn)生的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)等毒素被人攝入后會造成嘔吐、腹瀉、頭暈等癥狀，甚至有致癌的風(fēng)險，嚴重威脅著小麥品質(zhì)安全以及人畜健康[8]。培育和利用抗赤霉病的品種已成為當(dāng)務(wù)之急。

培育和推廣廣譜抗病品種是防治小麥多種病害最經(jīng)濟有效且環(huán)保的方法?？共⌒澡b定和評價是小麥育種工作不可或缺的環(huán)節(jié)。多年來，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者盡管對許多品種進行了抗病性鑒定與評價，但是對綜合抗病性的評價分析較少。為了解2009-2018年陜西省區(qū)試小麥品種(系)對條銹病、赤霉病和白粉病的抗病趨勢以及綜合抗病特征，本研究擬對陜西省2009-2018年1 200份小麥區(qū)試材料進行抗條銹病、白粉病和赤霉病的鑒定與評價分析，以期為相關(guān)單位及時提供品種(系)的綜合抗病信息，為抗病育種及陜西省小麥病害控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2009-2018年共收集陜西省區(qū)試小麥品種(系)1 200份，由陜西省種子管理站和陜西省科企聯(lián)合體提供。供試病害菌系選取當(dāng)年大田流行小種，所用的條銹菌流行小種CYR31、CYR32、CYR33和CYR34及混合菌、小麥白粉菌混合菌種、禾谷鐮刀菌強致病菌菌系,均由西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護學(xué)院小麥病原真菌監(jiān)測與抗病遺傳實驗室提供。

1.2 試驗設(shè)計

鑒定試驗設(shè)在陜西省咸陽市楊陵區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗農(nóng)場，分別設(shè)置條銹病、赤霉病和白粉病人工接種鑒定病圃。試驗條件以自然環(huán)境為主，人工灌溉為輔，創(chuàng)造適于病害發(fā)生的農(nóng)田環(huán)境。每年10月上旬，將供試材料分別播種于三個病圃中，每個區(qū)試品種(系)播種一行，行長1 m，每行20粒，行距25 cm，每10行插播1行感病(或抗病)對照；誘發(fā)行垂直種植于病圃兩側(cè)。

1.3 接種及調(diào)查方法

1.3.1 條銹病抗性鑒定

將分離純化的條銹菌流行小種分別在感病品種銘賢169上擴繁。每年3月下旬在小麥拔節(jié)期，于下午5點以后采用撒粉法對供試品種及對照進行混合菌種接種，接種完后在葉片上噴霧，覆蓋塑料薄膜進行保濕，于次日早9點前去掉塑料薄膜。

待銘賢169充分發(fā)病后，按照國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準(小麥抗條銹病評價技術(shù)規(guī)范，NY/T 1443.1-2007)記載每個品種的抗病級別并進行抗病類型評價。

1.3.2 白粉病抗性鑒定

采自陜西省各地的小麥白粉菌混合菌株在感病品種京雙16上擴繁。每年3月中旬，將在室內(nèi)繁殖并充分發(fā)病的京雙16發(fā)病麥苗移栽至大田誘發(fā)行誘發(fā)發(fā)病。

待感病品種京雙16充分發(fā)病時，按照陜西省地方標準(DB61/T 1014-2016)記載每個品種的抗病級別并進行抗病類型評價。

1.3.3 赤霉病抗性鑒定

將分離純化自陜西省各地的禾谷鐮刀菌強致病菌系于滅過菌的小米粒上擴繁。每年4月下旬至5月上旬，在每個小麥品種的初花期進行單小花接種，接種于麥穗中間小穗，每個小穗接種一粒帶菌小米粒菌體，向接種穗噴水呈霧狀，然后套透明塑料袋保濕48 h，使其在自然條件下充分發(fā)病，每個品種(系)接20個麥穗。

接種后約25 d，以蘇麥3號為抗性對照，參照國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準(NY/T1443. 1-2007)記載每個品種接種麥穗的嚴重度，計算平均嚴重度，根據(jù)平均嚴重度評價供試品種對赤霉病的抗病水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 三個小麥主要病害總體鑒定結(jié)果

陜西省2009-2018年1 200份區(qū)試品種(系)中，對條銹病表現(xiàn)為抗病的有879份材料，占供試材料的73.25%。其中，西農(nóng)238等136份材料表現(xiàn)免疫(近免疫)，九麥6號等223份材料表現(xiàn)高抗，西農(nóng)22等520份材料表現(xiàn)中抗，分別占供試材料的11.33%、18.58%、43.33%(表1)。從年度間抗病性表現(xiàn)來看，2015年101份材料當(dāng)中，對條銹病表現(xiàn)抗病(包括免疫和近免疫)的材料占50.50%，是10年間表現(xiàn)抗病的材料占當(dāng)年參試品種(系)比例最低的一年，其次為2013年(59.56%)、2017年(60.51%)、2016年 (66.94%)，其余年份表現(xiàn)抗病的材料占當(dāng)年參試品種(系)的比例均大于70%。總體來看，2009-2018年陜西省區(qū)試小麥品種(系)對條銹病的抗病水平差異不大(圖1)。

對白粉病表現(xiàn)抗病的材料有303份，占供試材料總數(shù)的25.25%。其中，西農(nóng)9112等7份材料表現(xiàn)免疫(近免疫)，榮華336等111份材料表現(xiàn)高抗，陜禾192等185份材料表現(xiàn)中抗，分別占供試材料的0.58%、9.25%、15.42%(表1)。從年度間抗病性表現(xiàn)來看，2014年的151份材料中，對白粉病表現(xiàn)抗病的材料占比為42.38%，為10年中最高的一年，其次是2013年(38.24%)、2015年(36.63%)，其余年份均未超過30%,至2018年，抗病材料比例下降至5.60%，是10年間抗病材料占比最低的一年?？傮w來看，2009-2018年陜西省區(qū)試小麥品種(系)對白粉病的抗性水平呈先上升后下降趨勢(圖1)。

對赤霉病表現(xiàn)抗病的材料有295份，占供試材料總數(shù)的24.58%。其中，西農(nóng)115等107份材料表現(xiàn)高抗，偉隆169等188份材料表現(xiàn)中抗，分別占供試材料的8.92%和15.67%(表1)，沒有發(fā)現(xiàn)對赤霉病免疫(近免疫)的品種(系)。從年度抗性表現(xiàn)來看，2010年的99份材料中，對赤霉病表現(xiàn)抗病的材料占比為55.56%，為10年中抗病頻率最高的一年，隨后抗病頻率有所下降，在2014年上下波動明顯，至2018年抗病材料占比低至4.00%。

總體來看，對三種病害表現(xiàn)中抗的材料頻率高于高抗材料，高抗材料頻率高于免疫(近免疫)材料；對條銹病表現(xiàn)抗病的材料在歷年供試材料中占比均高于白粉病和赤霉病抗病的材料。

表1 陜西省2009-2018年區(qū)試品種(系)三種病害成株期抗病性鑒定結(jié)果Table 1 Identification of resistance to three diseases of regional trial varieties(lines) at adult stage in Shaanxi Province during 2009-2018

-:因氣候干旱未統(tǒng)計到具有代表性的數(shù)據(jù)。

-:No data because of weather.

圖1 2009-2018年區(qū)試品種對三種病害分別表現(xiàn)抗病的頻率變化

2.2 兼抗性品種趨勢分析

2009-2018年鑒定的1 200份材料中,民陽670等240份材料對條銹病和白粉病表現(xiàn)兼抗，占供試材料總數(shù)的20.00%；孟麥028等200份材料對條銹病和赤霉病表現(xiàn)兼抗，占供試材料總數(shù)的16.67%；西農(nóng)585等75份材料對白粉病和赤霉病表現(xiàn)兼抗，占供試材料總數(shù)的6.25%。從年度抗性表現(xiàn)來看，自2009年到2018年，對條銹病和白粉病表現(xiàn)兼抗的頻率在1.23%～43.38%之間波動，其中2009-2013年持續(xù)上升，2014-2018年波動下降；對條銹病和赤霉病表現(xiàn)兼抗的頻率在0～45.90%之間波動，其中2009-2012年上升，2013-2018年波動下降；對白粉病和赤霉病表現(xiàn)兼抗的頻率在0～16.78%之間波動，其中2009-2015年波動上升，2016-2018年持續(xù)下降；三種病害兼抗的頻率在0～14.75%之間波動，2009-2012年上升，2013-2018年逐漸下降?？傮w來看，條銹病與白粉病的兼抗材料以及條銹病與赤霉病的兼抗材料頻率始終大于白粉病與赤霉病以及三種病害兼抗的材料頻率。

圖2 2009-2018年陜西省區(qū)試品種(系)表現(xiàn)兼抗的品種頻率變化

2.3 部分品種(系)的綜合抗病表現(xiàn)

2009-2018年鑒定的1 200份小麥品種(系)中，對一種病害連續(xù)三年或三年以上均表現(xiàn)為抗病的共有20份，占鑒定材料總數(shù)的1.67%(表2)，其中對條銹病連續(xù)三年或三年以上均表現(xiàn)抗病的材料有西農(nóng)837等16份，對白粉病連續(xù)三年均表現(xiàn)抗病的材料有惠麥286等5份，未發(fā)現(xiàn)對赤霉病持續(xù)表現(xiàn)抗病的品種(系)。

表2 部分品種(系)的綜合抗病鑒定結(jié)果Table 2 Identification of comprehensive resistance of some regional trial varieties(lines)

+:抗病; -:感病；?:未統(tǒng)計到數(shù)據(jù)。從左往右依次為鑒定材料對條銹病、白粉病以及赤霉病的抗病反應(yīng)。

+:Resistant; -:Susceptible；?:No data.The three symbols from left to right were response to stripe rust,powdery mildew and Fusarium head blight,respectively.

3 討 論

本試驗結(jié)果表明，2009-2018年陜西省區(qū)試小麥品種(系)對條銹病的抗病性相對較好，對白粉病和赤霉病的抗病性較差，且綜合抗病水平較低，說明近年來抗條銹病育種成果顯著，白粉病和赤霉病的抗病育種工作較為薄弱。出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因可能是2002年條銹病大發(fā)生以來，人們對條銹病抗病育種重視程度較高，而忽視了其他兩種病害的危害，加之陜西省并非白粉病和赤霉病的重發(fā)地，針對白粉病以及赤霉病的抗病育種研究相對較少。白粉病和赤霉病是小麥生產(chǎn)的另外兩種重要病害，隨著近年來氣候變暖以及極端天氣的出現(xiàn)，這兩種病害逐年加重，尤其在陜西地區(qū)—一直被認為是條銹病流行的“橋梁”地帶，也有可能成為白粉病和赤霉病的中轉(zhuǎn)之地。為避免病害大流行年份對小麥生產(chǎn)帶來的威脅，應(yīng)當(dāng)在加強白粉病和赤霉病的抗病育種工作的同時，加強綜合抗病育種工作。李 倩等[9]在2017年對26份陜西省主栽小麥品種進行綜合抗病性鑒定，發(fā)現(xiàn)對條銹病、白粉病和赤霉病表現(xiàn)抗病的品種分別為6份、4份和3份，并未發(fā)現(xiàn)對三種病害均具良好抗性的品種，進一步說明加強綜合抗病育種的必要性。

小麥是我國主要的糧食作物，對國民經(jīng)濟發(fā)展有重要的戰(zhàn)略意義。防治小麥病害的最經(jīng)濟、有效、環(huán)保的方法就是培育抗病品種。為此，我國育種工作者付出了大量的努力，但是由于病原菌變異速度快，新小種的出現(xiàn)常使原本抗病的品種三至五年間喪失抗病性，大大縮短了抗病品種的使用年限；加之生產(chǎn)推廣的抗病品種抗源單一，有利于毒性小種的迅速蔓延，加速了品種抗病性的退化；隨著農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的改變，許多次要病害也日益嚴重，甚至發(fā)展成為主要病害。植物抗病性常常與許多不良農(nóng)藝性狀相關(guān)，使得抗病育種工作任務(wù)艱巨。多年來，我國育種工作者已經(jīng)篩選出了大量的抗白粉病小麥品種或抗病基因，盛寶欽等[10]對來自我國8個省區(qū)的3 341份地方品種進行白粉病抗性鑒定，篩選出了6個免疫至高抗的品種和71個中抗品種。張小輝等[11]對99份地方小麥品種進行了苗期抗白粉病鑒定，發(fā)現(xiàn)了6份可以應(yīng)用于小麥白粉病抗病育種的有效抗源。劉 偉等[12]對陜西省近6年的小麥白粉菌群體毒性監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，病菌群體對抗病基因Pm12、Pm16、Pm21和Pm46的毒性頻率為0，對Pm1c為0.63%，表明這幾個基因是有效的抗白粉病基因，應(yīng)加快對其合理利用的步伐。

由于2010-2015年赤霉病接種采用將帶菌籽粒直接撒到病圃的方法，因此鑒定出高抗赤霉病的品種較多。2016年起，采用國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標準，因此2010-2015年的鑒定結(jié)果相對于2016年以后的鑒定結(jié)果相差較大，但是相對于條銹病的抗病頻率仍然處于劣勢，并未對小麥綜合抗病性評價分析產(chǎn)生較大影響，因此2010-2015年的赤霉病鑒定結(jié)果仍然有一定的借鑒價值。目前我國用于生產(chǎn)推廣的抗赤霉病品種主要是抗源單一的蘇麥3號和望水白的衍生系，盡管在小麥21條染色體上已定位了上百個抗赤霉病QTL，但是目前明確的小麥抗赤霉病基因(QTL)只有7個，即Fhb1～Fhb7，分布在蘇麥3號、賴草屬(Leymus)、望水白、日本披堿草(Elymustsukushiensis)、長穗偃麥草等地方品種和一些小麥近緣物種上，其他一些抗源材料如黃方柱、白三月黃、Emie等材料也攜帶赤霉病抗性基因[13]，說明這些地方品種和小麥近緣物種是赤霉病抗病育種較好的抗源，應(yīng)多加利用。同時，需要不斷挖掘新的抗病基因解決抗源單一化問題，進行抗病基因聚合育種以培育持久綜合抗病品種。