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云南地方稻种持久抗瘟性的研究
肖放华1） 彭绍裘1） 陈 勇2） 梁斌2） 刘二明1） 黄费元1） 戴陆园2） (1 湖南省农业科学院植物保护研究所，长沙，410125；2 云南省农业科学院农作物品种资源站，昆明，650205)
摘要 1996～1999年，在不同纬度、不同海拔和不同稻作生态类型的重病区设立5个持久抗性稻瘟病鉴定圃。试验材料为云南的74份地方稻种资源，其中粳稻56份，籼稻18份（含野生稻3份），通过多个抗性组分进行了系统研究，初步表明大白谷（粳、墨江县）、毫弄早（籼、勐海县）、毫玉浪（籼、勐海县）、疣粒野生稻（野、西双版纳自治州）等具有持久抗瘟性能；其中疣粒野生稻高抗细菌性条斑病，对白叶枯病抗性为0级，接近免疫，中抗稻瘟病。通过对品种多抗性组分分析和品种抗性系统聚类分析，提出在不同生态类型时、空动态的病叶片上的产孢量和病斑表型可作为简易、快速的鉴定持久抗瘟性指标。 关键词 云南；地方稻种；稻瘟病；持久抗性；抗性组分；聚类分析 种植抗病品种是防治稻瘟病［Magnaporthe grisea (Hebert) Barr .］的有效措施。由于稻瘟病菌可以通过突变、异核现象、准性生殖及有性杂交等途径产生致病性变异，一般的抗瘟品种连续种植3～5年后常丧失抗性。因此，发掘和利用抗性强、抗性持久的资源被认为是解决抗性丧失的最有效的方法。 云南省收集、保存了近6000份稻种资源和三种野生稻［1］。在古老的地方品种中，有连续在同一地区种植了近百年仍具有抗瘟性的品种。云南省地形地貌、气候、农业栽培方式多样、稻瘟病菌生理小种也复杂多变，这些抗病品种经过与病害的协同进化，抗性信息流强度较大，很有可能蕴藏着新的抗病基因和持久抗性种质资源。1996～1999年选用苗期病斑孢子层，苗期抗瘟严重度（病级）、病斑叶面积率、穗颈瘟等抗性组分，遵照“寄主棽≡飾环境诱因”的时、空动态效应，鉴定和评价云南稻种抗病资源，期望从中发掘持久抗瘟性品种。
1.1 供试品种 湖南省农业科学院植物保护研究所在“六五”、“七五”、“八五”期间对3947份云南地方稻种资源进行了稻瘟病抗性鉴定，根据鉴定结果并追踪考证这些品种的原生地、生境、种植历史和抗瘟信息，从而筛选出74份材料，其中粳稻类型56份，籼稻类型15份，疣粒野生稻3份，同时加入Tetep（持久抗病对照），Moroberekan（持久抗病对照），B40（感病对照）作为本研究的参试品种。于1996～1999年在不同纬度的病圃中进行了抗病性鉴定。 1.2 试验病圃和地理位置 以病害生态系的观点分别在不同病区设置病圃［2、3］，具体要求：（1）在稻瘟病发生、流行期间，24h内稻株叶片上保留水滴、露的总时数在12～14h以上；（2）日照时数少，每天不足6～7h；（3）昼夜温差大；（4）土质肥沃，排灌方便；（5）选择有利于苗叶瘟与穗颈瘟发生的季节，即根据当地雨季相应地选择适当的播种期和移栽期，使供试品种在易感叶瘟、穗瘟期处于雨季。 云南省保山病圃，位于99010，E，250 07，N，海拔1667m，为籼稻区，含中A等7个小种群，以中B、中C群小种为主；湖南省烟溪病圃，位于110042，E，27058，N，海拔240m，为籼稻区，含中A等7个小种群，以中B、中C群小种为主；并有雌性能育菌株分布于病圃中（沈瑛，2001），据MGR-DNA指纹分析，该病圃的稻瘟病菌优势谱系PRC-8，与哥伦比亚的流行谱系SRL-6的指纹相似率基本一致。表明病圃的稻瘟菌的群体遗传结构是多样性的，具有跨洲际的地理菌源分布，故病圃区有很强的鉴测能力和代表性。广东省从化病圃，位于113016，E，24041，N，海拔60m，为籼稻区，含中A等7个小种群，以中B 群小种为主；吉林省柳河病圃，位于126044，E，42041，N，海拔407m，为粳稻区，以中G、中F、中E群小种为主；海南省通什病圃，位于109033，E，18045，N，海拔346m，为籼稻区，以中B群小种为主。5个病圃间的最大纬度差为23°56′。 1.3 试验方法 秧田中每小区长50cm，宽10cm，区间10cm，四周播15～20cm宽的感病性诱发品种湘矮早7号。每个供试品种设3次重复，小区随机排列，每小区的播种量约为2g稻种。本田的行株距为23cm×27cm，每丛3～5株，每小区20丛，每个供试品种重复3次，小区间空1行作走道。四周插诱发品种湘矮早7号，4～6行。 表型特征观察方法：湖南省安化县烟溪病圃属于稻瘟病山区生态系，将观察品种播插于烟溪病圃试验田与盆钵内，每品种挂牌定点20株，每间隔３天，于晴天清晨（7～8时）和阴雨天，对苗期和分蘖期叶片进行观测记载。 1.4 调查记载与统计分析 主要抗性组分调查，包括：苗期和成株期病斑孢子层级，按彭绍裘等方法［4］；苗期和成株期叶瘟严重度，按国际统一的稻瘟病标准记载［5］；典型感病病斑百分率；叶片病斑面积日均扩展率；穗颈瘟病株率和严重度等8个组分。统计分析采用系统聚类法［6］。 选用最长距离法对各年所有参试水稻品种进行抗瘟性聚类。品种之间的距离作为两类之间的距离。 2 结果与分析 2.1 持久抗瘟性 1996～1999年74份材料分别在5个不同纬度病圃上进行抗性鉴定。结果表明，大白谷、毫弄早、毫玉浪、疣粒野生稻等4份材料苗叶瘟的发病等级为0～5，穗瘟为0～3，个别品种在极少数地区偶有5级病情出现。而已报道属持久抗瘟性的品种Moroberekan（抗病对照）和高度感病品种B40的叶瘟发病等级分别为4～5和6～9，穗瘟为3～5和5～9。从苗叶瘟、穗瘟的平均严重度看，前4份材料均在2%以下，而后2份材料分别达到3.40%、11.96%和50%以上。 查阅全国稻瘟病圃抗性鉴定资料与文献资料，大白谷、毫弄早、毫玉浪、疣粒野生稻等4份材料的病情反应均在中抗至抗，而对照品种的病情反应为感至高感。综合持久抗瘟性病圃和全国病圃抗性鉴定显示，大白谷、毫弄早、毫玉浪、疣粒野生稻等4份材料，经多年多点抗性鉴定表明其抗性比Tetep和Moroberekan更强、更稳定，保持在中抗至抗的范围内，经查证其有效抗性保持年限在11～16年以上。因此，根据病圃的鉴定和抗谱测定，可以初步认为它们是具有持久抗瘟性的品种。 2.2 持久抗瘟性的表型特征 从本试验结果看，表现持久抗瘟性的材料，始病期普遍比抗病性弱的材料迟3～5天以上，即出现褐点或病斑的时间较迟。幼嫩叶组织在显症后较快变成抗病型病斑，即呈休止状长形褐色小斑。抗性水平越高，其叶组织变为抗性型病斑的速度越快。成株期较老叶片的抗性水平表现为老叶片单位叶面积上产生的孢子量少（产孢子层级局限在1～3级［4］），病斑面积和病斑数日均增长率在40%以下，病斑常局限于较老叶和下位叶片上。而感病植株病斑多发生在上部和幼叶上，单位叶面积产孢子层级在5～9级，病斑面积和病斑数日平均增长率超过100%，成株叶片抗性水平与穗颈稻瘟的严重度成高度正相关。持久抗性材料具有相当低的病害严重度和低/中度的反应型，叶片无病斑出现或只有小病斑（0～3级），显病病斑面积少于叶片面积的1%，病斑面积日均增长率与病斑数日平均增长率均在40%以下，多年试验结果表明，不同时、空动态的产孢量、病斑表型可作为简易、快速的初步鉴定持久抗性品种的指标。 2.3 抗性组分的分析 在湖南烟溪病圃，用8个抗性组分［8、9］重点对每年参试水稻品种进行了系统聚类分析，聚类结果绘成谱系图。用同一阈值截取每年谱系图聚类结果，能较好地将1996年的50个品种分成6类，1997年的27个品种分成6类，1998年的16个品种分成4类，1999年的11个品种分成3类［6］。持久抗病对照品种Tetep （S～R）分布于1，2，4类内，较集中于第2类内，国际持久抗性品种Moroberekan（S～MR），集中于第2类中，第3，5，6类为感病品种，感病对照B40（第3类）历年与其他品种间的距离较其他品种相互间聚类距离大，表现高度感病。在同一类之间的品种抗性略有差异，同一品种在不同年份有差异，与实际实验结果比较，差异较明显的有毫补卡、毫（麻）马克（一），毫马粉、鸡血谷、花谷、孟先大白谷，前3个品种生育前期抗瘟性属中度抗病，但圆秆期后近乎高抗。大白谷、毫弄早、毫玉浪3个品种（MR～R）每年同聚于一类品种中，图1可从T=2.29截取，可分成6类，此3个品种高度集中于一类，经连续4年5个病圃的鉴定，均表现出比持久抗病对照Tetep、Moroberekan有较稳定和较强的抗瘟性。 2.4 抗谱测定 从浙江省10个县（市）及贵州省采集、分离9个粳型菌株和9个籼型菌株。在粳型菌株中，4个是生理小种D1，3个是生理小种D3，1个是生理小种E1，另一个是生理小种F1。9个籼型菌株都是B群生理小种。供试品种大白谷、毫弄早对所有籼、粳型菌株免疫（0级），毫玉浪除对籼型小种B9（98-187）抗病（2级）外，对其它菌株免疫。而对照品种Tetep虽对部分籼、粳型小种免疫，但对3个D1粳型小种（97-134、98-48、98-223）、2个B1籼型小种（97-11、OS9649）、和B3（98-128）、B15（98-209）等表现抗至中抗。另一对照品种Morobreken比Tetep对供试小种的抗性强。由此可见，大白谷、毫弄早和毫玉浪等3个品种比持久抗病对照品种Moroberekan及Tetep对稻瘟菌的抗性强、抗谱广。 3 讨论 3.1 持久抗瘟性病圃的设置 设置持久抗性病圃，必须考虑不同经纬度、海拔、粳、籼、陆稻及不同类型稻作混栽区中有代表性的生态区。由此构建的一组不同生态型病圃，具有病原菌、生态环境、小种组成的多样性。在这种不同时空动态的生态条件下，能有效地鉴定出水稻品种抗谱的广窄和稳定性以用抗性的持久性，并可有效地检验出稻种对栽培地区的生态适应性。云南稻种资源中粳稻较多，还可在粳稻区增设病圃，有继续筛选出持久抗瘟性材料的潜力。云南稻种资源中，大部分是古老的地方品种，经受长期的自然选择后，形成其特有的抗病性，从4份材料组成看，均系古老地方品种或野生稻。因此，从这些品种中筛选持久抗性种质资源较有希望。 3.2 初选持久抗瘟性品种 用8个抗性组分对各年参试稻种的鉴定结果进行系统聚类分析，结果表明，部分云南稻种资源具有持久抗瘟性。本研究结果初步认为，大白谷（粳、墨江县）、毫弄早（籼、勐海县）、毫玉浪（籼、勐海县）、疣粒野生稻（野、西双版纳）等具有持久抗瘟性能，其中疣粒野生稻还高抗细菌性条斑病，对白叶枯病抗性为0级，接近免疫，中抗稻瘟病［7］。本研究进一步显示出疣粒野生稻中抗稻瘟病的稳定性和长效性。 大白谷、毫弄早、毫玉浪和疣粒野生稻4份材料，耐旱能力强，可作多抗性育种材料，前3份材料适合在山区、丘陵区的天水田、旱地种植，1999～2000年，笔者在湖南安化、桃江大面积示范推广，其中大白谷平均667m2产量达400kg，高的达500kg，产量和抗稻瘟的能力均明显优于巴西陆稻。采用分子育种等技术，进一步降低株高，缩短生育期，将旱稻材料的抗旱基因和持久抗病基因导入优质稻和超级杂交稻，培育出水旱两用的超级稻，有可能为21世纪我国的粮食生产开辟一条节水农业的新途径。 谢辞：参加本项试验的有保山地区农科所尚克勤副研究员，辽宁省丹东农科院白世枝研究员，广东省农科院植保所朱小源副研究员，海南省通什市农科所王开祥副研究员。湖南省农科院植保所李爱贞博士、浙江省农科院植保所陶荣祥副研究员、湖南农业大学植物科技学院肖应辉博士给予本试验支持与帮助，特此致谢。
参考文献 1 梁斌，肖放华，黄费元，等，云南野生稻对稻瘟病的抗性评价.中国水稻科学.1999，13（3）：183～185 2 彭绍裘，刘二明，黄费元，等.水稻持久抗瘟性研究.植物保护学报.1996，23（4）：293～299 3 彭绍裘，肖放华.协调病害生态系防治水稻病害.湖南农业科学.1991，（1）：1～4 4 黄费元，彭绍裘，肖放华.稻瘟病田间叶片病斑孢子量检测方法研究初报.植物保护.1992，（1）：36～37 5 IRRI.The twentieth International Rice Blast Narsery (IRBN).Published by Manila, Philippines. 1990, 6 肖放华，陈 勇，彭绍裘，等，应用系统聚类方法筛选持久抗瘟性水稻品种的研究.（正在发表）7 彭绍裘，魏子生，毛昌祥，等.云南疣粒野生稻、药用野生稻和普通野生稻多抗性鉴定.植物病理学报.1982，17（4）：58～60 8 黄费元，彭绍裘，刘二明.水稻品种对稻瘟病抗性组分的研究.中国水稻科学.1994，8（1）：43～47 9 Xiao Fanghua, Li Aizhen, Peng Shaoqiu, et al.Durable blast resistance of the local rice varieties in Yunnan Province at different latitudes. The 1stAsian Conference on Plant Pathology.2000.238
Research on durable resistance to rice blastdisease of the local rice varietiesin Yunnan Province
XIAO Fanghua1) PENG Shaoqiu1) CHEN Yong2) LIANG Bing2) LIU Erming1) HUANG Feiyuan1) DAI Luyuan2) 1 ) Plant Protection Institute, Hunan Academy of Agricultural Sciences, Changsha, 4101252) Crop Germplasm Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming, 650205
Abstract From 1996 to 1999,five rice blast characterization nurseries were established in the serious blast-infected areas at different latitudes and ecosystems to characterize and select varieties with durable resistance to blast.Of the 6000 accessions characterized,74 blast resistance accessions were selected including 56 japonica varieties,18 indica varieties and 3 wild species.Tetep and Moroberekan were used as resistant check and B40 was used as sensitive check.Systematic analysis on data obtained from filed evaluation showed that Dabaigu(japonica),Haonongzao(indica),Haoyulang(indica)and wild rice(Oryza meyeriana(Zoll et Mor.)Baill)have durable resistance to rice blast. The wild rice has high resistance to Xanthomonas orgzae pv oryzicola and immune to Xanthomonas orgzae pv oryzae and has medium resistance to Magnaporthe geisea. It is suggested that a simple and fast method for screening rice verieties with durable resistance to Magnaporthe geisea in different ecosystem may be developed by using the number of spores and the types of lesion as the indicators. Key words Local rice varieties in Yunnan；Durable resistance to rice blast；Resistant components；Clustering analysis
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