2套鉴别品种对哈尔滨市、鸡西市稻瘟病菌的致病性分析

马军韬　张国民　辛爱华

摘要：为分析哈尔滨市、鸡西市稻瘟病菌的致病性情况，以2006—2008年采集的143个稻瘟病菌菌株为选择压力，以7个中国、12个日本清泽鉴别品种为体系，通过幼苗喷雾接种的方式完成试验。得出以下结论：（1）在中国鉴别品种体系下，将2006—2008年哈尔滨市菌株分别划分为12、9、17个致病型，优势致病型分别为ZE1、ZF1、ZA57；将鸡西市菌株分别划分为6、15、10个致病型，优势致病型分别为ZE1、ZB17、ZF1。（2）中国鉴别品种对2006—2008年哈尔滨市菌株的抗性频率均值分别为62.86%、58.33%、58.38%，最高抗性品种分别为东农363、四丰43、珍龙13；对鸡西市菌株的抗性频率均值分别为67.03%、48.87%、57.82%，最高抗性品种分别为东农363、四丰43、四丰43。（3）在清泽鉴别品种体系下，将2006—2008年哈尔滨市菌株分别划分为33、12、27个致病型，优势致病型出现频率分别为1143%、0、20.00%；将鸡西市菌株分别划分为21、17、19个致病型，优势致病型出现频率分别为38.46%、21.05%、19.05%。（4）清泽鉴别品种对2006—2008年哈尔滨市菌株的抗性频率均值分别为48.57%、56.25%、58.33%，最高抗性品种均为砦1号；对鸡西市菌株的抗性频率均值分别为57.37%、50.00%、63.89%，最高抗性品种分别为砦1号、福锦、爱知旭。（5）应用联合抗病性方式，东农363+砦1号组合对2006—2008年哈尔滨市菌株的联合抗病性均最好；应用抗性聚合方式，东农363+砦1号组合和Pi-4号+砦1号组合对2006—2008年哈尔滨市菌株的聚合后抗性频率均最高。总体分析可知，日本清泽鉴别品种对菌株的鉴定效果优于中国鉴别品种，但仍不是最佳选择。

关键词：鉴别品种；哈尔滨市；鸡西市；稻瘟病菌；致病性；抗性

中图分类号： S435.111.4+1 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2016）07-0165-05

哈尔滨市、鸡西市位于黑龙江省境内，为该省水稻主产区。其中，哈尔滨市位于黑龙江省南部，水稻播种历史略长，是传统的优质稻区；鸡西市位于黑龙江省东部，水稻播种历史较短，是典型的高产稻区。但是，这2个稻区水稻产业的健康发展却经常受到稻瘟病的威胁，平常年份减产5.00%左右，发病偏重年份产量损失在10.00%以上[1～2]。应用水稻品种自身抗性进行合理布局或针对性选育高抗品种可以相对高效、生态地解决稻瘟病危害问题，但是前提条件之一是明确目标地域稻瘟病菌致病性、致病力的相关信息。

关于黑龙江省稻瘟病菌致病性分化的研究相对较多，主要包括2个方面。（1）中国鉴别品种体系。李桦等将1978—1982年采自黑龙江省的470个稻瘟病菌菌株划分为7群15个致病型，确定了ZE、ZE1优势菌群、优势致病型地位[3]；吕军等将2004年采自黑龙江省的39个稻瘟病菌菌株划分为6群11个致病型，确定了ZC、ZC1的优势菌群、优势致病型地位[4]；宋成艳等将2001—2006年采自黑龙江省的189个稻瘟病菌菌株划分为6群10个致病型，确定了ZA、ZA49的优势菌群、优势致病型地位[5]；此外，张亚玲等也进行过类似研究[6-8]。（2）日本鉴别体系。商士吉等将1996年采自黑龙江省的110个稻瘟病菌菌株划分为77个致病型，确定了Pi-zt为当时的高利用价值基因[9]；马军韬等将2006年采自黑龙江省的178个稻瘟病菌菌株划分为104个致病型，确定了77.7号、677.7号的优势致病型、强毒力致病型地位[10]；王延锋等将2008—2010年采自黑龙江省的139个稻瘟病菌菌株划分为58个致病型，确定了27号、127.2号的优势致病型地位[11]。上述研究分别在不同时期对稻瘟病的防控起到一定的推动作用。

本研究在总结前人研究的基础上，以时间、空间为跨度，综合应用中、日2套鉴别体系，分析哈尔滨市、鸡西市2个典型稻区病菌致病性的具体情况及年际间变异趋势，同时完成鉴别体系间的对比分析，以期为当地稻瘟病的生态防控提供基础信息，并为预测预报、品种抗性综合利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种：中国鉴别品种，共7个，分别为特特普、珍龙13、四丰43、东农363、关东51、合江18、丽江新团黑谷；清泽鉴别品种，共12个，分别为新2号、爱知旭、藤坂5号、草笛、梅雨明、福锦、K1、Pi-4号、砦1号、K60、BL1、K59。以上品种均由黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所提供。

供试稻瘟病菌菌株：共143株，分别于2006—2008年采集自黑龙江省哈尔滨市、鸡西市。其中，哈尔滨市77株，具体为2006年35株，2007年12株，2008年30株；鸡西市66株，具体为2006年26株，2007年19株，2008年21株。以上菌株均由黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所保存。

1.2 试验方法

供试稻瘟病菌株的分离、扩繁、产孢等参照周江鸿等方法[12]。稻瘟病菌菌株的致病性分析及鉴别品种的抗稻瘟病分析通过幼苗3叶1心喷雾接种方式完成试验。幼苗以草炭土/黑土为基质，育秧盘育苗，个体保苗15株，3次重复。待幼苗长至3叶1心时，搬入人工气候室完成喷雾接种，孢子悬浮液浓度为5×105个/mL，剂量为每盘100 mL。然后在 26 ℃、相对湿度100%条件下暗培养30 h，光照培养96～144 h，发病完全后，按Mackill等设定标准[13]进行调查。统计分析时，将0～3级归为抗病反应型，4～5级归为感病反应型。

鉴别品种抗性优劣用抗性频率高低表示，计算公式为：

抗性频率=抵抗菌株数/总菌株数×100%。

接种后各重复间如果抗、感反应型不一致，按感病反应型统计。

水稻品种搭配种植后抗性的优劣用联合抗病性方式[14-15]分析，包括联合抗病性系数、联合致病性系数2个评价指标，以联合抗病性系数最大的同时联合致病性系数最小为最佳搭配原则，相应计算公式：

联合抗病性系数=组合中共同非致病菌株数/总菌株数；

联合致病性系数=组合中共同致病菌株数/总菌株数。

水稻品种杂交组配后抗性聚合效果的优劣用聚合后抗性频率高低表示，相应计算公式：

聚合后抗性频率=（总菌株数-聚合后共同致病菌株数）/总菌株数×100%。

1.3 数据统计与计算

应用Excel 2010进行数据统计与计算。

2 结果与分析

2.1 以中国鉴别品种为体系的稻瘟病菌致病性分析

应用7个中国鉴别品种对供试稻瘟病菌菌株进行致病性分析，表1结果显示：2006年，哈尔滨市菌株被划分为5群12个致病型，ZE群为优势菌群，出现频率为46.72%，ZE1为优势致病型，出现频率为35.29%，ZA25、ZA41为强毒力致病型；鸡西市菌株被划分为5群6个致病型，ZE群为优势菌群，出现频率为61.54%，ZE1为优势致病型，出现频率为 42.31%，强毒力致病型分化不明显。2007年，哈尔滨市菌株被划分为5群9个致病型，ZA群为优势菌群，出现频率为 41.67%，ZF1为优势致病型，出现频率为25.00%，ZA1为强毒力致病型；鸡西市菌株被划分为6群15个致病型，ZA群为优势菌群，出现频率为42.11%，ZB17既为优势致病型又为强毒力致病型，出现频率为15.79%。2008年，哈尔滨市菌株被划分为7群17个致病型，ZA群为优势菌群，出现频率为46.67%，ZA57为优势致病型，出现频率为16.67%，ZA17、ZA33为强毒力致病型；鸡西市菌株被划分为5群10个致病型，ZA群为优势菌群，出现频率为47.62%，ZF1、ZG1为优势致病型，出现频率均为19.05%，ZA17为强毒力致病型（菌株致病率数据未列出）。

2.2 中国鉴别品种的抗稻瘟病分析

由表2可知，2006年，各品种对哈尔滨市菌株的抗性频率介于0.00～100.00%之间，抗性频率均值为62.86%，以东农363抗性最好；各品种对鸡西市菌株的抗性频率介于 0.00～100.00%之间，抗性频率均值为67.03%，东农363、四丰43的抗性最好。2007年，各品种对哈尔滨市菌株的抗性频率介于 0.00～83.33%之间，抗性频率均值为58.33%，四丰43、珍龙13的抗性最好；各品种对鸡西市菌株的抗性频率介于0.00～89.47%之间，抗性频率均值为48.87%，四丰43的抗性最好。2008年，各品种对哈尔滨市菌株的抗性频率介于0.00～83.33%之间，抗性频率均值为58.38%，四丰43、珍龙13的抗性最好；各品种对鸡西市菌株的抗性频率介于0.00～100.00%之间，抗性频率均值为57.82%，四丰43的抗性最好。此外，2006—2008年，丽江新团黑谷对来自2个区域的菌株都不具有抗性，特特普抗性下滑最严重，该品种对哈尔滨市菌株、鸡西市菌株的抗性频率分别下降了29.53、43.77百分点。

2.3 以日本清泽鉴别品种为体系的稻瘟病菌菌株致病性分析

应用12个日本清泽鉴别品种对供试稻瘟病菌菌株进行致病性分析，表3结果显示：2006年，哈尔滨市菌株被划分为33个致病型，17.1、57.7号致病型出现频率略高，均为5.71%，构成优势菌群，总出现频率为11.43%，277.7、357.7、377.5号为强毒力致病型；鸡西市菌株被划分为21个致病型，15.5、17.1、17.4、33.1、33.5号致病型出现频率略高，均为7.69%，构成优势菌群，总出现频率为38.46%，77.7、177.3号为强毒力致病型。2007年，哈尔滨市菌株被划分为12个致病型，无优势菌群，377.7号为强毒力致病型；鸡西市菌株被划分为17个致病型，0、737.5号致病型出现频率略高，均为10.53%，构成优势菌群，总出现频率为21.05%，737.5、757.3号为强毒力致病型。2008年，哈尔滨市菌株被划分为27个致病型，14、200.6、277.7号致病型出现频率略高，均为6.67%，构成优势菌群，总出现频率为20.00%，277.7 号为强毒力致病型；鸡西市菌株被划分为19个致病型，10、145.3号致病型出现频率略高，均为9.52%，构成优势菌群，总出现频率为1905%，337.7号为强毒力致病型。

2.4 日本清泽鉴别品种的抗稻瘟病分析

由表4可知，2006年各品种对哈尔滨市菌株的抗性频率介于17.14%～97.14%之间，抗性频率均值为48.57%，砦1号的抗性最好；各品种对鸡西市菌株的抗性频率介于7.69%～100.00%之间，抗性频率均值为57.37%，砦1号的抗性最好。2007年，各品种对哈尔滨市菌株的抗性频率介于16.67%～100.00%之间，抗性频率均值为56.25%，砦1号的抗性最好；各品种对鸡西市菌株的抗性频率介于21.05%～68.42%之间，抗性频率均值为50.00%，砦1号、福锦的抗性最好。2008年，各品种对哈尔滨市菌株的抗性频率介于3000%～93.33% 之间，抗性频率均值为58.33%，砦1号的抗性最好；各品种对鸡西市菌株的抗性频率介于42.86%～90.48%之间，抗性频率均值为63.89%，爱知旭的抗性最好。此外，2006—2008年，爱知旭抗性上升很快，其对哈尔滨市菌株、鸡西市菌株的抗性频率分别上升了52.86、63.56百分点。

2.5 部分水稻品种的综合抗性分析

结合水稻品种的抗性情况、年际间稳定情况及血缘情况，从18个水稻品种中选取东农363、爱知旭、福锦、K1、Pi-4号、砦1号共6个品种对哈尔滨市菌株的综合抗性进行分析，从18个水稻品种中选取东农363、爱知旭、梅雨明、福锦、Pi-4号、砦1号共6个品种对鸡西市菌株的综合抗性进行分析。结果显示：应用联合抗病性方式，2个品种搭配后，对2006—2008年哈尔滨市菌株的联合抗病性系数均值分别为0.50、060、0.51，联合致病性系数均值分别为0.08、0.09、0.09（表5）。其中，东农363+砦1号组合对3年菌株的联合抗病性均最好，可以广泛利用。2个品种搭配后，对2006—2008年鸡西市菌株的联合抗病性系数均值分别为0.61、0.35、0.63， 应用抗性聚合方式，对品种杂交组配后可能获得的聚合后抗性进行分析，针对2006—2008年哈尔滨市菌株，各水稻组合的聚合后抗性频率均值分别为92.11%、91.11%、90.22%，抗性提升效果明显且波动较小（表7）。其中东农363+砦1号组合、Pi-4号+砦1号组合的聚合后抗性频率均最高，为100.00%，抗性稳定，可以广泛应用。针对2006—2008年鸡西市菌株，各水稻组合的聚合后抗性频率均值分别为96.41%、81.05%、95.24%，抗性提升效果明显但波动偏大（表8）。其中，聚合后抗性频率最高的组合分别有11、1、4个，差异较大，整体抗性较好且波动较小的是福锦+砦1号组合，可以有限度地应用。

3 讨论

本试验选用的稻瘟病菌株数较多，年际间有一定跨度，可以相对较好地反映黑龙江省哈尔滨市、鸡西市稻瘟病菌致病性、致病型、致病力的变化情况。但是由于供试菌株数量在年际间、地域间不够均衡，可能会对试验结果造成一定影响。

在以中国鉴别品种为体系的前提下，供试菌株的致病性分化可能具有一定的规律性。2006—2008年，每个致病型平均含有的菌株数呈先减少后增加趋势， 优势菌群的出现频率呈先下降后上升趋势，且差值为鸡西市菌株大于哈尔滨市菌株，从侧面说明供试菌株的致病性分化可能呈先上升后下降

趋势，鸡西市菌株致病性分化更加显著。从供试菌株的致病力情况分析（根据抗性结果）可知，2006—2008年，哈尔滨市菌株的平均致病率分别为37.14%、41.67%、47.62%，总体致病力呈逐年上升趋势；鸡西市菌株的平均致病率分别为32.97%、51.13%、42.18%，总体致病力呈先上升后下降趋势，哈尔滨市菌株致病力总体略强。此外，从菌株的致病型结构分析，2006年供试菌株以粳型致病型为主，2007、2008年供试菌株以籼型致病型为主，这主要是因为菌株对籼稻品种特特普的侵染性迅速增强造成的。

从中国鉴别品种的抗性角度分析可知，7个供试品种的抗性在地区间、年际间呈波动状态，优质抗源主要集中在四丰43、珍龙13、东农363这3个品种，其抗性的稳定性在哈尔滨市要优于鸡西市，这主要是由菌株致病性变化引起的连锁反应。其中，东农363由于抗性在鸡西市波动过大，在该区域应用须谨慎。从抗源品种的可操作性角度分析可知，四丰43、珍龙13都为籼稻品种，在以粳稻种植为绝对主体的黑龙江稻区直接应用困难，只能通过抗性杂交的手段间接利用，但籼粳杂交后代种质遗传背景转化困难，选择周期偏长，应用须谨慎。

在以日本清泽鉴别品种为体系的前提下，供试菌株的致病性分化相对复杂。2006—2008年，哈尔滨市病菌致病型平均含有的菌株数呈先减少后增加趋势，优势菌群的出现频率呈先下降后上升趋势，从侧面说明该区域供试菌株的致病性分化可能呈先上升后下降趋势；鸡西市病菌致病型平均含有的菌株数呈逐年下降趋势，优势菌群的出现频率呈逐年下降趋势，从侧面说明该区域供试菌株的致病性分化可能呈逐年上升趋势。从供试菌株的致病力情况分析可知，2006—2008年，哈尔滨市菌株的平均致病率分别为51.43%、43.75%、41.67%，总致病力呈逐年下降趋势；鸡西市菌株的平均致病率分别为42.63%、50.00%、36.11%，总体致病力呈先上升后下降趋势，哈尔滨市菌株致病力总体略强。此外，从菌株的致病型结构分析可知，致病型分化复杂，在地区间、年际间重复率很低。

从日本清泽鉴别品种的抗性角度分析可知，12个供试品种的抗性在地区间、年际间呈4种波动类型。以哈尔滨市菌株为选择压力，新2号、爱知旭、K60的抗性呈逐年上升趋势；Pi-4号、BL1的抗性呈逐年下降的趋势；藤坂5号、草笛、梅雨明、福锦、K1、砦1号的抗性呈先上升后下降的趋势；K59的抗性呈先下降后上升的趋势。其中，品种抗性先上升后下降趋势占主导。从抗性波动幅度分析可知，Pi-4号抗性频率降幅最大，爱知旭抗性频率升幅最大，需要关注。整体评价本研究，砦1号、K1抗性偏高，稳定性略好，可以作为优质抗源加以利用，以鸡西市菌株为选择压力，新2号、爱知旭、草笛、K60、K59抗性呈逐年上升趋势；K1、砦1号抗性呈逐年下降趋势；藤坂5号抗性呈先上升后下降趋势；梅雨明、福锦、Pi-4号、BL1抗性呈先下降后上升趋势。其中，品种抗性逐年上升趋势占主导。从抗性波动幅度分析可知，K1抗性频率降幅最大，为53.29百分点；爱知旭抗性频率升幅最大，为63.56百分点，需要关注。整体评价本研究，砦1号、福锦、Pi-4号抗性偏高，但稳定性都较差，应用须谨慎。此外，本结论与前人研究相比，具有一定的相似性，商士吉等均认为砦1号是黑龙江省的优质抗源[9，11]。

从水稻品种的综合抗性角度分析可知，鉴于黑龙江省的生产现实，选取的品种均具有粳稻遗传背景。从品种搭配后的联合抗病性效果分析可知，联合抗病性系数均值均低于080，说明其共同抗病性偏差；联合致病性系数均值均低于0.20，说明其共同致病的风险也偏低，这一结果优于袁洁等研究结果[14]，差于马辉刚等研究结果[15]，总体应用须谨慎。但是，东农363+砦1号组合的联合抗病性很好，年际间波动也很小，可以在哈尔滨地区广泛应用。从品种抗性聚合的效果分析可知，针对哈尔滨市菌株，抗性最好的水稻组合在年际间波动很小，可以广泛应用；针对鸡西市菌株，不存在此类组合，再次说明鸡西市菌株的致病性分化可能更加显著。

由于选定鉴别品种的不同，稻瘟病菌致病性分化及致病力波动的趋势明显不同，优势致病型、强毒力致病型的菌株构成也明显不同，因此，所谓病菌致病性、致病型或致病力变化都是在一定前提下获得的结论，不可通用。此外，中国鉴别品种由于籼稻遗传背景的存在，不太符合黑龙江省的现实生产需要，应用价值较小。日本清泽鉴别品种全部为粳稻遗传背景，其后代血缘种质在黑龙江省分布广泛，对病菌致病型的划分相对细致，应用价值较大。从各鉴别品种含有抗瘟基因角度分析可知，7个鉴别品种中仅东农363、关东51、合江18含有基因类型已知，关东51含有1个抗瘟基因（Pi-k）；12个日本清泽鉴别品种中含有的抗瘟基因类型全部已知，但仅K1含有1个抗瘟基因（Pi-ta）。在以抗瘟基因为基础的水稻抗性综合利用方面，日本清泽鉴别品种具有较强优势。综合评价可知，日本清泽鉴别品种对供试菌株的鉴定效果明显优于中国鉴别品种，但是由于携带单个抗瘟基因的品种数量太少，基因量化分析困难，也不是黑龙江省相关研究的首选。黑龙江省病菌致病性鉴定的理想体系应该是由一系列粳稻背景的、代表性强的单基因系水稻品种组成的综合系统[16-17]，需要在后续试验中加以弥补。

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