謝 戎,李永洪,黃芝棟

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學院 水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室,四川 德陽 618000;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 西南作物有害生物綜合治理重點實驗室,四川 成都 610066;3.四川省敘永縣植保植檢站,四川 敘永 646400)

0 引言

水稻是我國主要的糧食作物之一,對保障我國糧食安全具有重要意義。而二化螟[Chilosuppressalis(Walker)]和三化螟[Tryporyzaincertulas(Walker)]是為害水稻生長的2種主要鉆蛀性害蟲。據(jù)統(tǒng)計,2000～2010年我國因蟲害年均遭受的稻谷損失為291.35萬t[1];在2006～2015年10年間,僅由二化螟造成的水稻實際產(chǎn)量損失占比年均達14.34%[2],可見螟蟲是造成水稻產(chǎn)量損失的重要害蟲之一。在本世紀初,在我國廣東陽西縣首先發(fā)現(xiàn)了南方水稻黑條矮縮病(Southern rice black stripe dwarf disease),這是一種由白背飛虱[Sogatellafurcifera(Horvath)]傳播南方水稻黑條矮縮病毒(Southern rice black stripe dwarf virus, SRBSDV)而引起的水稻病毒病,2010年南方稻區(qū)受害水稻面積達130萬hm2,目前該病已成為南方稻區(qū)水稻的主要病害之一[3-5]。種植抗(耐)病蟲品種是綠色防控二(三)化螟、南方水稻黑條矮縮病的基礎。已有研究表明,不同水稻品種對二(三)化螟及南方水稻黑條矮縮病的抗性存在明顯差異,說明在水稻中存在中抗二(三)化螟和抗南方水稻黑條矮縮病的抗源材料[6-11]。以往僅研究了不同水稻品種對一種害蟲或一種病害的抗感表現(xiàn),而水稻從播種到收獲會受到多種病蟲為害,生產(chǎn)上更需要對多種害蟲和病害具有抗(耐)性的多抗品種[12]。選育多抗品種的基礎是挖掘或創(chuàng)制多抗抗源。多年研究發(fā)現(xiàn),秈稻A232對螟蟲具有多抗性,中抗二化螟及三化螟[13-15],對稻縱卷葉螟[Cnaphalocrocismedinalis(Guenée)]和稻顯紋縱卷葉螟[Cnaphalocrocisexigua(Buther)]也具有耐害性(另文發(fā)表)。四川省農(nóng)科院水稻高粱所將A232的多抗性導入四川水稻恢復系內(nèi)恢9914的遺傳背景中,培育出農(nóng)藝性狀優(yōu)于A232的新恢復系瀘恢317。本研究觀察和評價了瀘恢317對二(三)化螟及南方水稻黑條矮縮病的田間抗性表現(xiàn),以期為水稻多抗性育種提供新材料。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為新恢復系瀘恢317,A232為抗蟲親本,F77為感蟲對照,均來自四川省農(nóng)科院水稻高粱研究所。瀘恢317是以四川的骨干恢復系內(nèi)恢9914為母本,與抗蟲種質(zhì)父本A232雜交選育的后代,現(xiàn)為F11代。F77為抗稻瘟病優(yōu)質(zhì)恢復系,經(jīng)多年在海南及四川觀察鑒定,其高感水稻二(三)化螟、稻縱卷葉螟及南方水稻黑條矮縮病。

1.2 試驗方法

1.2.1 二化螟為害田間試驗 于2017年分別在四川省瀘縣福集鎮(zhèn)水竹林村、敘永縣水尾鎮(zhèn)鋼鐵村及敘永鎮(zhèn)紅巖壩村3個地點進行田間試驗。田間試驗采用大區(qū)對比排列,不設重復,大區(qū)面積為220～250 m2(各點田塊大小略有差異),在供試材料大區(qū)間留0.5 m的走道。在水竹林村及鋼鐵村試驗田四周相鄰田塊種植感蟲對照F77,以增加試驗田的田間蟲量。瀘縣點于3月10日播種,敘永點為3月20日播種。前作為冬水田。栽培規(guī)格均為23.1 cm× 26.4 cm,單本植。在整個試驗期間不施用殺蟲劑,進行正常的肥、水管理。

1.2.2 三化螟為害田間試驗 試驗分別于2014年和2016年在海南省陵水縣英州鎮(zhèn)四川省農(nóng)業(yè)科學院南繁基地進行,2年的試驗田塊及方法一致。田間采用隨機區(qū)組排列,4次重復,小區(qū)面積為66.7 m2,小區(qū)每行10窩,小區(qū)間留35 cm走道。栽插規(guī)格16.5 cm× 23.1 cm,單本植,于3月25日播種。在試驗田四周相鄰田塊種植感蟲對照F77。秧苗移栽前防治飛虱(施用70%吡蟲啉WG,用量45 g/hm2)；在栽秧后田間不再施用殺蟲劑；進行正常肥、水管理。

1.2.3 南方水稻黑條矮縮病為害田間試驗 試驗田與三化螟為害試驗田相隔50 m,田間采用隨機區(qū)組排列,3次重復,小區(qū)面積為66.7 m2,小區(qū)每行5窩,小區(qū)間留35 cm走道,栽插規(guī)格16.5 cm× 23.1 cm,單本植,于3月25日播種。在整個試驗期間不施用防治飛虱的農(nóng)藥。進行正常肥、水管理。

1.3 調(diào)查方法

1.3.1 二(三)化螟為害調(diào)查方法及標準 在分蘗盛期每小區(qū)按對角線分4點調(diào)查枯鞘率及枯心率,每點連續(xù)調(diào)查50株,即每區(qū)調(diào)查200株左右(鼠害株、矮縮株不計),記載枯鞘蘗數(shù),計算枯鞘率;記載總蘗數(shù)(未達3片葉的分蘗不計)及枯心數(shù),計算枯心率及枯心指數(shù)。根據(jù)枯鞘率及枯心率計算為害率及為害指數(shù)。2016年海南供試材料在灌漿期調(diào)查白穗率(含蟲傷穗)。50株均值為每點觀察值,4點均值為小區(qū)觀察值,重復間均值為材料觀察值。相關計算公式如下：

枯鞘率(%)=枯鞘數(shù)/調(diào)查總蘗數(shù)×100;

枯心率(%)=枯心數(shù)/調(diào)查總蘗數(shù)×100;

枯心指數(shù)(%)=被測試材料的枯心率/感蟲對照的枯心率×100;

白穗率(%)=白穗數(shù)/調(diào)查總穗數(shù)×100;

為害率(%)=枯鞘率(%)+枯心率(%);

為害指數(shù)(%)=被測試材料的為害率/感蟲對照的為害率×100。

水稻對二(三)化螟的抗性分級標準[16]:0級，高抗,為害指數(shù)(枯心指數(shù))為0%;1級，抗,為害指數(shù)(枯心指數(shù))≤20%;3級，中抗,為害指數(shù)(枯心指數(shù))20.1%～40%;5級，耐蟲,為害指數(shù)(枯心指數(shù))40.1%～60.0%;7級,感蟲,為害指數(shù)(枯心指數(shù))60.1%～80.0%;9級,高感,為害指數(shù)(枯心指數(shù))≥80.1%。

1.3.2 南方水稻黑條矮縮病為害調(diào)查方法及標準 在分蘗盛期、孕穗期、抽穗期分3次調(diào)查,每區(qū)按對角線調(diào)查3點,每點調(diào)查55株(鼠害株不計),即每區(qū)調(diào)查165株左右;55株均值為每點觀察值,3點均值為小區(qū)觀察值,3次重復均值為材料觀察值。按南方水稻黑條矮縮病不同時期典型病株標準,分0、1、3、5、7、9級記載各級病株數(shù),計算病情指數(shù)[10]。

病株率(%)=(分蘗盛期病株數(shù)+孕穗期病株數(shù)+抽穗期病株數(shù))/調(diào)查總株數(shù)×100；

病情指數(shù)(%)=∑(各級病株數(shù)×各級代表值)/(調(diào)查總株數(shù)×最高病級代表值)×100。

南方水稻黑條矮縮病病情嚴重度分級標準[9]:0級，正常株;1級，矮縮較輕,株高不低于健株株高的3/4;3級，矮縮明顯,株高為健株的2/3～3/4;5級，矮縮顯著,株高為健株的1/2～2/3;7級，矮縮嚴重,株高不及健株的1/3～1/2,枯死葉片數(shù)在總?cè)~片數(shù)的1/2以內(nèi);9級，矮縮極嚴重,株高不及健株的1/3,枯死葉片數(shù)在總?cè)~片數(shù)的1/2以上。

水稻對南方水稻黑條矮縮病的抗性評價標準:0級，高抗,病指為0%;1級，抗,病指≤10%;2級，中抗,病指10.1%～20.0%;3級,中感,病指20.1%～30.0%;4級,感病,病指30.1%～40.0%;5級,高感,病指≥40.1%。

1.4 分析方法

用SPSS 17.0對瀘恢317、A232及F77的各指標進行t測驗，比較差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 瀘恢317對二化螟的田間抗性表現(xiàn)

2017年6月在四川瀘縣福集鎮(zhèn)水竹林村、敘永縣水尾鎮(zhèn)鋼鐵村及敘永鎮(zhèn)紅巖壩村3個地點觀察了瀘恢317對二化螟的田間抗感反應。表1顯示：瀘恢317在田間枯鞘率的變幅為7.2%～13.8%,枯心率變幅為1.1%～10.9%；感蟲對照F77的田間枯鞘率和枯心率變幅分別為13.5%～46.1%及7.9%～19.5%；各試點瀘恢317的枯鞘率及枯心率均極顯著低于對照F77(P<0.01),而與A232差異不顯著(P>0.05)。瀘恢317在3個試點的為害率分別為24.7%、19.8%及8.3%,而對照F77的分別為65.7%、54.9%及21.4%,瀘恢317在各試點的為害率均極顯著低于對照F77的,而與A232差異不顯著。此外,瀘恢317的為害指數(shù)在3個試點均小于40%(變幅為36.1%～38.8%),與抗蟲親本A232相當。上述結果表明,瀘恢317對二化螟具有一定的田間抗性,且達中抗水平。從表1還可以看出,供試材料在紅巖壩村的枯鞘率、枯心率及為害率均低于在水竹林村和鋼鐵村的,這可能與在紅巖壩村試驗田的相鄰田塊未種植感蟲對照有關。

表1 二化螟對瀘恢317的田間為害率及為害指數(shù)

2.2 瀘恢317對三化螟的田間抗性表現(xiàn)

2014年及2016年6月在海南陵水縣英州鎮(zhèn)的田間觀察結果表明，2014年三化螟為害程度比2016年略重。從表2可以看出：2014年瀘恢317受三化螟為害后的枯心率為28.9%,略高于A232的(23.1%),但顯著低于感蟲對照F77的(72.8%);2016年3個材料的枯心率分別為16.4%、12.9%及55.1%,與2014年的趨勢基本一致；瀘恢317兩年的枯心率均值分別比感蟲對照F77低43.9和38.7個百分點。t測驗結果表明,瀘恢317的枯心率與A232的差異不顯著,而與F77差異達1%顯著水平。表2還顯示,瀘恢317兩年的枯心指數(shù)分別為39.7%和29.8%,與A232的35.6%和23.8%相當,均低于40%，達中抗水平。2016年在灌漿期還調(diào)查了3個供試材料的白穗率,結果發(fā)現(xiàn)瀘恢317的白穗率與A232差異不顯著,而與F77差異達1%顯著水平(表2)。在海南2年的觀察結果說明瀘恢317對三化螟具有一定的田間抗性,其抗性水平與抗蟲親本A232相當。

表2 瀘恢317在海南受三化螟為害的田間枯心率、枯心指數(shù)及白穗率

2.3 瀘恢317對南方水稻黑條矮縮病的田間抗性表現(xiàn)

2016年在海南還觀察了瀘恢317對南方水稻黑條矮縮病的抗性表現(xiàn),從圖1可見,瀘恢317的病株率為9.3%,極顯著低于對照F77的(45.3%)(P<0.01);前者的病情指數(shù)為6.3%,也極顯著低于后者的(43.1%)。按照該病抗性分級標準,瀘恢317的抗級為1級,表現(xiàn)為抗南方水稻黑條矮縮病;而F77的抗級為5級,達高感水平。

圖1 瀘恢317受南方水稻黑條矮縮病為害的病株率及病情指數(shù)

3 討論

通過田間自然誘發(fā)病(蟲)來鑒定作物品種的抗感反應,被鑒定材料從苗期到成株期會受到同一病(蟲)多代的連續(xù)為害。建立田間自然誘發(fā)病圃(蟲害鑒定圃)操作簡便,可以在一個生長季節(jié)考察大量育種材料的抗性表現(xiàn)。但是,鑒定圃田間病原菌數(shù)量或蟲源數(shù)量對鑒定結果的準確性、可靠性及重演性影響很大,若病原菌(蟲源)數(shù)量少則發(fā)病(為害)輕,其鑒定結果的準確性及可靠性差。因此,選擇適合的鑒定地點十分關鍵。二化螟及三化螟在我國不同稻區(qū)的分布因種植方式、品種構成及生態(tài)條件差異而有明顯不同[17-20],如四川稻區(qū)以二化螟為害為主[21],海南等稻區(qū)則以三化螟為害為主[22]。南方水稻黑條矮縮病主要發(fā)生在白背飛虱為害稻區(qū)[3-5]。本試驗選擇在四川瀘縣、敘永對瀘恢317的二化螟抗性進行鑒定,在海南陵水縣對其三化螟及南方水稻黑條矮縮病抗性進行觀察評價,結果表明,瀘恢317對二化螟及三化螟的抗性達中抗水平,對南方水稻黑條矮縮病的抗性達抗級水平。在本試驗中,抗性親本A232及感蟲親本F77對二(三)化螟的抗感反應與前期的研究結果[13-15]一致。感蟲親本F77受二化螟為害后的最大為害率為65.6%,受三化螟為害后的最大枯心率為72.8%,受南方黑條矮縮病為害后的病情指數(shù)為43.1%(見表1、表2、圖1),說明本試驗對瀘恢317的抗性鑒定結果可靠。將同一品種(材料)在不同病、蟲害的重發(fā)區(qū)進行試驗,是快速確定其多抗性表現(xiàn)的重要方法之一。據(jù)已有研究報道[6-8,12-15,23,24],尚未發(fā)現(xiàn)對二(三)化螟具有高抗水平的水稻抗源材料；而A232及瀘恢317具有內(nèi)源抗蟲基因[25,26],對二(三)化螟的抗性僅達中抗水平,是一種耐蟲表現(xiàn),對螟蟲的防效不及Bt轉(zhuǎn)基因水稻[27-29],但在目前轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的安全性尚存爭議的情況下,利用水稻內(nèi)源抗蟲基因培育抗(耐)蟲品種并結合現(xiàn)有的綠色防控措施,是當前控制螟蟲為害的有效途徑。

4 結論

通過2014年及2016年在海南陵水縣英州鎮(zhèn)，以及2017年在四川瀘縣福集鎮(zhèn)水竹林村、敘永縣水尾鎮(zhèn)鋼鐵村及敘永鎮(zhèn)紅巖壩村的田間鑒定,抗螟蟲種質(zhì)A232的后代瀘恢317中抗二化螟及三化螟,抗南方水稻黑條矮縮病,可作為多抗抗源加以利用。