徐 超,陳宏州,吳雨琦,吳佳文,楊紅福*

(1.江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農業(yè)科學研究所,句容 212400;2.江蘇大學,鎮(zhèn)江 212000;3.江蘇省植物保護植物檢疫站,南京 210000)

小麥赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是由鐮刀菌Fusariumspp.引起的一種重要病害,該病在全世界普遍發(fā)生,在濕潤多雨的溫帶地區(qū)發(fā)生尤為嚴重[1-2]。據報道,在全球引起小麥赤霉病的優(yōu)勢致病菌有11種,目前我國的優(yōu)勢致病菌主要為長江以南地區(qū)的亞洲鐮孢F.asiaticum和黃河以北地區(qū)的禾谷鐮孢F.graminearum[3]。小麥赤霉病的發(fā)生不僅對小麥的產量造成難以估量的損失,同時感病籽粒中產生的赤霉毒素更是嚴重威脅人畜的健康[4]。我國針對小麥赤霉病的防治主要依靠化學防治、生物防治、農業(yè)防治和培育抗性品種等方法。由于缺乏高抗赤霉病的小麥品種,目前我國仍將化學藥劑作為赤霉病防治的主要手段。近年來我國用于防治小麥赤霉病的殺菌劑種類主要有:苯并咪唑類、三唑類、2-氰基丙烯酸酯類和琥珀酸脫氫酶抑制劑類等[5]。但由于上述藥劑單一的作用位點,長期使用易造成田間赤霉病菌菌株抗性水平的快速發(fā)展,藥劑防治效果變差。

江蘇省小麥種植面積約有235萬hm2,2010年赤霉病在江蘇省大發(fā)生,發(fā)病面積達到131.72萬hm2[6]。目前,由于抗藥性風險大,多菌靈和甲基硫菌靈已經不是防治小麥赤霉病的首選藥劑[7]。因此為了江蘇地區(qū)防治小麥赤霉病科學合理用藥,掌握田間赤霉病菌對常用殺菌劑的抗性發(fā)展水平,本研究于2017年-2021年間,分別從蘇南、蘇北和蘇中地區(qū)采集田間赤霉病菌菌株,對常用殺菌劑多菌靈、氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺的抗性發(fā)展水平進行監(jiān)測。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

97.09%多菌靈(carbendazim)原藥由上海升聯(lián)化工有限公司提供,用0.1 mol/L的鹽酸溶液溶解,配制成10 000 μg/mL的母液置于4℃保存?zhèn)溆?95.2%咪鮮胺(prochloraz)原藥由江蘇輝豐農化股份有限公司提供,98.3%氰烯菌酯(phenamacril)原藥由江蘇省農藥研究所股份有限公司提供,95%戊唑醇(tebuconazole)原藥由鹽城利民農化有限公司提供,以上3種原藥均用丙酮進行溶解,配制成 10 000 μg/mL 的母液置于4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 菌株的采集與分離

2017年-2021年,分別從蘇南(常州、鎮(zhèn)江和無錫)、蘇北(鹽城、宿遷和徐州)及蘇中(揚州、泰州和南通)9個地級市小麥種植區(qū)采集小麥病穗樣品,每個病穗樣品分別存放于紙質樣品袋中,防止交叉污染。將采集的病穗樣品帶回實驗室干燥保存,挑取具有赤霉病特征的病穗粒,利用張昊等[8]的平板稀釋劃線法對病樣進行小麥赤霉病菌的單孢分離,隨后利用形態(tài)學特征對分離的菌株進行鑒定,經鑒定后的菌株置于4℃保存?zhèn)溆?樣品采集數及編號見表1。

表1 小麥赤霉病菌菌株采集信息Table 1 Information on the isolates of Fusarium asiaticum in this study

1.3 小麥赤霉病菌對多菌靈、戊唑醇、咪鮮胺和氰烯菌酯的抗藥性測定

采用區(qū)分劑量法檢測江蘇省小麥赤霉病菌對4種殺菌劑的抗藥性頻率。多菌靈的鑒別濃度為10 μg/mL,戊唑醇、咪鮮胺和氰烯菌酯的鑒別濃度均為5 μg/mL。分別取適量多菌靈、戊唑醇、咪鮮胺和氰烯菌酯的母液,加入到冷卻至60℃的PDA培養(yǎng)基中,使其終濃度分別為10、5、5 μg/mL和5 μg/mL,隨后將含藥培養(yǎng)基倒入直徑90 mm的一次性培養(yǎng)皿中,以不含藥劑的PDA培養(yǎng)基作為空白對照,用于后續(xù)菌株的活化及抗藥性鑒定[9]。將保存的供試菌株轉接到空白PDA平板中,在25℃下活化3 d,然后在菌落邊緣用打孔器打取直徑為5 mm的菌碟,并分別接入上述含藥和空白PDA平板中,25℃下培養(yǎng)3 d,每個處理重復3次。供試菌株能在含藥平板上生長,則鑒定為抗性菌株(R),不能生長的鑒定為敏感菌株(S)[10]。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Excel軟件對抗性菌株數量及發(fā)生頻率進行統(tǒng)計。

抗性頻率=抗性菌株數/供試菌株總數×100%。

2 結果與分析

2.1 2017年-2021年蘇南、蘇北及蘇中小麥赤霉病菌對多菌靈的抗藥性監(jiān)測分析

2017年-2021年連續(xù)5年對從蘇南、蘇北和蘇中田間采集的小麥赤霉病菌進行多菌靈抗藥性鑒定,結果如表2所示。

表2 2017年-2021年蘇南、蘇北及蘇中小麥赤霉病菌對多菌靈的抗藥性Table 2 Resistances of Fusarium asiaticum in southern,northern and central Jiangsu to carbendazim from 2017 to 2021

由表2可知,2017年度,蘇中、蘇南、蘇北和江蘇省小麥赤霉病菌對多菌靈的抗性頻率分別為56.04%、56.68%、63.86%和58.44%;2018年度,蘇中、蘇南、蘇北和江蘇省小麥赤霉病菌對多菌靈的抗性頻率分別為60%、46.67%、65.63%和56.30%;2019年度,蘇中、蘇南、蘇北和江蘇省小麥赤霉病菌對多菌靈的抗性頻率分別為51.06%、42.94%、40.79%和44.68%;2020年度,蘇中、蘇南、蘇北和江蘇省小麥赤霉病菌對多菌靈的抗性頻率分別為51.79%、38.13%、54.02%和48.28%;2021年度,蘇中、蘇南、蘇北和江蘇省小麥赤霉病菌對多菌靈的抗性頻率分別為53.66%、41.22%、46.12%和46.39%。綜上表明,江蘇省各地區(qū)小麥赤霉病菌對多菌靈已產生嚴重抗藥性,隨著多菌靈等苯并咪唑類藥劑的停止施用,江蘇省田間赤霉病菌對多菌靈的抗藥性呈現逐步降低的趨勢,說明江蘇省田間對多菌靈的抗性治理已取得初步成效。此外,江蘇省不同地區(qū)赤霉病菌對多菌靈的抗藥性也呈現地區(qū)間差異性,蘇北地區(qū)赤霉病菌對多菌靈的抗性頻率最高,其次是蘇中地區(qū),抗性頻率最低的是蘇南地區(qū)。

2.2 2017年-2021年江蘇省小麥赤霉病菌對氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺的抗藥性監(jiān)測分析

2017年-2021年對江蘇省小麥赤霉病菌對氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺的抗藥性監(jiān)測結果表明,2017年-2020年,未在田間采集到抗氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺的菌株;2021年,在田間采集到抗氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺菌株,抗氰烯菌酯菌株有5株(常州5株),抗性頻率為0.45%;抗戊唑醇菌株有10株(徐州3株,鹽城3株,揚州2株,宿遷2株),抗性頻率為0.89%;抗咪鮮胺菌株有1株(無錫1株),抗性頻率為0.09%(表3、圖1)。

表3 2021年江蘇省小麥赤霉病菌對氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺的抗藥性Table 3 Resistances of Fusarium asiaticum in Jiangsu to phenamacril,tebuconazole and prochloraz in 2021

圖1 2021年江蘇省抗氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺小麥赤霉病菌菌株菌絲生長情況Fig.1 Mycelial growth of resistant strains of Fusarium asiaticum in Jiangsu to phenamacril,tebuconazole and prochloraz in 2021

2.3 2021年小麥赤霉病菌對多菌靈、氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺的多重抗性分析

對2021年分離得到的1 121個赤霉病菌菌株進行多重抗性分析,發(fā)現2株具有多菌靈、戊唑醇雙重抗性,分別采集于徐州和揚州;發(fā)現1株具有多菌靈、咪鮮胺雙重抗性,采集于無錫;未發(fā)現具有多菌靈、氰烯菌酯,戊唑醇、氰烯菌酯和多菌靈、氰烯菌酯、戊唑醇的雙重或多重抗性菌株。以上結果說明,江蘇省田間已部分出現雙重抗藥性的菌株群體,田間抗性上升問題日益嚴峻。

3 結論與討論

小麥赤霉病主要發(fā)生于長江中下游麥區(qū),中度流行期可造成10%～20%的產量損失,大暴發(fā)時期產量損失可高達20%～50%,近年來由于氣候變暖及秸稈還田等耕作制度的改變,小麥赤霉病有加重發(fā)生的趨勢[11-12]。目前,藥劑防治仍是防治小麥赤霉病的主要技術,截至2019年8月我國登記用于防治小麥赤霉病的制劑產品中的活性成分主要以多菌靈、甲基硫菌靈、三唑酮和福美雙為主,占登記產品的85%以上[13]。隨著制藥工藝的不斷革新,一些擁有全新作用機理的新型殺菌劑也被投入市場,如氰烯菌酯、氟唑菌酰羥胺、丙硫菌唑等[14-15]。研究表明,小麥揚花期使用苯并咪唑類、三唑類和氰烯菌酯殺菌劑防治小麥赤霉病是目前最常用的化學防治手段,但長時間的使用過程中容易產生較高的抗性[16]。

本研究選定了4種用于防治小麥赤霉病的常用殺菌劑(多菌靈、氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺),于2017年起,連續(xù)5年監(jiān)測江蘇省小麥赤霉病菌群體對以上4種殺菌劑的抗藥性情況。結果表明,田間對多菌靈的抗藥性已經十分嚴重,多菌靈從20世紀70年代初就被引進用于防治小麥赤霉病,屬于苯并咪唑類殺菌劑,作用于病原菌的β2-微管蛋白,由于單一的作用位點和長期的大劑量施用,田間已經產生眾多的多菌靈抗性群體,這意味著多菌靈對赤霉病的防治效果已顯頹勢,與多菌靈同屬于苯并咪唑類藥劑的甲基硫菌靈也存在著嚴重的抗性風險。有研究報道,多菌靈會刺激田間多菌靈抗性菌株的產毒能力,增強病穗中毒素含量[6，17-19]。連續(xù)5年的監(jiān)測結果表明,江蘇省田間小麥赤霉病菌對多菌靈的抗性呈現逐年下降的趨勢,這與近年來多菌靈的停用與新型殺菌劑的使用有密不可分的關系,意味著多菌靈抗性治理在江蘇省已初顯成效。

由于多菌靈等苯并咪唑類殺菌劑的停止使用,市場上目前常用于防治小麥赤霉病的藥劑有氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺等單劑或復配藥劑[20-21],研究報道,氰烯菌酯和戊唑醇由于作用位點單一,存在中高度抗性風險,且已在室內通過藥劑選擇、紫外誘變等方法誘導出抗性菌株[22-25]。咪鮮胺與戊唑醇都是通過抑制真菌體內麥角甾醇的生物合成達到抑菌效果[26],本研究發(fā)現具有咪鮮胺抗性的菌株并不具有戊唑醇抗性,相反亦如此,說明咪鮮胺與戊唑醇可能存在不同的作用位點。在2021年首次在田間采集到氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺抗性菌株,抗性頻率分別為0.45%、0.89%和0.09%。同時還在田間采集到2株具有多菌靈、戊唑醇雙重抗性的菌株和1株具有多菌靈、咪鮮胺雙重抗性的菌株,說明田間部分抗性菌株已經發(fā)生多個位點的突變,從而應對不同殺菌劑的高選擇壓力,因此盡快制定田間抗性問題治理措施并及時實施迫在眉睫。

單一作用位點的殺菌劑長期使用,病原菌極易產生較高的抗藥性,為延緩抗藥性的形成,一般將不同作用位點的殺菌劑進行交替使用,或將不同作用機理的殺菌劑進行復配,用于田間病原菌的抗性治理。對于江蘇省田間小麥赤霉病菌對常用殺菌劑的抗性治理辦法,建議繼續(xù)停止使用多菌靈,同時對于氰烯菌酯、戊唑醇和咪鮮胺等藥劑,雖目前田間抗性水平較低,但應盡早選擇其他新型作用位點的殺菌劑進行復配或交替使用,以減緩田間抗性水平的提升,如氟唑菌酰羥胺、丙硫菌唑等。同時,強化赤霉病菌抗藥性檢測;培育、引選高抗赤霉病小麥品種,減少藥劑使用量和使用次數;結合科學栽培技術,合理施肥,提高小麥的抗病能力。