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Effects of Different Cultivars and Relative Factors on Sheath Blight Resistance of Rice

不同品种及有关外因对水稻纹枯病抗性的影响



全 文 :第 30 卷 第 8 期
2004 年 8 月  739~744 页
作  物  学  报
ACTA AGRONOMICA SINICA
Vol. 30 , No. 8
pp. 739 - 744  Aug. , 2004
不同品种及有关外因对水稻纹枯病抗性的影响
袁筱萍 魏兴华 3  余汉勇 王一平 汤圣祥 Ξ
(中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室 ,浙江杭州 310006)
摘  要  选择 9 个具不同纹枯病抗性的水稻品种 ,采用 3 个纹枯病菌株和 2 种接种方法 ,在 2 个生长季进行水稻品种纹
枯病抗性的综合评价。结果表明 ,生长季、接种方法和菌株极显著地影响水稻品种对纹枯病的抗性反应 ,其中 ,以生长季
因子的效应最大。不同接种方法对水稻纹枯病发病程度的影响因生长季的不同有所变化。不同品种在同一生长季、接
种方法和菌株条件下 ,抗性反应存在极显著差异。在本试验中 ,籼稻品种“白叶秋”在 2 个生长季、2 种接种方法和 3 个菌
株接种条件下表现了较稳定的纹枯病抗性 ,可作为纹枯病抗性种质用于水稻抗病育种。
关键词  水稻 ;纹枯病 ;抗性
中图分类号 : S511
Effects of Different Cultivars and Relative Factors on Sheath Blight Resistance of
Rice
YUAN Xiao2Ping , WEI Xing2Hua 3 , YU Han2Yong , WANG Yi2Ping , TANG Sheng2Xiang
( State Key Laboratory of Rice Biology , China National Rice Research Institute , Hangzhou 310006 , Zhejiang , China)
Abstract  The sheath blight resistance of 9 rice cultivars was evaluated by inoculated 3 isolates of Thanatephorus cucumeris
( Frank) Donk , with 2 inoculation methods during 2 growing seasons1 The results indicated that the effects of the all factors
were significant , among which the growing season was stronger than the others1 The influence of inoculation method on
sheath blight resistance to rice cultivars varied significantly by growing season1 There existed highly significant difference in
resistance reactions to sheath blight among the 9 rice cultivars under same conditions1 In this study , ”Baiyeqiu”, an indica
cultivar , expressed stable resistance to sheath blight in 2 growing seasons with 2 inoculation methods and 3 isolates , which
could be utilized in rice breeding program as resistant germplasm1
Key words  Rice ; Sheath blight ; Resistance
  纹枯病是分布广、危害大的水稻主要病害之
一[1 ,2 ] 。该病害首先见于日本的报道[3 ] ,20 世纪 60
年代以来 ,随着水稻矮秆、多蘖和对氮肥反应敏感的
品种在全球的推广 ,此病危害日趋严重 ,目前已上升
为我国水稻的第一大病害。据全国农业技术推广服
务中心病虫测报站的资料表明 ,我国近几年的年发
病面积在 1 500~2 000 万公顷左右[4 ] ,估计每年损
失稻谷约 60 亿千克 ,占水稻病虫害损失的 40 %~
50 %。由于缺乏稳定的抗病品种 ,目前对水稻纹枯
病的防治主要依赖于化学药剂和栽培措施 ,但从环
境保护和经济角度考虑 ,提高水稻品种自身的抗性
才是根本有效的方法 ,而发掘优良抗源是培育抗性
品种的关键。显然 ,研究水稻品种对纹枯病的抗性
具有十分重要的实际意义。
本文选择对纹枯病具有不同抗性水平的 9 个水
稻品种[5 ,6 ] ,结合多菌株和多种接种方法 ,在两个生
长季对水稻纹枯病抗性进行综合评价 ,以研究水稻
纹枯病抗性反应 ,发掘稳定的纹枯病抗性种质 ,为水
稻抗纹枯病育种提供优良抗源。Ξ基金项目 :国家“863”项目 (2001AA241025)和浙江省自然科学基金项目 (300223)资助。
作者简介 :袁筱萍 (1964 - ) ,女 ,浙江新昌人 ,实验师 ,研究方向为水稻抗性资源评价与发掘。 3 通讯作者 : 魏兴华。E2mail : xwei @
mail1hz1zj1cn
Received(收稿日期) :2003204229 ,Accepted(接受日期) :20032102271

1  材料和方法
111  材料
  试验材料为 02428 (粳 ,江苏) 、Maybelle (粳 ,美
国) 、中籼 898 (籼 ,安徽) 、大叶谷 (粳 ,贵州) 、鱼秋谷
(籼 ,贵州) 、白叶秋 (籼 ,中国) 、大白谷 (籼 ,贵州) 、特
青 (籼 ,广东) 和 Jasmine 85 (粳 ,美国) 等 9 份水稻品
种 ,其中 ,大白谷、鱼秋谷由贵州省农业科学院品种
资源研究室提供 ,其余 7 份材料选自中国水稻研究
所国家水稻种质中期库。
112  试验方法
11211  田间设计   试验于 2002 年在中国水稻研
究所试验场 (杭州富阳) 进行 ,分两个生长季实施。
第一生长季 (早季 ,S1) 4 月 20 日播种 ,5 月 18 日移
栽 ;第二生长季 (晚季 ,S2) 5 月 26 日播种 ,6 月 20 日
移栽。移栽规格为 15 cm ×12 cm ,每丛 4 本 ,每小区
3 行 ,每行 12 株 ,随机排列 ,4 次重复 ,取中间行的中
间 5 株进行接种和调查。常规肥水管理。
11212  菌株及接种方法   RH2、RH4 和 RH9 三个
菌株 ,由江苏省农业科学院植物保护研究所提供。
移栽后 30 d 接种 (此时各材料处于分蘖末期至穗分
化初期) ,采用 2 种接种方法 : (1) 嵌入法 (M1) [7 ] 。
将木质牙签剪成 018~110 cm 长 ,铺满培养皿底部 ,
加入适量 PDB 培养基 (马铃薯葡萄糖液体培养基) ,
使液面高度刚好淹没牙签 ,灭菌后接种培养 3 d ,待
菌丝密集地布满培养皿时 ,田间用镊子将短牙签嵌
入自上向下第 3 叶叶鞘内侧 ,使叶鞘包茎状态不变 ,
并在相应的叶片上做好标记。每株接种 3 个茎秆。
(2)撒施法 (M2) 。1∶2 稻谷和谷壳混合物在大锥形
瓶中灭菌后 ,接种培养 15~20 d ,待菌丝体长至瓶
基部而瓶上部长满菌核时 ,以此为接种物进行二级
扩大培养 ,3 d 后均匀撒施于田间稻丛基部 ,接种量
约为 30 mL/ m 行长。
11213  调查时间及项目   调查在各材料始穗后
30 d 分次进行。病级调查参考 IRRI 的 0~9 级标准
进行[8 ] 。其中 ,0 级为叶鞘或叶片上无病斑 ;1 级为
叶鞘有 1 个病斑 ,占 1/ 4 以下叶鞘面积发病 ;3 级为
叶鞘 2~3 个病斑 ,占 1/ 2 以下叶鞘面积发病 ;5 级为
叶鞘 4~5 个病斑 ,超过 1/ 2 叶鞘面积发病或低部叶
片发病 ;7 级为超过叶鞘 3/ 4 面积发病或上部 (顶叶
或顶叶下第 2 叶片)发病 ;9 级为顶部多数叶片发病
或植株枯死。相对病斑高度为植株最高病斑的上界
高度与该病斑所在茎秆的剑叶叶枕高度的比值[7 ] 。
113  数据统计
以每株发病最重茎秆的病级和相对病斑高度计
算小区平均数 ,并对百分数的相对病斑高度值进行
反正弦转换。应用广义线性模型 ( GLM) 进行方差分
析 ,估算主效应 ,并进行 F 测验。多重比较采用
Duncan’s 新复极差检验 ( LSR) 。所有数据转换、统
计及制图均在 Statistica 610 中进行。
2  结果与分析
211  不同生长季对水稻品种抗性的影响
  在不同生长季、接种方法和菌株条件下 9 个试
验材料抗性表现 (病级和相对病斑高度)的方差分析
结果如表 1。生长季效应极显著影响水稻品种对纹
枯病的抗性 ,在各主效应中贡献值最大。如病级指
标中 ,生长季效应均方居第一位 ( MS = 1 877187) ,在
相对病斑高度指标中 , 均方值同样最大 ( MS =
113126) (表 2) 。
表 1 供试材料对纹枯病抗性差异的方差分析
Table 1 Analysis of variance for sheath blight resistance
变异源
Source of variation
病级 Rating
自由度
df
平方和
SS
均方
MS
F 值
F value
相对病斑高度 Relative lesion height
平方和
SS
均方
MS
F 值
F value
生长季 Growing season 1 1 877187 1877187 1 354112 3 3 113126 113126 3 016197 3 3
接种方法 Inoculation method 1 0142 0142 0130 0102 0102 0162
菌株 Isolate 2 20146 10123 7138 3 3 0169 0135 9120 3 3
品种 Cultivar 8 3 997123 499165 360130 3 3 92156 11157 308119 3 3
重复 Replicate 3 2155 0185 0161 0110 0103 0184
误差 Error 2 144 2 973125 1139 80149 0104
  注 : 3 3 P ≤0101
  图 1 显示了不同水稻品种在 2 个生长季间纹枯 病抗性的表现差异。比较病级和相对病斑高度 ,第
967 8 期 袁筱萍等 :不同品种及有关外因对水稻纹枯病抗性的影响    

一生长季发病程度明显高于第二生长季 ,同时 ,不同
品种对不同生长季抗性反应有较大差异 ,“特青”(品
种 8)在不同生长季抗性反应变化最大 ,2 个生长季
间病级和相对病斑高度的差值分别为 4132 和 0156 ; “大叶谷”(品种 4) 和“白叶秋”(品种 6) 两品种抗性变化则较小 ,其病级和相对病斑高度的差值分别为0130、0148 和 0111、0103 , 表现出较稳定的抗性(图 1 ,表 2) 。
图 1 不同生长季、不同接种方法下 9 份水稻品种对不同纹枯病菌株的抗性反应
Fig11 Resistance of 9 cultivars to different isolates using 2 inoculation methods during 2 growing seasons
077    作   物   学   报 30 卷  

表 2 生长季对 9 个水稻品种纹枯病抗性表达的影响
Table 2 Effect of growing season on sheath blight resistance of 9 rice cultivars
品种编号及名称
Name of cultivar
第一生长季 Growing season 1
病级
Rating
相对病斑高度
Relative lesion height
第二生长季 Growing season 2
病级
Rating
相对病斑高度
Relative lesion height
1  02428 7117 A 0178 A 5130 A(1187) 0154 A(0124)
2  Maybelle 6185 B 0172 B 5115 A(1170) 0147 B(0125)
3  中籼 898 Zhongxian 898 6138 C 0182 C 3192 B(2146) 0141 C(0141)
4  大叶谷 Dayegu 3188 D 0154 D 3158 C(0130) 0143 D(0111)
5  鱼秋谷 Yuqiugu 6192 B 0190 E 3198 B(2194) 0144 E(0146)
6  白叶秋 Baiyeqiu 2107 E 0132 F 2155 D(0148) 0135 F(0103)
7  大白谷 Dabaigu 8135 F 1100 G 5182 E(2153) 0162 G(0138)
8  特青 Teqing 8127 F 0197 H 3195 B(4132) 0141 C(0156)
9  Jasmine 85 5167 G 0171 B 4152 F(1115) 0153 A(0118)
  注 :A、B、C、D、E、F、G、H表示 0105 显著水平 (Duncan’s LSR 法) ;括号内数值为两个生长季的差值。
Note : A , B , C , D , E , F , Gand H represent difference at 0105 level (Duncan’s LSR test) 1 The differences between 2 growing seasons are given in paren2
theses1
212  不同接种方法对品种抗性的影响
表 3 表明 ,在 2 个生长季中 ,接种方法、菌株和
品种间均存在极显著的差异。其中 ,以品种对总方
差的贡献值最大 ,不同接种方法在发病较重的情况
下 (第一生长季) ,对抗性的影响差异较小。比较嵌
入法 (M1)和撒施法 (M2) 2 种接种方法 ,不同生长季
趋势有所不同 ,发病较重的第一生长季嵌入法更有
利于纹枯病的发生 ,而在发病较轻的第二生长季 ,撒
施法的发病程度稍高 (图 1) 。同时 ,不同品种对不
同接种方法同样具有不同的抗性反应。“大叶谷”、
“白叶秋”、“大白谷”(品种 7) 等 3 个材料对所采用
的 2 种接种方法抗性差异较小 ;“02428”(品种 1) 、
“Maybelle”(品种 2) 、“中籼 898”(品种 3) 、“鱼秋谷”
(品种 5)和“Jasmine 85”(品种 9) 等 5 个品种的抗性
则较易受接种方法影响 ;“特青”在不同生长季抗性
反应有所不同 ,接种方法的影响在第二生长季明显
增强 (图 1) 。
213  不同菌株对品种抗性的影响
本试验中 ,菌株效应除第二生长季对病级的影
响不显著外 ,其余均达到极显著水平 ,其中 ,菌株
RH2与 RH9 致病力接近 ,差异没有达到 0105 的显
著水平 ;RH2、RH9 两菌株与 RH4 间致病力则存在显
著的差异 (表 3、表 4) 。另外 ,菌株效应在第二生长
季明显降低 (表 3) ,表明了不同菌株在发病较轻的
条件 ,对品种的致病力差异较小。图 2 显示了不同
品种对不同菌株抗性反应的差异 ,如“中籼 898”与
“Jasmine 85”,对 RH2 和 RH9 的抗性反应正好相反。
另外 ,在发病条件较好的第一生长季 ,病级指标除
“02428”RH4 病级 (6175) 稍高于 RH2 (616) 以及“特
青”RH4 病级 (8125) 高于 RH9 (8120) 外 ,其余品种
RH4 病级明显低于 RH2 和 RH9 的感染病级 ;相对病
斑高度指标虽与病级指标均有不同 ,但总趋势相近。
在发病程度较轻的第二生长季中 ,病级指标菌株间
差异不显著 ,比较相对病斑高度 ,除“02428”、“May2
belle”和“大白谷”外 ,其余品种 RH4 致病力均低于其
他两种菌株 (图 2) 。
图 1、图 2 表明 ,在不同条件下 ,存在纹枯病抗
性均表现稳定的品种。在不同生长季、接种方法和
接种菌株下 ,籼稻品种“白叶秋”和粳稻品种“大叶
谷”均发病较轻。
表 3 两个生长季各主效应均方的比较
Table 3 Analyse of variance for sheath blight resistance during 2 rice growing seasons
变异源
Source of variation
第一生长季 Growing season 1
自由度
df
病级
Rating
相对病斑高度
Relative lesion height
第二生长季 Growing season 2
病级
Rating
相对病斑高度
Relative lesion height
接种方法 Inoculation method 1 26176 3 3 0133 3 3 18115 3 3 0113 3 3
菌株 Isolate 2 22158 3 3 0146 3 3 0146 0102 3 3
品种 Cultivar 8 502190 3 3 17146 3 3 120123 3 3 1114 3 3
重复 Replicate 3 0148 0103 0156 0101
误差 Error 1 065 0195 0102 0185 01004
  注 : 3 3 P ≤0101
177 8 期 袁筱萍等 :不同品种及有关外因对水稻纹枯病抗性的影响    

表 4 三个菌株致病力的差异
Table 4 Pathogenicity differences among 3 isolates of Thanatephorus cucumeris to rice cultivars (mean ±SD)
菌株
Isolate
第一生长季 Growing season 1
病级
Rating
相对病斑高度
Relative lesion height
第二生长季 Growing season 2
病级
Rating
相对病斑高度
Relative lesion height
RH2 613 ±2113 A 0176 ±0121 A 4133 ±1137 A 0147 ±0110 A
RH4 519 ±2118 B 0173 ±0122 B 4132 ±1136 A 0146 ±0110 B
RH9 613 ±219 A 0177 ±0120 A 4127 ±1124 A 0147 ±0109 A
  注 :A 和 B 表示 0105 的显著水平 (Duncan’s LSR 法) 。
Note : A and B represent difference at 0105 level (Duncan’s LSR test) 1
图 2 不同品种对不同菌株的抗性反应
Fig12 Resistance to 3 isolates of Thanatephorus cucumeris of 9 rice cultivars
3  讨论
311  抗性品种
  水稻纹枯病病原菌为 Rhizoctonia solani Kühn
[有性世代为 Thanatephorus cucumeris (Frank) Donk ] ,
人工接种条件下 ,可侵染 32 科的 188 种植物 ,属广
寄主、半腐生病菌 ,通常认为难以发现高抗材料[9 ] 。
虽然至今未发现有免疫或高抗的品种 ,但不同水稻
品种对纹枯病的抗性仍然存在着显著的差异 ,并已
发掘了一些抗性资源[5~7 ,10~14 ] 。在我们的综合试
验中 ,水稻品种间的纹枯病抗性表现出显著的差异 ,
尤其是籼稻品种“白叶秋”,对纹枯病的抗性较高且
稳定 ,可作为抗性种质应用于水稻抗病育种。
已有报道表明 ,水稻纹枯病抗性主要受控于微
效多基因 ,易受环境因子的影响[15 ] ,但在一些材料
中也发现了主效抗性基因[16 ,17 ] 。为此 ,我们将对
“白叶秋”的纹枯病抗性遗传做进一步研究。
312  外界因素
水稻纹枯病多始于植株基部 ,以菌丝体在植株
表面和体内侵染蔓延 ,病害程度不仅与初始菌量有
277    作   物   学   报 30 卷  

关 ,更与田间小气候及影响小气候的植株性状有
关[18 ] 。本研究中 ,生长季效应显著影响抗性表现 ,
这显然与第一生长季的梅雨与第二生长季入秋时相
对少雨和凉爽 ,导致田间温、湿条件以及植株性状差
异较大有关。
潘学彪等 (1997)曾研究了包括嵌入法和撒施法
等 4 种不同接种方法对水稻纹枯病抗性的影响 ,认
为不同接种方法影响病斑出现的早迟与病情发展 ,
不同品种对不同接种方法的抗性反应存在差异[7 ] 。
我们的研究同样表明不同水稻品种对不同接种方法
的抗性反应存在差异 ,如美国粳稻“Maybelle”,不同
生长季、不同菌株接种条件下 ,稳定表现为嵌入法发
病程度高于撒施法 ,而“大叶谷”正好相反 (图 1) 。
品种间的这种差异可能与品种特有的植株形态有
关。另外 ,2 种接种方法对水稻抗性的影响虽然较
小 ,但差异显著 ,并在 2 个生长季趋势相反。嵌入法
操作较费时 ,撒施法简便易行 ,2 种接种方法对水稻
纹枯病表达所反映出的复杂性表明 ,应根据鉴定品
种的植株形态以及环境条件选择合适的接种方法 ,
而水稻纹枯病抗性种质的初筛则可采用撒施法。
水稻纹枯病不同菌株的致病力存在显著的分
化[19 ] ,不同水稻品种对不同菌株的抗性反应也存在
较显著的差异。在本试验中 ,RH4 致病力较弱 ,RH2
和 RH9 致病力较强且差异不显著。3 个菌株致病力
与所报道的差异[19 ] ,是由于品种的特异性还是菌株
致病力退化的原因 ,还有待进一步研究证实。
致 谢 :贵州省农业科学院品种资源研究室阮仁超
研究员提供部分种质 ,江苏省农业科学院植物保护
研究所陈志谊研究员提供试验所采用的菌株 ,在此
一并表示衷心的感谢。
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