10个小麦品种（材料）对麦长管蚜的室内苗期抗蚜性＊

胡想顺， 刘小凤， 胡祖庆， 张宇红， 赵惠燕， 张改生

（西北农林科技大学植物保护学院，杨凌 712100）

10个小麦品种（材料）对麦长管蚜的室内苗期抗蚜性＊

胡想顺， 刘小凤， 胡祖庆， 张宇红， 赵惠燕＊＊， 张改生

（西北农林科技大学植物保护学院，杨凌 712100）

［目的］明确不同小麦品种对麦长管蚜（Sitobion avenae）的室内苗期抗性。［方法］在温室内采用每株小麦接种1头蚜虫的方法，测定了麦长管蚜在来源于3个国家的10个小麦品种上的发育历期（DD）、相对日均体重增长量（MRGR）和成虫日均产仔数（Rm），以此来确定不同小麦品种（材料）的抗蚜性。［结果］应用多元方差分析，多目标综合判别及聚类分析等方法分析表明，麦长管蚜在‘Ww2730’、‘98-10-30’、‘Astron’上的适应性最差，这几个品种对其抗性最好，是可以利用的抗性品种（材料）；‘98-10-35’、‘98-10-32’次之；‘Batis’对麦长管蚜的适应性最好，抗性最差；‘186Tm’，‘Xanthus’，‘Amigo’对麦长管蚜适应性较好，与作为对照的‘小偃-22’一样，抗性处在中间水平。［结论］研究结果可以为进一步的抗蚜育种提供依据。

小麦； 麦长管蚜； 生物学参数； 抗蚜性

＊ 致 谢： 本试验的设计和完成得到了Udo Heimbach，Thomas Thieme先生的具体指导，特此感谢。

＊＊ 通信作者 E-mail：zhaohy1983＠yahoo.com

麦蚜是小麦生育期最重要的世界性害虫类群之一。在我国，麦蚜常年发生面积达1 000～1 330万hm2，造成小麦减产10%左右，大发生年份超过30%［1］。麦长管蚜是我国各大麦区穗期为害的主要蚜虫种类，主要在小麦穗部危害，当麦长管蚜虫口密度达100头／穗时，小麦减产高达44.26%［2］。麦长管蚜为害对小麦穗粒数、籽粒灌浆、千粒重、面粉的出粉率、面粉中氨基酸总量和主要氨基酸含量、维生素B1和维生素C含量影响显著［3－6］。除直接为害外，还可传播病毒病［7］，分泌蜜露影响光合作用效率，诱发小麦叶部和穗部病害，导致黑胚种子，影响小麦品质及种子活力［5－6］。研究表明，随着全球温室气体CO2浓度的不断增加，麦蚜的繁殖力和适应性会显著增强，为害会更加猖獗［8－11］。目前，防治麦蚜主要依靠化学农药，但以化学杀虫剂为主的麦蚜防治策略对麦田生境，特别是对早期天敌可能造成严重影响［12］。随着人们环保意识、可持续发展意识的不断加强和对自身健康的考虑，减少农田化学农药的施用将会受到越来越多的认可与支持。作物抗虫材料（品种）一般具有对害虫的专一性，与环境的协调性以及与其他防治措施的相容性等特点，是农田病虫害可持续性治理战略中的一项重要措施［13－14］。选育和利用抗蚜品种（材料）符合生态学规律和有害生物可持续治理的原则，有利于环境保护，符合农业可持续发展的要求，是一项减少化学杀虫剂总量的有效而又经济的措施，故小麦抗蚜品种（材料）的收集、评价与培育是昆虫学家和育种学家共同关心的课题［6］。不同地区的栽培小麦和小麦的近缘或远缘种中，可能存在丰富的抗蚜基因，因此异地引种和近缘或远缘杂交是拓展抗蚜基因源，增加作物优良抗蚜性状遗传多样性的有效手段。本文选择了来源于3个国家（德国、中国和美国）的10个抗蚜品种或近缘、远缘杂交材料，对麦长管蚜在这10个品种（材料）的苗期的生物学参数进行了测定，以期评价这10个品种（材料）对麦长管蚜的抗性，为选择合适的抗小麦长管蚜的品种（材料）和进一步的抗蚜育种提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

‘Astron’、‘Batis’、‘Xanthus’、‘Ww2730’为德国育成的小麦品种。‘98-10-30’、‘98-10-32’、‘98-10-35’、‘186Tm’为抗性一粒小麦（Triticum monococcum）［15］和普通小麦的杂交后代中选育的抗蚜小麦材料。‘Amigo’为美国20世纪70年代育成的抗麦二叉蚜（Schizaphis graminum）品种，作为对照的‘小偃-22’是我国由小麦和偃麦草远源杂交育成，为目前关中地区主栽品种。

1.2 供试虫源

所用麦长管蚜（Sitobion avenae）由德国联邦农林业研究中心（BBA）实验室饲养，饲养条件为温度：白天／夜晚＝20℃／18℃；光照：L∥D＝16h∥8h；湿度大约60%±5%。

1.3 蚜虫生物学参数

室内试验在德国联邦农林业研究中心（BBA，Branshweig，Germany）进行，小麦种在9cm×9cm×10cm的塑料花盆中，生长条件为：土壤，沙／腐殖质／黑壤土＝1／3／3；温度，白天／夜晚＝20℃／18℃；光照，L∥D＝16h∥8h；湿度大约60%±5%；按需浇水。每15～16个花盆放于1个30cm×60cm的塑料盘中，13日龄（2～3叶期）前小麦在玻璃温室内生长，13日龄时接初产1龄若蚜（出生24h内），接蚜前称重（Wl），每株麦苗接1头蚜虫，用直径4.5cm，高24cm的玻璃管罩住，上端蒙上纱布。将其移入室内人工智能控制气候室，生长条件同前，通风。此后每日检查2次，至成蚜时记录羽化时间，称量成蚜体重（Wa），计算体重差（different weight between 1st star larvae and adult，简写DW，DW＝Wa－Wl），发育历期（development days，简写 DD，为初产1龄若蚜至羽化时的天数），相对日均体重增长率［mean relative growth rate，简写 MRGR，MRGR＝（lnWalnWl）／DD］。成蚜称重后重新接入原先麦苗上，继续饲养，计数成蚜在与发育历期相等的时间内的产子数，记为生殖力（fecundity，简写F），并计算在与发育历期相等的时间内的日均产子数（rate of mean produce，简写为Rm），公式为Rm＝F／DD，所有这些参数及计算方法参照文献［16］-［19］，并有所改进。

1.4 数据处理

数据的多元方差分析原理参照袁志发［20］，统计方法参照胡想顺等［21］在Excel表中进行。

多目标综合判别法用于对10个品种（材料）对麦长管蚜的抗性进行排序，原理参照文献［22］，使用方法参照文献［23］。设麦长管蚜在各品种（材料）上的生物学参数的向量为Vij＝（xi1，xi2，xi3），其中i＝1，2，3……10，代表10个品种（材料）（顺序依次为‘Batis’，‘186Tm’，‘Amigo’，‘98-10-32’，‘Xanthus’，‘小偃-22’，‘98-10-35’，‘Astron’，‘98-10-30’和‘Ww2730’），j＝1，2，3，代表3个生物学参数（顺序依次为DD，MRGR和Rm）。对Vij进行极差标准化。由于发育历期越长，体重差越小，繁殖力越少，MRGR越小，Rm越小，则小麦品种（材料）的抗性越强，因此，在极差标准化的时候，DD用公式yij＝1－（xij－min｛xij｝）／（max｛xij｝－min｛xij｝），其他指标用公式yij＝（xij－min ｛xij｝）／（max ｛xij｝－min｛xij｝）。极差标准化后，给各指标赋以不同权重向量W＝（a，b，c）T，则根据判别指标函数R＝Yij×W，可以计算出10个小麦品种（材料）对麦长管蚜的抗性判别指标的向量，该指标越大，抗性越弱。

马氏距离表示的是由各指标均值向量组成多维空间的距离指标，以各品种（材料）均值向量极差标准化后的马氏距离为据对各品种（材料）抗蚜性进行Ward聚类分析［20］。

2 结果与分析

2.1 麦长管蚜在10个小麦品种（材料）上的生物学参数

麦长管蚜在10个小麦品种（材料）上的生物学参数比较见图1a～c。麦长管蚜在10个小麦品种（材料）上的发育历期由短到长依次为‘Xanthus’＜‘Amigo’＜‘Batis’＜‘小偃-22’＜‘186Tm’＜‘98-10-30’＜‘Astron’＜‘98-10-32’＜‘98-10-35’＜‘Ww2730’，差异不显著，如图1a所示。

麦长管蚜在10个小麦品种（材料）上的MRGR由大到小依次为‘Batis’＞‘186Tm’＞‘98-10-32’＞‘Amigo’＞‘98-10-35’＞‘小偃22’＞‘Xanthus’＞‘Ww2730’＞‘Astron’＞‘98-10-30’。各品种（材料）间差异显著，在‘Batis’上的值显著大于除‘186Tm’外的其他品种（材料）上的值，而其他8个品种（材料）上的值间差异不显著，‘186Tm’处在中间，其他差异均不显著。如图1b所示。

麦长管蚜在10个小麦品种（材料）上的Rm由大到小依次为‘Batis’＞‘186Tm’＞‘Amigo’＞‘98-10-32’＞ ‘Xanthus’＞ ‘Astron’＞ ‘小 偃 22’＞‘Ww2730’＞‘98-10-30’＞‘98-10-35’。各品种（材料）间差异显著，在‘Batis’上的Rm最大，显著大于在其他品种上；其次为‘186Tm’、‘Amigo’、‘98-10-32’，3个品种（材料）间差异不显著，但显著大于其余6个品种（材料），这6个品种（材料）间的Rm差异也不显著。如图1c所示。

图1 麦长管蚜在10个抗性水平不同的小麦材料上的生物学表现

2.2 原始数据的多元方差分析

对原始数据进行多元方差分析，各参数在总体上差异极显著（p＝3，df＝9，277，V＝98.90＞x（27）0.01＝46.96）。如表1所示，‘Batis’各参数均值在总体上与其他9个品种（材料）的差异均极显著，各参数均有贡献；‘186Tm’各参数均值在总体上与‘98-10-35’差 异 极 显 著，与 ‘Astron’、‘98-10-30’、‘Ww2370’差异显著，与‘Xanthus’，‘小偃22’虽然差异不显著，但F值也仅仅大于0.05；‘Amigo’与‘98-10-35’差异极显著，与‘Ww2730’差异显著，这些差异贡献均主要是 Rm；‘Xanthus’与‘98-10-35’差异显著，因为麦长管蚜在‘Xanthus’的3项指标均表现比在‘98-10-35’上更适宜，从而在总体上表现出来。其他各品种（材料）总体均值差异均不显著。

表1 麦长管蚜在两品种（材料）生物学参数的均值向量相等的F概率1）

2.3 多目标综合判别法对各品种（材料）抗性相对强弱的排序

应用多目标综合判别法对以上10个品种（材料）对麦长管蚜的抗性进行排序，当给予不同的参数以不同权重时，判别指标向量随权重改变及品种（材料）抗性排序变化如表2所示。

表2 麦长管蚜在10个小麦品种（材料）上抗性生物学参数的多目标综合判别

由上表可知，改变权重，如增大（或降低）某一指标的权重，对小麦品种（材料）抗蚜性强弱的总体影响不大。

2.4 对各品种（材料）抗性的聚类分析

以各品种（材料）均值向量极差标准化后的马氏距离为据对各品种（材料）抗蚜性进行Ward聚类分析，结果如图1d所示。

由图可知，如果以0.50为分界点，则‘98-10-30’与‘Astron’先聚为一类（距离为0.010 9），然后和‘Ww2730’聚为一类（距离为0.038 6），再和已经聚在一起的‘98-10-35’与‘98-10-32’（距离为0.043 5）聚为一类（距离为0.112 9），这5个品种（材料）可以认为马氏距离较近，是为一大类；‘小偃-22’先与‘Amigo’聚为一类（距离为0.038 6），再和‘Xanthus’聚为一类（距离为0.045 7），再和‘186Tm’聚为一类（距离为0.194 1）这4个品种（材料）可以认为马氏距离较近，是为一大类；这两大类间的距离为0.716 2，两者聚为一起后，再与‘Batis’聚为一类（距离为1.490 8）。

综合分析表明，多目标综合排名前3的‘Ww2730’、‘98-10-30’与‘Astron’聚为一类，方差分析可知，‘Ww2730’各指标均值向量与‘98-10-30’、‘Astron’在总体上相等的F概率分别为0.852 0、0.757 3，‘98-10-30’与‘Astron’在总体上相等的 F概率为0.962 2，其抗蚜性最好；这几个品种（材料）与随后聚在一起的‘98-10-35’、‘98-10-32’间差异均不显著，说明这5个小麦品种（材料）对麦长管蚜抗性均好；排名6、8的‘Amigo’与‘小偃-22’先聚为一类，再和排名第7的‘Xanthus’聚为一类，然后和第9的186Tm聚为一类，其抗蚜性中等。这4个品种（材料）与5个抗蚜性较好的品种（材料）聚在一起后，最后才与抗性最差的‘Batis’聚为一类。而‘Batis’也与其他9个品种（材料）的总体差异极显著。

3 讨论与结论

‘Ww2730’是德国新育成的抗蚜小麦品种，颖壳具有高密度的微绒毛可能是其主要的抗性机制之一。在德国，‘Astron’对麦长管蚜的抗性优于‘Batis’和‘Xanthus’［16］，前期的研究表明，这3个德国品种的抗蚜性在我国田间的表现与在德国室内、田间的表现基本一致［24］，因此，本文的结论将对这10个品种（材料）在我国的抗虫育种具有参考价值。前期工作表明，‘98-10-30’上的累积蚜量小于‘98-10-32’、‘98-10-35’；‘98-10-30’的丁布含量和‘98-10-32’、‘98-10-35’相差不多，但蜡质含量明显高于后两个品种（材料）［25］，与本文的‘98-10-30’的抗性优于‘98-10-32’、‘98-10-35’结果一致。‘Amigo’含有抗麦二叉蚜生物型B和生物型C的基因（位于1AL.1RS上，编码黑麦碱）［26］。前期研究对麦长管蚜有较好的抗性，但在本文中苗期的结果表明其抗性水平仅与对照‘小偃22’和‘Xanthus’的相当。前期结果表明，‘98-10-32’是敏感的品种（材料）［25］，与本文‘98-10-32’抗性水平较高的结果不相吻合。‘186Tm’虽然是较为敏感的品种（材料），但其若虫死亡最高（达12.9%），暗示其抗性可能还在分化，需要进一步筛选。

综上所述，在试验的10个品种（材料）中，‘Ww2730’、‘98-10-30’、‘Astron’是不适于麦长管蚜取食的品种（材料），抗性最好，是可以考虑利用的优秀的抗源品种（材料）。‘98-10-35’、‘98-10-32’次 之；‘Batis’对麦长管蚜的适应性最好，抗性最差；‘Xanthus’、‘小偃-22’、‘Amigo’和‘186Tm’处在中间水平。‘186Tm’对麦长管蚜适应性较好，抗性较差，抗性可能还在分化，需要进一步筛选。

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Resistance of 10wheat varieties toSitobion avenaeat wheat seedling stage

Hu Xiangshun， Liu Xiaofeng， Hu Zuqing， Zhang Yuhong， Zhao Huiyan， Zhang Gaisheng
（College of Plant Protection，Northwest A ＆F University，Yangling712100，China）

［Objective］To understand the resistance mechanism of different wheat varieties toSitobion avenaeat wheat seedling stage.［Method］Ten wheat varieties or hybrid progenies of the wheatTriticum sativumand einkornTriticum monococcumL.，or wheat and quack grassAgropyrum repensBeauvois from Germany，China and America were evaluated for their resistance to the cereal aphidS.avenaein seedlings in glasshouses.Three biological parameters，including development days（DD），mean relative growth rate（MRGR）and rate of mean production（Rm），were used as the indicators for the level of plant resistance.［Result］Based on multivariate variance analysis，multi-objective integrated evaluation and cluster analysis，the results indicated that‘Ww2730’，‘98-10-30’and‘Astron’had the highest resistance toS.avenae，followed by‘98-10-35’and‘98-10-32’.The first three varieties could be used as the resistant resources toS.avenaein wheat breeding.‘Batis’had the lowest resistance.［Conclusion］The results may provide a basis for resistance breeding to aphids.

wheat；Sitobion avenae； biological parameter； resistance of variety to aphid

S 432.21；S435.122.2

A

10.3969／j.issn.0529-1542.2011.05.014

2010-09-28

2010-11-17

亚试生物技术协作网、国家科技攻关项目（2004BA525B04）；四川省教育厅青年基金项目（2002A001）