河北省小麦主产区禾谷孢囊线虫群体致病型研究

李秀花，马 娟，高 波，王容燕，陈书龙

(河北省农林科学院植物保护研究所，河北省农业有害生物综合防治工程技术研究中心，农业部华北北部作物有害生物综合治理重点实验室，保定 071000)

河北省小麦主产区禾谷孢囊线虫群体致病型研究

李秀花，马 娟，高 波，王容燕，陈书龙*

(河北省农林科学院植物保护研究所，河北省农业有害生物综合防治工程技术研究中心，农业部华北北部作物有害生物综合治理重点实验室，保定 071000)

为了明确河北省小麦主产区禾谷孢囊线虫的致病类型，采用27个国际鉴别寄主品种和2个感病小麦品种‘石新733’和‘温麦4’对河北省邯郸、保定、任丘和唐山的4个禾谷孢囊线虫群体致病型进行了鉴定。依据Andersen等鉴别标准，4个群体的致病型不同于国际上已命名的16个禾谷孢囊线虫致病型。唐山群体为一个致病型，它的致病型和山西太谷、安徽固镇群体的致病型相似；邯郸群体、保定群体和任丘群体的致病型属于同一致病型，这3个群体的致病型和定州群体的致病型很接近。对照小麦品种‘石新733’和‘温麦4’对4个禾谷孢囊线虫群体均表现感病。

禾谷孢囊线虫； 毒性； 致病型； 鉴别寄主

禾谷孢囊线虫(cereal cyst nematode，CCN) 病是小麦生产上的重要线虫病害,广泛分布于世界小麦主产区[1-3]，目前已在40余个国家发现该类线虫的危害[4]。我国自1989年在湖北首次报道燕麦孢囊线虫(HeteroderaavenaeWollenweber)危害小麦，目前已证实该线虫分布遍及我国16个省市[5-6]，已经成为威胁我国乃至世界小麦生产安全的主要病害。种植抗病品种是防治禾谷孢囊线虫病经济有效的方法，而确定病原线虫的种类及致病型对筛选和培育抗病品种以及确定合理品种布局有着重要意义[7]。

禾谷孢囊线虫种内存在明显的致病型分化现象。目前国际上关于此类线虫通用的致病型鉴别寄主是由Andersen等[8]在1982年提出的，并根据禾谷孢囊线虫种群对大麦中3个抗病基因Ha1、Ha2 和Ha3的反应提出了致病型命名法则。Cotton[9]曾报道在英格兰和威尔士至少存在3个禾谷孢囊线虫致病型，此后，世界不同国家又报道了许多禾谷孢囊线虫的致病型[3,10-13]。根据不同鉴别寄主对线虫的反应，国际上已经正式命名了16个禾谷孢囊线虫的致病型，其中燕麦孢囊线虫(Heteroderaavenae)14个，大麦孢囊线虫(H.hordecalis)和双膜孔孢囊线虫(H．bifenestra)各1个[3,7,14]。Peng & Cook[15]对我国河北、北京、河南、湖北等地的4 个燕麦孢囊线虫群体致病型进行了研究，发现与国际上已经报道的致病型存在一定差异。郑经武等[16]研究了山西太谷和安徽固镇2个燕麦孢囊线虫群体的致病型，也不同于国外已经报道的13个燕麦孢囊线虫致病型。Yuan等[17]研究了河南郑州须水和荥阳禾谷孢囊线虫群体的致病型，发现这2个群体与国内外已报道的禾谷孢囊线虫致病型差异较大，并将须水群体定为新致病型Ha43。袁虹霞等[18]发现鲁豫皖交界地区4个禾谷孢囊线虫群体对国际鉴别寄主的毒性与国内外已经报道的禾谷孢囊线虫群体的致病型均不一致。作者近年对河北省小麦主产区禾谷孢囊线虫的发生与危害进行了系统调查，发现禾谷孢囊线虫在河北省普遍发生[19]，为了解河北省禾谷孢囊线虫的致病型类别，分别对河北省禾谷孢囊线虫重发区邯郸、保定、任丘和唐山的线虫群体进行了致病型鉴定，为今后抗病品种选育以及禾谷孢囊线虫的防治提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 供试禾谷孢囊线虫群体的采集

4个供试群体分别采自河北省小麦主产区禾谷孢囊线虫重病田土壤：邯郸地区磁县郊区西槐树村(N 36.37°，E 114.32°)、保定市清苑县南辛店(N 38.67°，E 115.47°)、沧州地区任丘市麻家坞镇(N 38.72°，E 116.25°)以及唐山地区滦南县长凝镇罗营村(N 39.56°，E 118.80°)。在9月份大量采集土样，用漂浮过筛法进行分离，然后在42.86%蔗糖溶液中漂浮1～2 min后，将上清液倒在60目筛上，用自来水将孢囊冲洗干净后，再用无菌水冲洗，获得纯净的孢囊，备用。经过形态和分子鉴定，这4个地区的群体均属于燕麦孢囊线虫(H.avenae)[20]。

1.1.2 鉴别寄主

采用Andersen等[8]修订的国际鉴别寄主共27个，包括6个燕麦品种，5个小麦品种，16个大麦品种(见表1)，其中A组鉴别寄主13个，B组鉴别寄主10个，由国际小麦玉米改良中心(CIMMYT)提供，并以国内感病小麦品种‘石新733’和‘温麦4’为对照。

1.2 方法

1.2.1 禾谷孢囊线虫2龄幼虫的大量获得

方法见李秀花等[21]。

1.2.2 接种方法及培养条件

小麦播种方法、接种方法和培养条件见李秀花等[22]，接种4次。

1.2.3 禾谷孢囊线虫孢囊数量的检测与致病型评价

单株孢囊数量的检测方法见李秀花等[22]。分别采用3种抗病性评价标准评价不同作物对不同地区禾谷孢囊线虫的抗病性。评价标准C：参照Andersen等[8]和郑经武等[16]的方法以单株小麦根系形成10个白雌虫为标准，少于或等于10个称抗病(R)，反之为感病(S)；致病型评价标准D：参照Ireholm[23]制定的标准，单株小麦根系形成3个或少于3个白雌虫为抗病(R)，反之为感病(S)；致病型评价标准E：参照Alexander等[24]方法，以孢囊数为对照品种的5%为标准，小于或等于5%为抗病(R)，反之为感病(S)。

2 结果与分析

2.1 鉴别寄主反应

在3种评价方法中，对照感病品种‘石新733’和‘温麦4号’对4个地区邯郸、唐山、保定、任丘的CCN群体均表现高感，说明试验结果可靠，此外6个燕麦鉴别寄主对4个地区的CCN群体抗感反应一致，均表现为抗病。在评价标准方法D与E中，不同鉴别寄主对4个线虫群体的抗感反应一致(表1)，采用该两种方法获得的结果相同。在3种评价方法中4个地区的CCN群体对含有抗病基因Ha1的大麦品种‘Ortolan’均无毒性，因此这4个地区的CCN群体的致病型均应隶属于Ha1组。

依据Andersen等[8]标准，大麦品种‘KVL 191’对邯郸、保定、任丘CCN群体的抗性反应比较一致，表现为抗性，而对唐山群体则表现为感病；‘Marocaine’对邯郸、唐山、保定群体表现为抗性，而对任丘群体则表现为感病，平均单株孢囊数为(11.4±0.8)个；‘Zita’对邯郸、唐山CCN群体的反应为抗性，而对保定和任丘群体则表现为感病。在国际鉴别寄主中‘Zita’很少用于区分CCN对致病型的反应。小麦鉴别寄主对邯郸、保定和任丘地区的CCN群体均表现感病，而寄主‘Loros’和‘Iskamish K-2-Light’对唐山群体表现为抗性，‘Capa’、‘AUS 10894’和‘Psathias’对唐山群体表现为感病。Andersen等[8]提出主要依据A组鉴别寄主的反应确定线虫的致病型，因此可将河北省4个地区的CCN群体划分为2种致病型，以其中邯郸、保定、任丘的CCN群体的抗性反应比较一致，属于一种致病型；而唐山地区的CCN则为另一种致病型，但两种致病型均有别于国内外已报道的Ha1组、Ha2组、Ha3组以及Hh1和Hb1致病型。

依据Ireholm或Alexander 等制定的标准，大麦品种‘KVL 191’对唐山、保定和任丘群体表现为感病，而对邯郸群体则表现为抗病；‘Herta’对唐山群体为感病反应而对其他3个群体表现为抗病反应；‘La Estuanzuela’对邯郸和保定两群体为感病反应而对唐山和任丘两群体为抗病反应；‘Marocaine’对保定和任丘两群体为感病反应而对唐山和邯郸两群体为抗病反应；‘Zita’对邯郸、保定和任丘3个群体为感病反应而对唐山群体为抗病反应。小麦鉴别寄主对邯郸、保定和任丘地区的CCN群体均表现感病，而寄主‘Iskamish K-2-Light’对唐山群体表现为抗性反应。根据Andersen等[8]主要以A组鉴别寄主的鉴定结果来确定致病型的建议，根据不同鉴别寄主对河北省4个地区的CCN群体的抗性反应可将河北省的禾谷孢囊线虫的致病型分为3种，邯郸群体为一种致病型；保定、任丘的CCN群体的抗性反应比较一致，属于一种致病型；而唐山地区的CCN群体则为另一种致病型。

表1国际鉴别寄主对CCN邯郸、唐山、保定、任丘群体致病型的抗性鉴定结果

Table1TheresistancereactionofinternationalhostdifferentialssettoHandan，Tangshan，BaodingandRenqiupopulationsofHeteroderaavenae

国际鉴别寄主Internationalhostdifferentialsset邯郸群体Handanpopulation平均每株孢囊数±标准误Cysts/plant±SE抗感性ResistanceCD/E唐山群体Tangshanpopulation平均每株孢囊数±标准误Cysts/plant±SE抗感性ResistanceCD/E保定群体Baodingpopulation平均每株孢囊数±标准误Cysts/plant±SE抗感性ResistanceCD/E任丘群体Renqiupopulation平均每株孢囊数±标准误Cysts/plant±SE抗感性ResistanceCD/EBarleyEmir(A)0．1±0．1RR1．3±0．6RR1．8±0．9RR0．1±0．1RROrtolan(A)，Ha10．3±0．2RR0．1±0．1RR0±0 RR0．3±0．1RRSiri(A)Ha20．3±0．2RR0．1±0．1RR0±0 RR1．8±0．4RRMorocco(A)，Ha30±0 RR0±0 RR0．8±0．3RR1．3±0．4RRVarde(KVL606)(A)33．1±2．4SS25．5±1．3SS37．0±2．9SS33．9±1．0SSKVL191(A)0．1±0．1RR14．6±0．8SS5．6±0．9RS4．8±0．6RSBajoAragon(B)0．4±0．3RR0±0 RR0．4±0．1RR0．1±0．1RRHerta(B)0．4±0．2RR8±1．1RS0．2±0．1RR0．1±0．1RRMartin403⁃2(B)0．4±0．2RR0．8±0．3RR2．2±1．4RR0．4±0．2RRDalmatische(B)13．3±1．3SS19．6±1．3SS16．3±1．4SS10．3±0．4SSLaEstuanzuela(B)6．5±0．7RS0．3±0．3RR6．9±1．0RS2．6±0．4RRHarlan43(B)0．6±0．3RR1．5±0．4RR2．0±0．9RR1．0±0．2RRMarocaine(B)0±0 RR0．4±0．3RR9．1±1．4RS11．4±0．8SSVarde28．0±2．7SS20．1±1．3SS24．8±2．7SS23．7±0．8SSSalka0±0 RR0．3±0．3RR2．0±1．1RR0．2±0．1RRZita7．5±1．2RS0．6±0．2RR24．9±2．3SS19．0±1．1SSOatSunII(A)0．5±0．2RR0±0 RR0±0 RR0±0 RRA．sterilisI．376(A)0±0 RR0±0 RR0±0 RR0．1±0．1RRPusaHybridBs1(A)0．1±0．1RR0．3±0．2RR0±0 RR0．3±0．2RRSilva(A)0．8±0．4RR0±0 RR0．2±0．1RR0±0 RRAnsi0．9±0．4RR0．8±0．3RR0±0 RR0．3±0．1RRMKH．72⁃646(B)0．8±0．4RR0±0 RR0．1±0．1RR1．2±0．5RRWheatCapa(A)40．1±1．7SS29．3±1．0SS44．9±4．0SS39．5±1．0SSLoros(A)24．6±1．1SS3．5±1．0RS29．3±4．7SS28．3±1．3SSIskamishK⁃2⁃Light(A)12．0±1．3SS0．1±0．1RR18．8±2．6SS16．2±0．7SSAUS10894(B)38．1±0．9SS32．5±2．0SS40．0±4．1SS38．3±0．6SSPsathias(B)12．4±1．4SS11．8±1．3SS14．2±2．7SS20．3±1．0SSContrastWenmai4Shixin73343．1±8．439．8±4．435．9±0．733．4±1．744．6±5．0 42．3±7．1 38．1±0．637．3±1．0

1) 表中Ha1,Ha2,Ha3代表抗性基因，相应地分成3个致病型组；A和B分别代表国际鉴别寄主中的A组和B组；C参照Andersen评价标准[8]；D参照Ireholm的评价标准[23]；E参照Alexander H的评价标准[24]。 Resistance genes are in italics;Ha1,Ha2 andHa3define the pathotype groups; A,A group; B,B group; C,evaluated according to Andersen standard[8]; D,evaluated according to Ireholm standard[23]; E,evaluated according to Alexander standard[24]; S,susceptible; R,resistant.

3 讨论

禾谷孢囊线虫对不同作物品种致病力存在明显分化现象，确定其致病型对于抗禾谷孢囊线虫的品种选育与利用具有重要的意义。Andersen 等[8]以及Rivoal 等[3]依据禾谷孢囊线虫对3个已知抗病基因(Ha1,Ha2,Ha3)毒性差异将禾谷孢囊线虫的致病型相应地分为3组。由于对不同大麦、燕麦和小麦鉴别寄主反应不同，每组内又分为若干个致病型。本研究中河北4个地区的CCN群体对含有抗病基因Ha1的大麦品种‘Ortolan’均无毒性，因此这4个地区的CCN群体的致病型均应隶属于Ha1组。但4个CCN群体对不同鉴别寄主的毒力具有一定差异，根据抗病性的评价标准不同，得到的结果也具有一定差异。根据Andersen等[8]提出的评价标准河北省4个地区的CCN群体分属2个致病型，其中邯郸、保定、任丘的CCN群体对不同鉴别寄主的毒性一致，属于一种致病型；而唐山地区的CCN则为另一种致病型；根据Ireholm或Alexander等的抗病性鉴定标准，可将河北省的禾谷孢囊线虫的致病型分为3种，邯郸群体为一种致病型；保定、任丘属于一种致病型；而唐山地区的CCN群体则为另一种致病型。

本研究测试的河北省禾谷孢囊线虫邯郸、唐山、保定、任丘群体的致病型与国内外已经报道的致病型均存在一定差异。在国外除少数几个致病型对‘Emir’无毒力外[23,25]，大多数已报道的致病型均对‘Emir’具有很强毒力，而在我国目前‘Emir’除对菲利普孢囊线虫淮阳群体表现为感病反应外，对其他已发现的所有致病型均表现为抗性。尽管河北省不同群体的致病型与国内其他一些群体对鉴别寄主的抗感反应具有一定差异，但对大多数鉴别寄主的反应一致[15-16,18]，说明我国的禾谷孢囊线虫的致病型差异不大。

通过本项目研究发现目前关于禾谷孢囊线虫的致病型鉴定存在诸多问题。第一是抗病性的评价技术与标准并不完全统一，在不同致病型测试研究中线虫的接种密度与其容器大小并没有统一的标准，不同研究人员采用的标准不同[7,16]，因此即使是同一致病型在不同的测试方法中也可能得到不同的抗感结果，另外抗感的评价标准有多个，本研究利用3种不同的评价方法，通过对河北省4个禾谷孢囊线虫群体的测试则得到两种不同的研究结果。第二是相对于其他线虫生理小种或致病型的鉴别寄主，禾谷孢囊线虫的致病型鉴别寄主太多。大豆孢囊线虫生理小种的鉴别寄主有8个[26]，根结线虫的鉴别寄主有6个[27]。鉴别寄主越多，最后鉴定出的致病型种类也会越多，一方面造成致病型鉴定的工作量过大，也会对生产的指导造成不便。因此，急需建立一套简单、可靠且适宜我国国情的鉴别寄主以及标准化致病型鉴别体系。由于在我国尚未将对禾谷孢囊线虫的抗性纳入小麦育种目标，育种亲本对我国禾谷孢囊线虫的致病型无抗性，因此生产上的小麦主栽品种多感病，给小麦生产造成巨大损失。今后应加强对我国一些重要育种材料的抗病基因鉴定，确定一些重要的抗禾谷孢囊线虫的育种材料，并依据其基因型确定适宜的鉴别寄主来对我国禾谷孢囊线虫的致病型进行鉴定。

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Characterizationofthepathotypesofthecerealcystnematode,Heteroderaavenae,inHebeiProvince

Li Xiuhua，Ma Juan，Gao Bo，Wang Rongyan，Chen Shulong

(InstituteofPlantProtection,HebeiAcademyofAgriculturalandForestrySciences，IPMCenterofHebeiProvince,KeyLaboratoryofIntegratedPestManagementonCropsinNorthernRegionofNorthChina,MinistryofAgriculture,Baoding071000,China)

The pathotypes of four populations of the cereal cyst nematodeHeteroderaavenaeWollenweber in Handan,Baoding,Renqiu and Tangshan,the primary wheat production areas in Hebei Province,were identified using 27 cultivars of international differential host set and two susceptible cultivars,namely ‘Shixin733’ and ‘Wenmai 4’.The results showed that the pathotypes of these populations were different from the 16pathotypes which had been nominated.Tangshan population was a pathotype that was similar to the pathotype reported from Taigu population in Shanxi and Guzhen population in Anhui.Handan population,Baoding population and Renqiu population belonged to the same pathotype,similar to the pathotype reported from Dingzhou population.Cultivar ‘Shixin733’ and cultivar ‘Wenmai 4’ used as the control were susceptible to all four populations.

cereal cyst nematode; virulence; pathotype; differential host

2013-03-27

：2013-07-29

公益性行业(农业)科研专项(200903040)；科技部国际合作项目(2009DFB30230)

S 432.45

：ADOI：10.3969/j.issn.0529-1542.2014.02.025

* 通信作者 E-mail: chen_shulong@tom.com