291份燕麦种质资源对红叶病抗性的鉴定

郭 成，周天旺，郭满库，王春明，李敏权，赵桂琴

(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070； 2.甘肃省农业科学院 植物保护研究所，甘肃 兰州 730070)

燕麦(Avenasativa)为禾本科燕麦属一年生草本植物，为粮饲兼用型作物，在全球40 多个国家均有种植，其中主要以美国、加拿大、俄罗斯、德国、澳大利亚、中国、芬兰和爱尔兰等国居多[1-2]。目前，全世界燕麦种植面积大约为1 400万hm2，总产量在2 800万t[3]。我国燕麦种植历史悠久，距今已有2100多年，主要分布在内蒙古、山西、河北、河南、甘肃和青海等地，年播种面积约40 余万hm2，年均收获燕麦产量高达80 多万t[4]。

燕麦除粮饲功能外，具有很高的药用和营养价值[4]。近年来，由于人们对健康需求的提升和科技加工技术的提高，燕麦的营养保健价值逐渐受到重视，已开发用于化妆品和新型保健产品[5]。燕麦又因具耐寒旱、耐盐碱和贫瘠等较广的适应性，已成为我国西部畜牧业结构改革中重要的饲草之一[4]。但因许多燕麦品种的抗病虫能力较弱，已成为制约燕麦产业可持续发展的瓶颈问题之一[3]，特别是因大麦黄矮病毒(Barley arley yellow dwarf virus,BYDV)引起的燕麦红叶病在国内外燕麦产区均有发生，呈间歇性流行趋势，已成为燕麦生产中最主要病害之一[6-10]。

燕麦红叶病在国内主要发生在西北、山西和青藏高原等地区[7-10]，该病毒病由蚜虫传播，发病严重时，表现出植株矮化、分蘖减少、叶片失绿干枯、籽粒瘪瘦等症状，生物量损失30%～75%，导致燕麦的产量和品质下降[10-11]。目前，燕麦生产中该病害的防治主要采用化学药剂防治传毒介体蚜虫。化学防治是病害防治的重要措施之一，但长期和大量使用而引起的环境污染和蚜虫的抗药性等问题日益凸显[12]。筛选和种植抗病品种是病害防治最经济和有效的手段之一，也可避免因施用化学农药而带来的环境污染和残留等问题。国内外对于燕麦种质抗红叶病的鉴定与评价相关研究较少，郭建国等[9]对72份燕麦种质进行了人工接种鉴定，仅发现6份抗病材料；胡凯军[10]对37份燕麦种质的人工接种鉴定结果表明，3份材料表现抗病，4份表现中抗。由此可见，我国燕麦高抗红叶病品种非常匮乏，需要进一步鉴定和评价。因此，在2011～2016年采用田间人工接种法对291份燕麦种质进行了抗大麦黄矮病毒(BYDV)鉴定，旨在从中筛选出抗性较好的材料，以便为燕麦种质创新，品种的合理布局及更替提供科学依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试燕麦种质291份，其中皮燕麦204份，裸燕麦87份。除裸燕麦保罗、Yy06-09和sps109-62由甘肃省白银市农业科学研究所提供，其余材料均来自甘肃农业大学草业学院。

1.2 试验方法

1.2.1 鉴定圃设计和播种 鉴定圃设在甘肃省天水市甘谷县新兴镇五甲村的甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站。试验点海拔1 481 m，年均降水量367.8 mm，年均气温11.7℃，无霜期230 d。供试材料按鉴定编号在田间随机排列，于每年4月初播种，行长50 cm，行距33 cm，单行即每小区均匀撒播种子50粒，4次重复。各年份鉴定圃设在同一田块且施肥量相同，以尽量减低由于试验田环境与肥力不同而导致的抗性差异。

1.2.2 传毒介体纯化与饲养 传毒介体的纯化与饲养参照文献[9]方法，将田间麦二叉蚜(Schizaphisgraminum)、禾谷缢管蚜(Rhopalosiphumpadi)和麦无网长管蚜(Metopolophiumdirhodum)的无翅成蚜采回室内，用毛笔挑取成蚜刚产下的若蚜，在塑料拱棚内饲养。

1.2.3 病毒株系繁殖和保存 每年4月上旬采集田间具有典型小麦黄矮病症状的植株，移栽到塑料拱棚内。经无毒的麦二叉蚜，禾谷缢管蚜和麦无网长管蚜生物学分离测定，BYDV-GPV株系为当地主要株系后，以GPV株系专化性蚜虫麦二叉蚜和禾谷缢管蚜为传毒介体，接种到指示作物燕麦“定莜4 号”上进行扩繁[9]。每年10月初在拱棚内种植4行感病品种“定莜4 号”，每隔30 d重复种植4行，直至翌年燕麦拔节期，以保证次年接种毒源的稳定性和延续性。

1.2.4 接种 每年5月中旬，即燕麦拔节期进行人工接种。将塑料棚内扩繁在燕2007上的麦二叉蚜、禾谷缢管蚜和麦无网长管蚜，从寄主上分离，放入玻璃筒内饥饿12 h后，将带有大麦黄矮病毒的病叶剪成1～2 cm的小段，放入玻璃筒内饲毒24 h，接种时用镊子将带有上述蚜虫的病叶轻轻撒落到被鉴定材料上，每株燕麦接种混合蚜虫5～8头。人工接种鉴定圃于播后用防虫网将病圃四周包围以防外界蚜虫迁入。

1.2.5 病情分级标准 燕麦红叶病的严重度分级标准参照中华人民共和国农业行业标准NY/T 3060.6-2016.大麦品种抗病性鉴定技术规程第6部分，抗黄矮病[13]：0级，所有叶片无黄化；1级，部分叶片尖端黄化；2级，旗叶下1～2片叶叶尖黄化；3级，旗叶黄化面积占旗叶总面积的1/2以下，其他叶片黄化面积占总叶面积1/2以下；4级，旗叶黄化面积占旗叶总面积的1/2以上，其他叶片黄化面积占总叶面积1/2以上；5级，几乎所有叶片完全黄化，植株矮化显著，穗变小甚至不抽穗。

1.2.6 病情调查 在燕麦灌浆后期(约6月中旬)进行病情调查。全小区逐株进行调查，记载每株发病的严重度，按照公式计算平均严重度[13]：

1.2.8 统计分析 采用 Excel 2010进行数据处理，并采用DPS 2005软件进行单因素方差分析，Duncan氏新复极差法进行处理间差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同抗性类型的燕麦种质所占比例

供试的291份燕麦种质中，未发现免疫材料，其中，6份表现高抗(HR)，16份材料表现抗病(R)，70份材料表现中抗(MR)，81份和118份材料表现感(S)和高感(HS)，分别占供试材料的2.1%、5.5%、24.1%、27.8%和40.5%(图1)。

图1 不同抗性类型燕麦种质所占比例Fig.1 The proportion of resistance types of oat cultivars

2.2 皮燕麦种质对红叶病的抗性评价

在供试的皮燕麦材料中未检测到免疫材料； DA92-2F4，DA92-3F4和Rigdon平均严重度在0.56～0.85，表现为高抗(HR)，占供试材料的1.5%；Wallaroo、美国黄燕麦、王燕6号、美国燕麦、青永久96、青23、青永久709、PJD-6、青15、83-24和定引1号平均严重度在1.00～1.95，表现为抗(R)，占供试材料的5.4%；青3115、131-10燕麦、S20-36-6、DA92-1F4、青永久304等42份材料平均严重度在2.00～2.96，表现为中抗(MR)，占供试材料的20.6%；45份和103份材料平均严重度分别在3.0和4.0以上，表现为感(S)和高感(HS)，分别占供试材料的22.1%和50.5%(表1)。

表1 204份皮燕麦种质对红叶病的抗性类型

2.3 裸燕麦种质对红叶病的抗性评价

供试裸燕麦材料中未检测到免疫材料； VAO-1、定莜2032和花早2号平均严重度0.31～0.68，表现高抗(HR)，占供试材料的3.4%；2002x2-2-5-1-5-16、200215-13-2-2、9641-6、9418和08行-171-22平均严重度在1.07～1.75，表现为抗(R)，占供试材料的5.7%；白燕2号、白燕11号、内燕4号、07-21-7、定西R-30-21燕麦等28份材料平均严重度在2.01～2.95，表现为中抗(MR)，占供试材料的32.2%；36份和15份材料平均严重度分别在3.0和4.0以上，表现为感(S)和高感(HS)，分别占供试材料的41.4%和17.2%(表2)。

2.4 22份燕麦种质抗性差异显著性分析

对供试材料中表现抗(R)以上种质的抗性差异进行显著性分析，结果表明，6个表现高抗(HR)的种质与16个表现抗(R)的种质均呈显著差异(P<0.05)；高抗(HR)种质中，VAO-1和定莜2032 差异不显著(P>0.05)，但二者与其他4个种质差异显著(P<0.05)；DA92-2F4与花早2号差异不显著(P>0.05)，但是与DA92-3F4和Rigdon呈现显著差异(P<0.05)(表3)。

表3 22份燕麦种质显著性分析

3 讨论

燕麦作为优良的粮饲兼用型作物，其种植面积将会呈逐年增加的趋势[14]，这将势必引起燕麦病害的普遍发生、扩展和流行，以致为害严重[15]。抗病种质的利用和推广，在部分病害高发区域通过生产实践淘汰了高感种质，这对减轻燕麦红叶病的发生和流行起到了积极的作用，同时也减少了化学农药的用量，特别是高抗品种的大面积推广和利用，从根本上杜绝了化学农药的使用，为食品安全和生态环境保护做出了积极的贡献。

Zhu等[16]通过分子标记技术检测了燕麦抗黄矮病毒的抗性基因区域和形状连锁图谱，利用耐病自交系Ogle和感病自交系MAM17-5杂交，发现了抗BYDV 的4 个QTL位点BTDq1-4，分别位于OM 连锁群1、5、7 和24 位点，同时还发现部分耐病QTLs与株高和抽穗日数密切相关。试验在291份材料中发现6份高抗(HR)、16份抗(R)和42份中抗(MR)，中抗(MR)材料占总鉴定出材料的22.68%，说明这些材料可能蕴藏着宝贵的抗BYDV基因，可利用分子生物学技术挖掘抗性基因，从而合理布局抗病基因，延缓品种抗性丧失速度来减轻和控制病害发生和流行。

研究鉴定出的高抗材料DA92-2F4、DA92-3F4、Rigdon和VAO-1为国外引进种质，定莜2032和花早2号为国内选育，这6个燕麦种质被鉴定为高抗红叶病材料。其中Rigdon表现为高抗(HR)，与郭建国等[9]鉴定结果为感病(S)不一致，以及此次鉴定中白燕2号和白燕10号分别表现为中抗(MR)和高感(HS)，与胡凯军[10]和郭建国等[9]的鉴定结果为抗(R)亦不一致。因燕麦红叶病为蚜虫传播的系统性病毒性病害，而蚜虫的发生与环境条件密切相关[7]，这可能与年度间气候差异有关，还需进一步在室内可控条件下开展相关研究。

4 结论

DA92-2F4、DA92-3F4、Rigdon、VAO-1、定莜2032和花早2号等6份材料表现高抗(HR)；Wallaroo、美国黄燕麦、王燕6号、美国燕麦、青永久96、青23、青永久709、PJD-6、青15、83-24、定引1号、2002x2-2-5-1-5-16、200215-13-2-2、9641-6、9418和08行-171-22等16份材料表现抗(R)；42份、45份和103份材料分别表现中抗(MR)、感(S)和高感(HS)。