2014-2023年陕西省审定小麦品种抗病性鉴定与评价

2024-12-31 00:00:00王龙郑祥博王欣桐李强王保通董永利
西北农业学报 2024年11期
关键词:陕西省小麦

摘 要 为分析2014-2023年陕西省审定小麦品种对条锈病、白粉病和赤霉病的综合抗病性水平,利用近年来我国小麦条锈菌优势小种CYR32、CYR33、CYR34等量混合菌株,陕西省不同麦区小麦白粉病菌混合菌种和小麦赤霉病强致病力菌株为病原,采用大田人工接种对179份审定品种进行鉴定。结果表明179份小麦品种有6份兼抗3种病害,占供试小麦品种的3.35%,分别为‘长航1号’‘西农585’‘唐麦831’‘孟麦028’‘普冰151’和‘西农175’;兼抗两种病害的小麦品种有23份,占供试小麦品种的12.85%。对条锈病表现免疫/近免疫的品种占5.03%,高抗品种占12.29%,中抗品种占34.20%。对白粉病表现免疫/近免疫的品种占 "0.56%,高抗品种占2.79%,中抗品种占10.06%,抗病品种占1.68%。无免疫和高抗赤霉病的品种,中抗品种占8.38%,抗病品种占5.03%。2014-2023年179份陕西省审定小麦品种对条锈病的整体抗性较好,对白粉病以及赤霉病的抗性较差。

关键词 小麦;审定品种;抗病性鉴定;陕西省

小麦(Triticum aestivum L.)是陕西省的主要粮食作物之一,近10年来种植面积保持在" "96~109万hm2,其丰欠关乎国计民生。小麦条锈病、赤霉病和白粉病是严重影响小麦安全生产的重大生物灾害,一般可导致小麦产量损失10%~30%,大流行年份甚至达80%以上,严重时可造成绝产[1]。多年生产实践证明,选育和种植抗病品种是防治小麦重大病害最经济、最有效和最环保的措施[2]。新中国成立以来,以赵洪璋院士、李振声院士和李振岐院士等为代表的小麦遗传育种家和植物病理学家十分重视小麦抗病育种工作,先后培育出一大批抗病品种在黄淮麦区推广种植,陕西省培育的小麦品种抗病性水平一直处于全国领先,为我国粮食安全发挥了重要作用。20世纪50-60年代,著名小麦育种家赵洪璋院士培育的‘碧蚂一号’品种由于其具有良好的抗条锈性[3],曾经在全国年推广面积超600万hm2,有效控制了小麦条锈病的大流行;在之后黄淮冬麦区的几次大规模小麦品种更新换代中,陕西省培育的小麦品种亦发挥了重要的作用,例如‘丰产3号’‘小偃6号’‘陕农7859’‘小偃22’和‘西农979’等[4]。为了确保生产上主栽小麦品种的抗病性水平,避免因高感品种可能给生产造成的潜在病害流行威胁,对参加区域试验品种进行抗病性鉴定与评价,是品种区域试验的重要内容,也是品种审定标准的重要性状要求。本试验对2014-2023年陕西省新审定的小麦品种对小麦条锈病、小麦赤霉病和小麦白粉病等抗病性进行研究,并对该省小麦抗病育种现状进行分析,旨在为小麦抗病育种和生产上利用小麦抗病品种合理布局控制病害提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试品种

供试品种为2014-2023年陕西省农作物品种审定委员会审定通过的小麦品种,由各育种单位提供,共179份,品种名称及育种单位见表1。高感条锈病对照品种为‘铭贤169’,高感白粉病品种为‘京双16’、抗赤霉病对照品种为‘苏麦3号’,由西北农林科技大学植保学院小麦病原真菌监测与抗病遗传实验室保存并提供。

1.2 供试菌种

1.2.1 小麦条锈菌(Puccinia striifomis f.sp.tritici)菌种 由近年来我国小麦条锈菌优势小种CYR32、CYR33、CYR34等量混合的新鲜夏孢子组成[5]。各生理小种的夏孢子均在鉴别寄主上鉴定确认后,在高感品种‘铭贤169’上扩繁,干燥后在4" ℃冰箱保存,备用。

1.2.2 小麦赤霉菌(Fusarium graminearum "Schw.)菌种 为实验室保存的强致病力菌株,经活化后扩繁成接种的孢子悬浮液,悬浮液中分生孢子浓度调至1×105" mL-1~5×105" mL-1,4" ℃冰箱保存,备用[6]。

1.2.3 小麦白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tirtici)菌株 从陕西省不同小麦种植区大田采集小麦白粉病标样分离,混合后所得的混合菌种在高感品种‘京双16’上繁殖,繁殖苗作为大田诱发接种体,备用[7]。

所有供试病原菌均为西北农林科技大学植保学院小麦病原真菌监测与抗病遗传实验室保存并扩繁,病菌分离及扩繁方法详见中华人民共和国农业行业标准NY/T 1443.1-2007(条锈病)、NY/T 1443.4-2007(赤霉病)[8]和陕西省地方标准DB61/T 1013-2016(白粉病)[9]。

1.3 鉴定方法

1.3.1 鉴定圃设置与管理 所有抗病鉴定试验均采用大田成株期人工接种方法,鉴定圃设在西北农林科技大学曹新庄试验农场(农业农村部陕西省杨凌示范区国家农作物新品种审定特性鉴定实验站)小麦品种抗性鉴定圃内。每种鉴定病害各设置一个相对独立的鉴定圃,不同病害鉴定圃之间用保护行隔离,保护行宽度5 m,条锈病和赤霉病鉴定病圃分别种植在网室中,防止条锈菌传至其它病圃,另外有利于在穗期对赤霉病病圃进行喷雾保湿。每个鉴定圃种植一套供试品种,每品种播种一行,[JP3]行长2 m,行距0.25 m,每个鉴定圃周围种植相应的感病品种对照。鉴定圃播种时间为当地最适播种期,田间施肥灌溉等管理同大田。[JP]

1.3.2 抗病性鉴定方法 大田鉴定试验在西北农林科技大学曹新庄试验农场农业农村部国家农作物品种审定特性鉴定站作物抗病性鉴定圃内进行。2022年10月15日播种,每种病害设置一组鉴定圃,每品种种植1行,行长2 m,行距30 cm,每20个品种种植高病或抗病对照品种各1行。大田管理按照常规管理,在病害接种后用喷灌灌溉一次。小麦条锈病菌接种时间为2023年3月4日,小麦白粉病菌接种时间为2023年2月26日,小麦赤霉病菌接种时间为小麦杨花初期(2023年4月26-28日,根据每个品种扬花时间确定),小麦条锈病和白粉病鉴定圃病情记载时间为2023年4月29日,小麦赤霉病鉴定圃病情记载时间为2023-05-24。每种病害接种鉴定方法、病害记载标准、严重度计算方法和抗性评价指标严格按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1443.1-2007(条锈病)、NY/T 1443.4-2007(赤霉病)[8]和陕西省地方标准DB61/T 1013-2016(白粉病)[9]执行。

2 结果与分析

2.1 2014-2023年陕西省审定小麦品种抗条锈病鉴定结果

在供试的179份小麦品种中,对小麦条锈病免疫的品种有8份,分别为‘陕禾1028’‘郑麦132’‘憨丰3468’‘西农9112’‘西农537’‘陕道198’‘荣华289’和‘西农865’;近免疫品种有1份,为‘荣华188’,免疫-近免疫品种占总供试品种的5.03%。高抗品种有22份,分别为‘西农528’‘西农658’‘长航一号’‘西农668’‘奉先211’‘西农188’‘科晨787’‘天麦899’‘普冰151’‘伟隆136’‘西农518’‘福麦3号’‘西农858’‘西农533’‘伟隆166’‘凌麦989’‘荣华661’‘西农920’‘西农256’‘杨职171’‘汉麦9号’和‘西农591’,占供试品种的12.29%。22份高抗品种中,西北农林科技大学选育的品种有10份,占高抗品种的45.45%。中抗品种有63份,占供试品种的 "35.20%。中感品种有76份,占供试品种的 "42.46%。高感品种有7份,占供试品种的 "3.91%。慢锈品种1份,为航麦287(图1)。

2.2 2014-2023年陕西省审定品种抗小麦白粉病鉴定结果

在供试的179份小麦品种中,对小麦白粉病免疫的品种1份,为‘西农175’;高抗品种有5份,为‘新麦153’‘西农805’‘唐麦831’‘农大1108’和‘唐麦76’;中抗品种有18份,为‘中麦170’‘金麦1号’‘长航一号’‘西安240’‘兴民618’‘西农511’‘西农20’‘西农585’‘伟隆158’‘孟麦028’‘伟隆121’‘普冰151’‘秦农21’‘商高2号’‘陕禾192’‘西农911’‘西农286’和‘西农62’;抗病品种有3份,为‘西农668’‘小偃58’和‘普冰701’。在179份小麦品种中对小麦白粉病有抗性的共有27份,占总供试品种的15.08%,中感品种有30份,占供试品种的16.76%,感病品种有12份,占供试品种的6.70%,而高感品种有110份,占供试品种的61.45%(图2)。

2.3 2014-2023年陕西省审定品种抗小麦赤霉病鉴定结果

在供试的179份小麦品种中,没有高抗小麦赤霉病的品种,中抗品种共有15份,分别为‘西农528’‘西农658’‘西农188’‘致胜5号’‘西农585’‘唐麦831’‘孟麦028’‘兴民68’‘普冰151’‘商高2号’‘西纯919’‘兴民918’‘西农119’‘西农256’和‘西农966’,抗病品种共有9份,分别为‘长航一号’‘奉先211’‘兴民618’‘新麦153’‘福高328’‘秦农21’‘西农175’‘西农681’和‘杨职171’。对小麦赤霉病有抗性的品种合计24份,占供试品种的13.41%。感病品种有27份,占供试品种的15.08%。中感品种有52份,占供试品种的29.05%。高感品种有76份,占供试品种的42.46%(图3)。

2.4 2014-2023年陕西省审定品种综合抗病性分析

在2014-2023年陕西省179份审定品种中共有6份品种可以兼抗3种病害,有23份品种兼抗两种病害(表2)。在23份品种兼抗两种病害的品种中有9份品种可以兼抗条锈病和白粉病,分别为‘西农668’‘西安240’‘西农511’‘西农20’‘小偃58’‘农大1108’‘西农9112’‘唐麦76’和‘西农627’;有10份品种可以兼抗条锈病和赤霉病,分别为‘西农528’‘西农658’‘西农188’‘兴民68’‘福高328’‘西纯919’‘西农681’‘西农119’‘杨职171’和‘西农966’;有4份品种可以兼抗白粉病和赤霉病,分别为‘兴民618’‘新麦153’‘秦农21’和‘商高2号’。179份品种里共有6份品种对3种病害兼抗,分别为‘长航1号’‘西农585’‘唐麦831’‘孟麦028’‘普冰151’和‘西农175’。总的来说这些兼抗品种对条锈病的抗性水平较高,其次是对白粉病,对赤霉病的抗性水平 "最差。

3 讨" 论

小麦是全球种植面积最大、产量最高的粮食作物,种植面积超过2.2亿hm2,年产量达7亿t以上,对全球粮食安全至关重要[10]。然而,小麦种植面临诸多挑战,诸如生物胁迫以及非生物胁迫。在我国小麦病害主要有小麦条锈病,小麦白粉病和小麦赤霉病等。1950年全国小麦锈病大发生,据统计全国减产小麦约60亿kg,在这种背景下,开始推广种植第一批改良品种‘碧蚂1号’[3]和‘南大2419’[11]等,这些品种在当时均对锈病有良好的抗性,种植区域覆盖全国大部分麦区。本研究表明,2014-2023年179份陕西省审定品种对条锈病具有抗性的品种占53.63%,其中有8份小麦品种免疫条锈病,说明近10年来陕西省抗小麦条锈育种工作成绩显著。但是具多年研究发现,条锈菌发生新小种变异的速度是平均5.5年产生一个新的流行小种,而育成一个小麦新品种则需要10~13年[11],因此在小麦抗条锈病的育种工作上还需继续。

长江中下游麦区一直是赤霉病的常发和重发区域,近年来,随着气候变暖,秸秆还田和降雨带北移等原因,赤霉病已成为黄淮麦区的长发病害并呈逐年加重的趋势。培育和利用抗病品种是防控该病害的首要选择,但受制于理论认知和技术水平,长期以来关于赤霉病的研究少有突破性进展,但至今未能育成大面积推广的抗赤霉病高产品种[12]。本研究结果显示,179份陕西省审定品种抗赤霉病水平较低,并且只有中抗品种并没有高抗品种。因此,必须加大抗赤霉病育种研究力度,挖掘新的抗赤霉病种质资源,聚合多个抗赤霉病基因位点,培育抗性和产量协同提高的品种,提高我国抗赤霉病育种水平。

小麦白粉病抗性基因多为小种专化抗性,比较容易随着抗病品种的长期推广和病原菌生理小种的演化逐渐丧失抗病性,特别是在单一基因被长期广泛应用的地区[13]。在179份审定品种中对白粉病具有抗性的品种仅占15.08%,表明抗白粉病育种的整体水平较差。为了提高新审定品种对小麦白粉病抗性的整体水平,黄淮南部小麦品种审定标准已将高感白粉病品种“一票否决”,但由于抗白粉病育种难度大、抗源缺乏,病原菌生理小种变异快,抗白粉病的育种工作仍任重道远。

本研究对近10年来陕西省审定品种进行了3种小麦病害的抗病性鉴定,鉴定结果为后续陕西省育种工作具有一定的借鉴作用。

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Identification and Evaluation of Disease Resistance of Approved Wheat Varieties in Shaanxi Province from 2014 to 2023

Abstract To evaluate integrated disease resistance levels of 179 wheat varieties approved in Shaanxi province from 2014-2023,which are resistant to wheat stripe rust,powdery mildew and wheat sacb,we used an equal proportion of the dominant biological strains of wheat stripe rust in China in recent years ( CYR32,CYR33,and CYR34),a mixture of wheat powdery mildew fungi sourced from the fields of different wheat-growing regions in Shaanxi Province and highly pathogenic strains of wheat scab as inoculants.Each of 179 varieties underwent artificial inoculation.The results showed that" "3.35% of the tested varieties (6 out of 179) demonstrated resistance to all three diseases: ‘Changhang 1’‘Xinong 585’ ‘Tangmai 831’ ‘Mengmai 028’‘Pubing 151’" and ‘Xinong 175’,and 12.85% exhibited resistance to two diseases. Specifically,5.03% of the varieties showed immunity or near-immunity to stripe rust,12.29% had high resistance,and 34.20% exhibited moderate resistance.Regarding powdery mildew,0.56% showed immunization/near-immunization and 10.06% showed moderate resistance,with 1.68% demonstrating overall disease resistance.No varieties had immunity or high resistance to wheat scab,with 8.38% exhibiting moderate resistance and 5.03% showing general disease resistance. Overall,the approved wheat varieties in Shaanxi Province exhibited good resistance to strip rust from 2014 to 2023,while showing poorer resistance to powdery mildew and wheat scab.

Key words Wheat; Validated varieties; Disease resistance identification; Shaanxi" province

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