成太辉，陈 深，杨健源，朱小源，伍圣远，洪启金，曾列先

（1.广州市番禺区农业科学研究所，广东 广州 511450；2. 广东省农业科学院植物保护研究所/广东省植物保护新技术重点实验室，广东 广州 510640）

水稻是最重要的粮食作物，全球50%、中国65%以上的人口以稻米为主食。我国水稻种植面积约占全国粮食作物种植总面积的30%，产量达到了粮食总产的40%，播种面积和总产量均居粮食作物之首，水稻生产对我国乃至世界的粮食安全至关重要［1-2］。水稻生产中常面临各种病虫害不同程度的威胁，其中由革兰氏阴性菌黄单胞杆菌水稻变种（Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo）引起的白叶枯病，是对水稻生产危害最严重的一种细菌性病害，病菌主要从水稻伤口侵入，沿叶脉扩展，细菌在维管束内生长繁殖。水稻发病后，叶片枯萎，影响光合作用，不结实或千粒重降低，一般减产20%～30%，严重的可减产80%，甚至绝收［3-7］。白叶枯病也是我国水稻生产上的三大病害（稻瘟病，白叶枯病，纹枯病）之一，广泛发生，除新疆外各省稻区都有分布，华南沿海稻区气候高温高湿，特别是晚季稻处于台风高发季节更加有利于白叶枯病的发生与流行，危害尤甚。品种一般籼稻重于粳稻，粘稻重于糯稻，杂交稻重于常规稻［8-11］。

水稻白叶枯病菌有致病性分化，20世纪80年代末，一个强毒菌系Ⅴ型菌在广东省出现，并逐渐上升发展。含Xa4基因主栽抗病品种乃至当时广东生产上种植的所有品种无一能抵抗该致病型。理论和生产实践证明，防控白叶枯病最经济有效的措施是培育抗病品种推广种植［11-12］。广东省农科院植物保护研究所与广州市番禺区农科所合作，利用携带抗Ⅴ型菌隐性基因xa5的国际水稻品种IRBB5，结合稻瘟病抗源，先后选育出抗白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌，并对稻瘟病表现抗至高抗，米质优良，产量与与区试对照品种相当或稍高，达到广东省主栽品种水平的系列水稻新品种白香占、白粳占和白丝占［13-16］。这些品种在病区种植，取得明显的防控效果。本文简述水稻白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌近年发生流行趋势，以及水稻抗白叶枯Ⅴ型菌xa5基因的利用现状及前景，为抗白叶枯病育种抗性基因选择和生产上遏制强致病菌系Ⅴ型菌蔓延扩展，有效防控水稻白叶枯病，增加稻米产量提供参考。

1 水稻白叶枯病菌致病性分化及强毒菌系Ⅴ型菌近年发生流行趋势

1.1 水稻白叶枯病菌的致病型

白叶枯病菌有明显的致病性分化，形成不同致病型。我国水稻白叶枯病菌在中国鉴别寄主金刚30、特特普、南粳15、爪哇14、IR26的抗感反应表现为SRRRR（Ⅰ型）、SSRRR（Ⅱ型）、SSSRR（Ⅲ型）、SSSSR（Ⅳ型）、SSRRS（Ⅴ型）、SRSRR（Ⅵ）、SRSSR（Ⅶ）、RRRSR（Ⅷ）和SSSSS（Ⅸ型）9个致病型［17］（表1）。

表1 中国水稻白叶枯病菌致病型Table 1 Pathotype of rice bacterial blight in China

1.2 强毒菌系Ⅴ型菌近年发生流行趋势

Ⅴ型菌是致病谱广、毒性强、危害大的菌系，本课组于20世纪末在广东首先发现。该致病型能使国际鉴别品种IR26严重感病，广东含Xa4基因主栽抗病品种乃至当时生产上种植的所有品种无一能抵抗。根据我们2014—2017年对广东水稻白叶枯病菌系发生动态监测，Ⅴ型菌连续4年发生频率居首，在广东已上升为优势致病菌型（表2）。更为严重的是该致病型已扩展到浙江、江苏等长江流域稻区［18-19］，对我国稻米安全生产威胁很大。

表2 2014—2017年广东水稻白叶枯病菌系发生动态Table 2 Occurrence dynamics of rice bacterial blight strains in Guangdong during 2014-2017

2 抗水稻白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌品种资源及主要抗性基因遗传特点

2.1 水稻抗白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌基因资源

不同抗性基因和水稻品种对白叶枯病菌不同致病型的抗性有明显差异，迄今国内外报道的水稻白叶枯病抗性基因有45个［20］，但能抗白叶枯病强毒系Ⅴ型菌的基因不多。曾列先等［21］对国际水稻种质资源抗华南水稻白叶枯病菌主要菌系进行抗性鉴定，在1 592份种质资源中评选出对华南强毒菌系Ⅴ型菌抗至高抗兼有较好经济性状的重点抗源仅有BG1222（Xa34（t））、IRBB5（xa5）、IRBB7（Xa7）和IRBB203（Xa3）4个品种，这些抗病资源为抗病品种的培育打下了良好的基础。

2.2 抗白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌基因遗传特点

通过抗性遗传分析表明，BG1222、IRBB5两个品种对Ⅴ型菌抗性均由1对隐性基因支配；IRBB7和IRBB203对Ⅴ型菌抗性由1对显性基因控制，IRBB5、IRBB203和IRBB7为近等基因系，已知其抗性基因分别为xa5、Xa7 和Xa3，其中xa5为隐性基因，Xa7和Xa3为显性基因。BG1222对Ⅴ型菌抗性由1对隐性基因支配，与携带有xa5抗性基因品种IR1545-339-2-2、IRBB5的抗性基因等位性测定结果表明，BG1222携带的抗性基因与xa5不等位，并独立遗传。陈深等［22］等将BG1222对Ⅴ型菌抗性基因定位xa34（t）。xa5和xa34（t）都是隐性抗病基因，适合常规稻育种。

3 水稻白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌有效抗性基因xa5利用情况

3.1 利用携带xa5基因品种资源IRBB5选育的抗病新品种

本课题组利用含有隐性基因xa5的国际水稻品种IRBB5，与优质、抗稻瘟病感白叶枯病品种（品系、中间材料）杂交、多系复交，通过系谱选育和各世代抗病性同步鉴定等方法，先后育成白香占、白粳占和白丝占系列水稻新品种。这3个品种对白叶枯病强毒系Ⅴ型菌和稻瘟病双抗，米质达到广东省标优质3级，产量与区试对照品种相当或稍高，达到广东省主栽品种的水平，同时抗逆性较强，适宜广东白叶枯病常年发病区域生产上利用，特别是沿海白叶枯病重病区大面积推广。

白香占是以IRBB5（xa5）为抗源供体，与华南优质感病品种七粳早2-4、七丝早21、九七香占等杂交、复交（IRBB5 / 七粳早23-4 / / 七丝早21/ / / 九七香占）系谱选育而成［13］。该品种是首次利用国际稻抗Ⅴ型菌基因xa5选育成功的含新型抗病基因品种，也是广东乃至华南生产上利用的第1个抗白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌品种，白香占的育成是水稻抗白叶枯病强毒菌育种的重大突破，对提升华南地区抗病育种水平，解决沿海白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌病区生产之需有深远的影响。该品种遗传了九七香占的稻瘟病抗性，也可作为华南地区优良的抗稻瘟病品种资源在抗稻瘟病育种上利用和稻瘟病区生产应用。白香占遗传图谱见图1。

图1 白香占遗传图谱Fig. 1 Genetic linages of Baixiangzhan

在白香占抗性取得突破的基础上，我们利用携带抗Ⅴ型菌基因xa5的抗白粳籼占结合高产、抗稻瘟病中间育种材料进一步选育优良抗病品种，其中以五百粒与粳籼89杂交的中间材料（母本穗大质优）与抗白粳籼占（父本携xa5基因抗性较好）杂交配组（五百粒/粳籼89//抗白粳籼占），采用系谱法选育出抗病新品种白粳占，该品种保持白香占的抗性，产量提高。2013年早造参加广东省区试，平均产量433.01 kg/667m2，比对照种玉香油占增产1.18%； 2014年早造参加广东省生产试验，平均产量439.91 kg/667m2，比对照种玉香油占增产5.05%。日产量3.11～3.44 kg。

以白香占抗白叶枯病和稻瘟病双抗抗源作父本、广东优质丰产地方品系番丰丝苗作母本进一步选出产量更高的白丝占2017年通过了广东省品种审定。白丝占品种产量表现：2016年参加广东省晚造区试，平均产量446.72 kg/667m2，比对照种粤晶丝苗2号增产0.74%。2016年晚造参加省生产试验，平均产量454.73 kg/667m2，比对照种粤晶丝苗2号增产1.16%。日产量3.79～4.04 kg。白丝占生育期与对照种粤晶丝苗2号相当。米质鉴定为省标优质3级，抗稻瘟病和白叶枯病，耐寒性中。适宜广东省粤北以外稻作区早、晚造种植。白香占、白粳占及白丝占主要农艺性状指标见表3。

表3 白香占、白粳占和白丝占主要农艺性状Table 3 Agronomic characters of Baixiangzhan,Baigengzhan and Baisizhan

另外我们还培育出含有隐性基因xa-5两个外观食用品质特优、高产新品系A114和A738，含有隐性基因xa5的恢复系R5在常规优质水稻和三系杂交稻将作为重要桥梁亲本加以利用。

3.2 抗病品种示范与生产表现

近年，白香占等抗病品种在白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌发病稻区种植，表现出抗病品种防控白叶枯病的明显优势。广东省阳西县地处粤西沿海，台风发生频繁，水稻生产晚造（双季连作第二造）处于台风高发季节，禾苗常因台风暴雨造成的机械损伤及洪涝引发白叶枯病暴发流行，是白叶枯病重灾区。我们于2014年晚造在阳西县上洋镇白石村设立水稻白叶枯病防控示范，以抗病品种白香占（抗）、新黄占（抗）、白粳占（抗）、珍丰优9822（中抗）、美优9822（中抗）等抗病品种利用为主要措施，结合农业栽培避病及化学防治等方法，开展水稻白叶枯病综合防控示范，取得显著效果（表4）。

示范结果表明，抗病品种白香占、新黄占、白粳占未施用任何药剂防治，白叶枯病轻微发生（发病率0.8%～1.2%，病情指数0.1～0.4），而对照品种发病严重（发病率55.6%，病情指数36.2），抗病品种发病率减少54.4%～54.8%，防效达到99.4%以上。与对照比较，抗病品种开始发病日均推迟12 d。增产稻谷30.16%～47.62%。抗病品种防控效果也比其他防治措施明显。

表4 水稻白叶枯病综合防治效果Table 4 Integrated control efficiency of rice bacterial blight

4 问题与建议

在水稻抗病杂交育种中，选择携带抗性基因品种资源的亲本是重要的，但抗源亲本通常是比较原始的种质，生产性状较差，如IRBB5含有隐性基因xa5抗白叶枯病强毒系Ⅴ型菌，但其穗子小，着粒疏，经济性状差，要育成适宜生产上大面积利用的品种，需要不断改良。我们首先把IRBB5转育成带有xa5隐性抗性基因的优质品系抗白占，抗白占经济性状也有所改良，是一大进步，但其不抗稻瘟病。抗白占再转育成兼抗稻瘟病的双抗优质品种白香占，又提高了品种的多抗性，扩宽了品种的用途和应用价值。但白香占丰产性能还有待提高。在白香占双抗优质的基础上与广东优质丰产地方品系结合，进而培育出保持白香占抗性和优良米质，丰产性更好的白粳占和白丝占。

在常规稻育种中，隐性基因比显性基因更易利用，在杂交F2的后代中经过人工接种白叶枯强毒菌系Ⅴ型菌，即可选到抗病稳定的株系，再结合丰产性状、稻米品质及对稻瘟病抗性鉴定，可加快综合选育目标的实现。白香占、白粳占及白丝占的选育成功并在生产上大面积生产利用就是实例。

水稻抗白叶枯病强毒系Ⅴ型菌遗传决定植物的抗病性是生物自身的一种潜能，水稻对白叶枯病的抗性主要分为水平抗性和垂直抗性。水平抗性由微效多基因共同作用和控制，即多个微效基因效应的累加。这类抗性较为稳定不易丧失，利于培育持久抗性品种。垂直抗性则一般受控于1～2对主效抗病基因，即受主效基因的控制。这类抗病基因一般表现为对特定小种抗性较强。对白叶枯病菌特定的某个或几个致病专化型表现的抗性。在抗白叶枯病强毒菌系V型菌育种中，已 知 IRBB5（xa5）、BG1222〔Xa34（t）〕、CBB23（Xa23）为非等位抗病基因，可以通过杂交育种和分子辅助标记，将两个或两个以上抗性基因有效聚合，结合稻瘟病抗性培育出携带多个抗性基因的水稻新品种，以提高品种的持久抗性。

xa5是隐性基因，杂交后代抗性基因纯合快，可较快获得抗性稳定的品种，是常规稻育种的优异基因，但隐性基因F1抗性不表达在杂交水稻上直接应用有局限性。中国农科院作物所章琦研究员等［23-25］鉴定出一个来自普通野生稻的抗白叶枯病新基因Xa23，它是抗谱广、抗性导入效应很强的一个完全显性的全生育期抗性基因，可在杂交水稻抗病育种上重点选择应用。