肖宇龙,李湘民,余传元,雷建国,王智权,王晓玲,何 虎,邱在辉,肖宇华

(1.江西省农业科学院 水稻研究所/江西省水稻生理及遗传重点实验室/水稻国家工程实验室(南昌),江西 南昌 330200;2.江西省农业科学院 植物保护研究所,江西 南昌 330200;3.江西省南昌县八一乡农业技术推广综合服务站,江西 南昌 330200)

水稻是我国重要的粮食作物之一,全国水稻种植面积占所有粮食作物种植面积的30%,水稻产量占据所有粮食总产的一半。我国自20世记70年代杂交水稻商业化生产以来,粮食产量稳定增长,很好地保障了我国的粮食安全。但是随着人民生活水平的不断提高,人们对稻米品质提出了更高的要求。

近年来,江西省在“确保江西作为全国粮食主产区的地位不动摇,确保对国家粮食安全的贡献不减少”的同时,通过大力实施“两高一优”、“良种良法”等工程,以及培育、引进优质水稻品种，该省水稻的良种覆盖率达95%以上,优质稻生产能力得到极大提高,粮食品种品质在市场竞争中全面优化,一大批米质好、口感好的新籼稻品种得到市场广泛认可,其中“晚籼923”、“外引7号”等品种堪与泰国香米相媲美,成为江西省高端大米品牌加工的主要原料。目前,江西省优质水稻种植面积日益增加,但可供应用的优质品种缺乏,成为制约优质稻产业发展的瓶颈。目前,除“晚籼923”、“外引7号”外,江西大面积应用的水稻品种有“晚籼926”、“黄华占”、“茉莉丝苗”、“农香98”等,前者丰产性较好,但生育期偏长,株高偏高,后三者为从广东和湖南引进的品种,在江西种植都存在一定程度的“水土不服”现象,如重感稻瘟病等[1]。稻瘟病是水稻重要病害之一,该病在各水稻生产地均有发生,以稻株叶部、节部发生为多,发生后可造成不同程度的减产,尤其穗颈瘟或节瘟发生早而重,可造成白穗以致绝产。水稻品种对稻瘟病的抗性是该品种能否市场化的一个最重要的决定性指标,选育和应用抗病品种是防治水稻稻瘟病经济有效的技术途径[2]。 因此,选育适合江西种植的优质高抗水稻新品种具有很好的经济及社会效益。

水稻种质是水稻育种的材料来源,优质高抗的水稻种质是优质米品种选育成功的基础。为了评估一批新的优质水稻种质在水稻育种上的应用潜力,我们首先鉴定了江西省主要稻瘟病生理小种的致病力,同时对收集整理的26份水稻优质稻种质进行了稻瘟病的抗性鉴定,并对该组种质的品质表现进行了评估,以期更好地利用于优质稻品种选育。

1　试验材料

1.1　稻瘟病菌

供试稻瘟病菌为2014年从江西稻瘟病标本中分离到的126个有效稻瘟病菌单孢菌株。

1.2　水稻种质资源

供试水稻种质资源为收集整理的26份优质水稻资源,其中包括从国外引进筛选并已在生产中使用的优质稻品种如外引7号;已经审定的优质稻常规品种如赣923、赣926、赣929等;另外的优质稻材料来自项目参与相关单位的稳定株系,如来自江西省农业科学院水稻所的T85、T89、T91、T92、晚8098等，来自南昌市农科院粮油作物所的繁1405、繁1408、繁1409、洪晚籼924等，来自恒湖农场的丰圆香稻，来自鹰潭市农科所的鹰优香占、丰华占选等。

2　试验方法

2.1　稻瘟病菌致病力的测定

为了明确不同稻瘟病生理小种的分布及致病力情况,利用7个中国传统鉴别品种和30个单基因鉴别品系分别接种供试的126个有效稻瘟病菌单孢菌株，测定它们的致病力。

2.2　水稻稻瘟病抗性鉴定

利用田间接种与稻瘟病鉴定基地自然诱发相结合的方法,综合评定各试验材料对稻瘟病的抗性表现。

稻瘟病的分级标准参照国际水稻所稻瘟病抗性评价分级标准。其中叶瘟的分级标准为:0级,无病;1级,仅有小的针尖大小的褐点;2级,有较大褐点;3级,有小而圆以至稍长的褐色坏死的灰斑,直径1～2 mm;4级,有典型或椭圆形的稻瘟病斑,长1～2 cm,常限于两条叶脉间,病斑面积不足叶面积的2%;5级,有典型的稻瘟病斑,受害面积小于10%;6级,有典型的稻瘟病斑,受害面积为10%～25%;7级,有典型的稻瘟病斑,受害面积为26%～50%;8级,有典型的稻瘟病斑,受害面积为51%～75%;9级,全部叶片死亡。稻瘟和节瘟的分级标准为:0级,无病;1级,发病率低于1%;3级,发病率为1%～5%;5级,发病率为6%～25%;7级,发病率为26%～50%;9级,发病率为51%～100%。

感病指数的计算公式如下：感病指数=∑(某病级的株数×该病级的代表值)/(各病级的总株数×发病最重级别的代表值)×100。

2.3　稻米品质的鉴定

首先对各品种进行稻米外观品质鉴定,再将外观品质好的稻米样品送交中国水稻所农业部稻米及制品质量监督检验测试中心进行米质综合分析评价。

3　结果与分析

3.1　稻瘟病菌致病力测定结果

测定结果(表1)显示,从126个稻瘟病单孢菌中共测得ZA、ZB、ZC、ZD、ZF、ZG共6群25个生理小种类型,其中ZB群的出现频率最高，达57.94%；ZC群次之，出现频率为21.43%；ZA群居第3位，出现频率为14.29%。出现频率居前5位的生理小种类型为ZB13(27.78%)、ZB15(21.43%)、ZC15(11.11%)、ZC13(9.52%)、ZA13(5.56%)。

对126个稻瘟病单孢菌进行致病力测定,测定结果显示：126个单孢菌株对30个单基因抗病品种的毒性频率范围为16.67%～90.00%,平均毒性频率为58.49%；对30个单基因抗病品种的毒性频率达0～20%、21%～40%、41%～60%、61%～80%和81%～100%的单孢菌株占所有菌株的比例分别为2.38%、8.73%、46.03%、38.89%和3.97%(图1),说明所测江西省稻瘟病菌群体以中等致病力菌株为主。

本试验还发现，7个水稻抗瘟基因Pi-k(C)、Pi-k、Pi-9(t)、Pi-z5、Pi-1(1)、Pi-kp(C)和Pi-kp均具有较高的抗性频率,其值分别为83.53%、82.95%、81.09%、78.69%、71.12%、63.95%和62.61%(表2)。上述7个抗病基因对江西稻瘟病菌的抗性频率均超过60%,可以作为该省水稻抗病育种的备选基因加以利用。

表1　江西省稻瘟病菌生理小种测定结果

表2　江西省稻瘟病菌株对不同来源抗稻瘟病基因品种的抗性频率

注:具有相同名称的基因后面加“(C)”、“(1)”和“(2)”表示基因来源不同,其中来源于中国的基因后面加“(C)”。

图1　2014年江西省稻瘟病菌致病力测定结果

3.2　稻瘟病抗性鉴定结果

所有参试的26份材料均表现出较好的叶瘟抗性,叶瘟病级都在6级以下,其中云南优质稻、云南优质稻选、鹰优香占、外引7号、130737、赣929、洪晚籼924、繁1408、繁1409、T89、T91、晚8098等12个种质的病级在3以下(表3)。所有参试品种都表现出对穗颈瘟感病,只有云恢290、外引7号、洪晚籼924、繁1408、繁1409等5个种质表现为中感,洪晚籼922、赣923、赣926、SG13728、繁1405、T85等6个种质表现为高感(表3)。

结果显示,不同品种对稻瘟病的抗性存在显著差异,且同一品种对叶瘟的抗性和对穗颈瘟的抗性并不存在关联，如外引7号、洪晚籼924、繁1408、繁1409这4个品种的叶瘟抗性级别低于3,而它们对穗颈瘟的抗性级别均为5;130747是参试品种中唯一叶瘟抗性为1级的品种,而其穗颈瘟的抗性级别为7,显示为感病品种;云恢290的叶瘟病级为6,而其穗颈瘟的抗性级别为5,表现为中感。

叶瘟的发生能不同程度地损害和降低稻株的光合利用,从而影响最后的产量形成。然而前期受叶瘟损害的叶片可以通过不同的栽培和防控措施进行适当弥补,故叶瘟对水稻产量的影响程度不如穗颈瘟。通常在水稻生产中,都以穗颈瘟的发病程度判断不同品种对稻瘟病的抗性。

表3　水稻新种质对稻瘟病的抗性鉴定结果

3.3　米质鉴定分析结果

通过晚作栽培,筛选了云南优质稻、丰华占选、丰香8号、鹰优香占、赣929、T89、T91、T92、晚8098、洪晚籼924、繁1405、繁1408、繁1409等13个产量及外观品质较为理想的品种进行了米质的综合分析。

13个品种的米质分析结果见表4。根据检测结果,繁1405及繁1409这两个品种的综合评价为一级,其稻米长宽比、胶稠度、碱消值适中,透明度好,垩白度低,具有较低的直链淀粉和蛋白质含量。综合评价为二级的品种有6个,分别为丰华占选、丰香8号、T92、晚8098、洪晚籼924、繁1408。云南优质稻、鹰优香占、赣929、T89、T91等5个品种的综合评价为普通，其中赣929、鹰优香占、T91的直链淀粉含量及垩白粒率都偏高,云南优质稻的直链淀粉含量虽然低,然而其碱消值偏低，而T89的直链淀粉含量偏高,胶稠度偏低。

因此,在进行优质稻品种的选育时,应当注意对品种食味品质决定因素的综合评价和选择,严格对垩白度和透明度的筛选,选择透明度好、垩白度低的株系,直链淀粉含量不能太高，建议控制在15%以下,碱消值宜在6.5～7.0之间,胶稠度宜在70～80之间。

综合26个优质种质的稻瘟病抗性及米质表现,繁1409具有较好的稻瘟病抗性及米质分析结果,可以直接用来进行后续生产试验；其余的优质种质则需要进行抗性改良,例如繁1405,或者作为米质改良的亲本材料,如云南优质稻等。

4　问题与讨论

水稻稻瘟病是水稻主要病害之一,广泛发生于我国水稻栽培地区,节瘟及穗颈瘟的严重发生会导致白穗,造成水稻减产甚至绝收。在水稻种质中蕴含的稻瘟病抗性基因可以用来进行抗性育种。本次实验共测定了30个单基因抗瘟品种对江西省主要稻区的126个稻瘟病单孢菌株的抗病性,结果显示7个水稻抗瘟基因Pi-k(C)、Pi-k、Pi-9(t)、Pi-z5、Pi-1(1)、Pi-kp(C)和Pi-kp具有较高的抗性频率,其值分别为83.53%、82.95%、81.09%、78.69%、71.12%、63.95%和62.61%，可以作为江西省水稻抗病育种的备选基因加以利用。

表4　水稻新种质米质鉴定结果

就本试验中的26份优质种质来说,对水稻叶瘟及穗颈瘟的抗性存在差异,但是普遍较弱,而且对穗颈瘟都表现为不同程度的感病。因此,有必要利用外源抗病基因对农艺性状及米质优良的品种进行抗性改良。在此基础上,利用分子标记辅助选择,可以将抗稻瘟病基因导入目标品种中,提高品种对稻瘟病的抗病能力[3]。

稻米的品质特性主要受遗传因素的控制,同时又受到环境因素的影响,稻米各品质指标间存在错综复杂的关系[4],充分了解水稻种质的品质现状,挖掘优良种质资源,是进行水稻米质改良的关键步骤。香味是影响稻米食用品质的重要性状之一,透明度与米质呈显著相关,透明度好的品种口感也佳。在26个参试优质种质中,仅有两个品种达到一级标准,然而有趣的是,在米质品尝比较中,鹰优香占和赣929表现为米饭外观及口感都上佳,可能与这两个品种具有香味有关。因此在今后的优质稻选育中,在确保抗病性的基础上,既要注意稻米的外观品质,也要注意米质相关因素如直链淀粉含量、胶稠度、碱消值等的检测,并可以适当导入香味基因,以全面提升稻米的口感。

参考文献:

[1] 余传元.双季晚籼常规稻系谱[M]//中国水稻品种及系谱.北京：中国科技出版社,2010.

[2] 凌忠专,潘庆华,黄书针,等.水稻抗稻瘟病育种[M].福州:福建科技出版社,1990:101-102.

[3] 行璇,刘雄伦,陈海龙,等.分子标记辅助选择Pi9基因改良R288的稻瘟病抗性[J].作物研究,2016,30(5):487-491.

[4] 林建荣,石春海,吴明国.不同环境条件下粳型杂交稻稻米外观品质性状的遗传效应[J].中国水稻科学,2003,17(1):16-20.