小麦不同品种对禾谷孢囊线虫病的抗性鉴定

河南农业大学本科生毕业论文（设计）题 目小麦不同品种对禾谷孢囊线虫病的抗性鉴定学 院 植物保护学院 专业班级 2009 级植物保护 1 班 学生姓名 徐姣 指导教师 李洪连 教授 邢小萍 副教授 撰写日期： 2013 年 5 月 河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书学位论文题目 小麦不同品种对禾谷孢囊线虫病的抗性鉴定学位级别 学士学生姓名 徐姣学科专业 植物保护专业导师姓名 李洪连 邢小萍学位论文是否保密 否 如需保密，解密时间 年 月 日独创性声明本人呈交论文是在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括为获得河南农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。特此声明。学生签名： 导师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日学位论文使用授权及知识产权归属承诺本人完全了解河南农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷本和电子版本，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人同意河南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。本人完全了解河南农业大学知识产权保护办法的有关规定，在毕业离开河南农业大学后，就在校期间从事的科研工作发表的所有论文，第一署名单位为河南农业大学，试验材料、原始数据、申报的专利等知识产权均归河南农业大学所有,否则，承担相应的法律责任。注：保密学位论文在解密后适用于本授权书。学生签名： 导师签名： 学院领导签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日小麦不同品种对禾谷孢囊线虫病的抗性鉴定徐姣（河南农业大学植物保护学院 09 级植保 1 班）摘要：禾谷孢囊线虫病是近年来在我国小麦产区发病危害逐渐加重的小麦主要病害之一，已经成为黄淮冬麦区小麦生产上的重要问题。目前在河南省危害的禾谷孢囊线虫主要是Heterodera avenae 燕麦孢囊线虫和 H. filipjevi 菲利普孢囊线虫。为了筛选抗小麦禾谷孢囊线虫的小麦材料，本研究采用室内接种法，对 5 个生产上的主栽品种及 31 个抗线系列材料进行了抗性鉴定。结果表明:对燕麦孢囊线虫抗病的品种有 27 个，占供试品种的 75%，其中高抗6 个，抗病 21 个；对菲利普孢囊线虫抗病的品种有 15 个，没有高抗品种，占供试品种的41.67%，其余品种表现感病。综合抗性评价结果：没有一个品种对 2 种禾谷孢囊线虫都表现免疫；对 2 种病害均表现抗病的有抗线系列 22、13、2 等 12 个品种，占供试品种的33.33%；对 2 种病害都表现感病的有抗线系列 32、33、4 等 6 个品种，占供试品种的16.67%。供试的小麦品种中抗燕麦孢囊线虫的材料相对比较充足，而对菲利普孢囊线虫的抗性品种较少。关键词：禾谷孢囊线虫；品种；抗性；鉴定Identification on the resistance of different wheat varieties to Cereal Cyst Nematodesxujiao（Plant Protection College，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002, China）Abstract :The Cereal Cyst Nematode is a major disease to the wheat producing area in recent years in China.It has become one of the most important problem to the Huanghuai wheat area.At present,the main Cereal Cyst Nematode is Heterodera avenae and H. Filipjevi.In order to screening of wheat materials resistant cereal cyst Nematode,by using indoor inoculation method,five main varieties in the production and thirty-one resistant lines were used to indentify the resistence of Cereal Cyst Nemato .The results showed that 27cultivars (lines) showed resistance to Cereal Cyst nematode, making up 75%, One high-6, anti-21.15 cultivars (lines) showed resistance to Philip Cyst nematode, making up 41.67% and there are no high resistant varieties . The remaining varieties of flu .the result of total resistance evaluation show: there were no cultivars (lines) immune to two Cereal Cyst Nematode ; 12 cultivars (lines), such as resistant lines 22,13,2 showed resistance to these two diseases, making up33.33%;6 cultivars (lines), such as resistant lines 32,33,4 showed susceptive to the two diseases, making up16.67%. In addition, There were more materials resisting Cereal Cyst nematode , but less materials resisting Philip Cyst nematodeKeywords: cereal cyst nematode; varieties; resistance; identification1 引言小麦禾谷孢囊线虫病是我国近年来发生的一种小麦新病害，现已成为小麦生产上最具威胁性的线虫病害。其病原物为禾谷孢囊线虫（Heterodera avenae Wollenweber，1924；Cereal Cyst Nematode，CCN） ，其中危害最大的两个种是燕麦孢囊线虫（H . avenae Wollenweber，1924） 、菲利普孢囊线虫（H . filipjevi Madzhidov，1981） ，我国 1987 年在湖北省天门县首次在小麦上发现禾谷孢囊线虫病（王祖明等，1991） ，并与 1991 年正式报道其病原为燕麦孢囊线虫（陈三品等，1991；王祖明等，1991） ，2010年 Li 等在河南许昌报道发现了菲利普孢囊线虫（Li et al.，2010） 。禾谷孢囊线虫主要为害小麦、燕麦、黑麦、大麦、紫羊茅、牛尾草等禾谷类作物和杂草，病株根部形成大量“须根团” ，地上部分叶片黄化，分蘖减少，开花前后病根上可见白色发亮而后变褐的小粒状物，抑制作物生长从而影响产量。小麦禾谷胞囊线虫病自1874年在德国发现以来，目前已广泛分布于欧洲、亚洲、非洲、北美洲、南美洲及大洋洲的近40多个小麦生产国（高军等，2007） ，例如德国、法国、挪威、加拿大、日本、以色列、比利时、瑞士、印度、新西兰、伊拉克、巴基斯坦等。目前在澳大利亚、欧洲、印度、中东等地区危害相当严重（李红梅等，2010；Nicol et al.， 2003） ，在澳大利亚的维多利亚和南澳大利亚小麦受害面积 200万公顷，减产2350，严重时减产7389，年经济损失7千万美元（Nicol et al.，2003）。在我国,目前已在北京、内蒙古、河北、河南、山东、山西、湖北、江苏、安徽、青海、陕西、甘肃、宁夏等自治区、直辖市的300多个县(乡、镇)发生分布和危害，成为威胁我国小麦生产和粮食安全的重要线虫病害(peng et al.，2009；欧师琪等，2008；侯生英等，2008；彭德良等，2008；杨传广等，2008；陈新等，2009；黄文坤等，2011；侯生英等，2011；杨元永等，2010；赵杰等，2011） 。在禾谷孢囊线虫的综合治理中，选育和推广抗线虫小麦品种是最经济、安全、有效和可行的防治措施（袁虹霞等，2010） 。小麦孢囊线虫病作为土传病害，有效防控难度较大，大面积推广小麦与非寄主植物轮作在我国小麦主产区无法实施；生物防治虽然有较好发展前景，但目前还无法在生产实践中推广应用；化学杀线虫剂不仅成本高，而且易带来环境污染问题。种植抗病品种被认为是防治小麦孢囊线虫病最为经济有效的方法之一，而且已经在澳大利亚、法国等国家和地区取得了成功，如应用 Aus10894 和Festiguay 选育出对致病型 Ha13 表现抗病的品种 Katyil、Molineux 和 Kellalac，挽回了巨大的经济损失，给其它国家在防治病原线虫危害方面提供了积极参考（郑经武，1995） 。我国对小麦禾谷孢囊线虫病研究起步较晚，抗病育种工作几乎还是空白。目前，国内生产上推广的小麦品种对小麦孢囊线虫的反应多为感病，缺少抗病特别是高抗品种，因此就急需要培育高抗病的品种，本实验就是通过 5 个生产上主栽品种和 31 个抗线材料对两种禾谷孢囊线虫的抗性鉴定，筛选出具有高的抗性的品种，从而为抗病育种做贡献。在今后的研究工作中，应进一步加强国内外小麦种质资源对禾谷孢囊线虫的鉴定和评价工作，引进国外抗孢囊线虫病小麦种质资源，加快我国抗病育种工作进度，为农业生产服务。2 材料与方法2.1 试验材料 2.1.1 供试品种5 个生产上主栽品种：良星 66、石新 733、泰山 24、泰山 22、济麦 22， 及抗线系列（31 个品种） ，共 36 个品种。2.1.2 供试禾谷孢囊线虫群体燕麦孢囊线虫（Heterodera avenae） ，河南省郑州市荥阳群体。菲利普孢囊线虫（H. filipjevi ） ，河南省许昌群体。2.2 试验方法2.2.1 室内接种2012 年 7 月下旬，此时禾谷孢囊线虫完全成熟，为褐色的孢囊。在发病小麦田取土，将从禾谷孢囊线虫发病重的病田取回的土样在室内晾干，用筛子筛除大的土壤颗粒和杂质，称取 100g 干土，倒入 60 目的筛子中，用水流冲洗，在体式镜下查褐色孢囊数，并将孢囊取出，查 3 个重复，取其平均值，确定 100g 干土里的孢囊数；然后将单个孢囊压破，在显微镜下查其卵量，查 5 个重复，确定单个孢囊所含卵数。然后用已灭菌的土壤稀释混匀，使其终浓度为：许昌群体 10 个孢囊/100g 干土，郑州群体 15 个孢囊/100g 干土。2.2.2 装土与播种分别将混匀配制好的病土 100g 装入一次性纸杯（直径 8cm，高 12cm，底部用尖锥扎有 5 个进水小孔）中并压实。每品种选择催芽生长一致的健康苗株，每杯移栽 1 株，每个品种 8 个重复，用无菌土覆盖，纸杯放入 15 2温室中，定期浇水。2.2.3 病情调查90d 后调查单株白雌虫数，并分别计算每个品种的平均单株白雌虫数2.3 抗性评价方法采用相对抗性病情指数（RRI）进行评价，见表 1。RRI=1所测品种平均单株白雌虫数/对照品种平均单株白雌虫表 1 小麦品种对禾谷孢囊线虫病抗性评价标准3 结果与分析3.1 供试小麦品种对燕麦孢囊线虫（Heterodera avenae）的抗性鉴定结果由表 2 可以看出，抗性对照品种 6R6D 为抗病（R） ，相对抗病指数为 0.85，供试小麦品种中抗性最好的是抗线系列 36、37，相对抗病指数为 0.95，达到高抗水平（HR)，抗线系列品种 36、37、16、5、14、38、24、1、20、6、7、23、34、18、19 共 15 个品种抗性较好，相对抗病指数在 0.860.95 之间，与对照相比抗性更好；抗性最差的是抗线系列 4，表现为感病（S） ，相对抗病指数为 0.41。在供试的 36 个品种中，对燕麦孢囊线虫（Heterodera avenae）没有发现免疫品种，达到高抗的有抗线系列品种36、37、16、5、14、38 共 6 个，占供试品种的 16.67%，相对抗病指数在 0.90.95 之间；抗线系列品种 24、1、20、6 和主栽品种泰山 24，石新 733 等 21 个品种表现为抗病，占供试品种的 58.33%，相对抗病指数在 0.740.89 之间；对燕麦孢囊线虫中感的有泰山相对抗病指数 RRI 抗性评价 代表符号1 免疫 I0.900.99 高抗 HR0.700.89 抗病 R0.500.69 中感 MS0.300.49 感病 S0.30 高感 HS22、济麦 22、良星 66 及抗线品种 33、9、10、32 共 8 个品种，占供试品种的 22.22%，相对抗病指数在 0.520.69 之间；对燕麦孢囊线虫表现感病的有抗线系列品种 25、4 两个品种，占供试品种的 0.56%，相对抗病指数为 0.49 和 0.41。结果表明，供试品种对燕麦孢囊线虫的抗性表现不同，抗性品种居多。3.2 供试小麦品种对菲利普孢囊线虫（Heterodera filipjevi）的抗性鉴定结果 由表 2 可以看出，供试品种抗性最好的是抗线系列品种 22，达到抗病水平（R） ，相对抗病指数为 0.85，抗性最差的是抗线系列 14，表现为高感（HS） ，相对抗病指数为0.03，与对照品种 6R6D 相比供试品种对菲利普孢囊线虫的抗性较差，没有很好的抗性品种。供试的 36 个品种中，没有发现免疫和高抗的品种，表现抗病的有抗线系列品种22、25、13、2、23、17、10、32、9、24、1、21、19、8、34 共 15 个，占供试品种的41.67%，相对抗病指数在 0.730.85 之间；达到中感的品种有泰山 22、良星 66、石新733、泰山 24、泰山 22 和抗线系列 11、32、18、15、12、38、20、7 共 13 个，占供试品种的 61.11%，相对抗病指数在 0.500.66；对菲利普孢囊线虫表现感病的有抗线系列36、16、6、3、33 共 5 个品种，占供试品种的 13.89%，相对抗病指数在 0.330.49 之间；对菲利普孢囊线虫高感的品种有抗线系列 5、4、14，占供试品种的 8.33%，其相对抗病指数分别为 0.29、0.09、0.03，结果表明，供试品种中对菲利普孢囊线虫的抗性较差，没有发现免疫和高抗品种，感病品种较多，而且有 3 个品种表现高度感病。3.3 供试小麦品种对两种禾谷孢囊线虫的的抗性鉴定结果由表 2 可以看出，36 个供试品种中对两种包囊线虫均表现抗性的有抗线系列22、13、2、23、17、37、24、1、21、19、8、34 共 12 个品种，占供试品种的 33.33%，其中抗线系列品种 17 对燕麦孢囊线虫表现高抗，对菲利普孢囊线虫表现抗病，对两种禾谷孢囊线虫都有很高的抗性，可以作为很好的抗性材料；对两种孢囊线虫均表现为感病的品种有抗线系列 32、33、4 和主栽品种济麦 22、良星 66、泰山 22，共 6 个，占供试品种的 16.67%，其中抗线系列品种 4 对燕麦孢囊线虫表现感病，对菲利普孢囊线虫表现高感，对这两种孢囊线虫都很感病，基本上不能再禾谷孢囊线虫病害发生区种植该品种；其它抗线系列 25、10、9 和石新 733、泰山 24 等 18 个品种对两种禾谷孢囊线虫表现出不同的抗性，如抗线系列 5 和 14 对燕麦孢囊线虫郑州群体均表现为高抗，但对菲利普孢囊线虫许昌群体却均表现为高感；抗线系列 16、36、38 对燕麦孢囊线虫郑州群体表现为高抗，而对菲利普孢囊线虫许昌群体却表现为感或者中感。结果表明，对两种孢囊线虫均表现抗病的小麦品种较为缺乏，而且不同小麦品种对两种禾谷孢囊线虫的抗性出现了明显的差异。表 2 不同小麦品种（系）对禾谷孢囊线虫的抗性鉴定结果 燕麦孢囊线虫（H. avenae）郑州群体 菲利浦孢囊线虫(H. filipjevi )许昌群体编号 平均单株白雌虫数（个/株）SD相对抗病指数 RRI 抗性反应平均单株白雌虫数（个/株）SD相对抗病指数 RRI 抗性反应W19 72.7522.02 0.00 HS 58.1319.47 0.00 HSAK58 59.139.92 0.39 S 35.257.98 0.19 S6R6D 9.383.11 0.85 R 8.503.25 0.87 R良星 66 34.386.82 0.53 MS 21.638.99 0.63 MS石新 733 19.136.75 0.74 R 23.259.91 0.60 MS泰山 24 16.255.09 0.78 R 28.8811.79 0.50 MS泰山 22 22.258.24 0.69 MS 27.1311.95 0.53 MS济麦 22 22.3810.01 0.69 MS 20.006.41 0.66 MS抗线系列 1 8.502.20 0.88 R 14.255.26 0.75 R2 12.255.15 0.83 R 11.504.07 0.80 R3 11.633.93 0.84 R 34.8810.23 0.40 S4 42.6317.17 0.41 S 52.6314.73 0.09 HS5 5.252.71 0.93 HR 41.3812.65 0.29 HS6 9.502.88 0.87 R 30.508.05 0.48 S7 9.635.40 0.87 R 27.2511.89 0.53 MS8 11.504.17 0.84 R 15.002.39 0.74 R9 26.888.29 0.63 MS 13.254.89 0.77 R10 29.6310.54 0.59 MS 12.636.12 0.78 R11 14.386.72 0.80 R 21.507.69 0.63 MS12 11.634.90 0.84 R 26.2511.12 0.55 MS13 11.385.15 0.84 R 10.384.27 0.82 R14 5.500.93 0.92 HR 56.1317.84 0.03 HS15 12.383.89 0.83 R 24.509.13 0.58 MS16 4.383.46 0.94 HR 30.0012.01 0.48 S17 13.637.42 0.81 R 12.752.25 0.78 R18 10.133.72 0.86 R 23.387.13 0.60 MS19 10.003.16 0.86 R 15.002.88 0.74 R20 8.504.50 0.88 R 27.2511.63 0.53 MS21 11.384.90 0.84 R 14.636.46 0.75 R22 12.757.01 0.82 R 8.503.70 0.85 R23 9.134.09 0.87 R 12.635.32 0.78 R24 8.134.22 0.89 R 14.004.34 0.76 R 25 36.8811.09 0.49 S 9.882.53 0.83 R32 35.007.86 0.52 MS 21.505.83 0.63 MS33 26.259.36 0.64 MS 38.8811.90 0.33 S34 9.133.48 0.87 R 15.635.63 0.73 R36 3.501.60 0.95 HR 29.3811.88 0.49 S37 3.751.83 0.95 HR 13.135.22 0.77 R38 7.003.02 0.90 HR 27.0010.07 0.54 MS4 结论与讨论4.1 结论供试材料燕麦孢囊线虫抗性整体较好，抗病的多于感病的。表现高抗、抗的品种占总供试品种的比率较高，达到了 77.78%，而只有 22.22%品种表现感病或者中感。抗性鉴定结果表明：供试的小麦品种对燕麦孢囊线虫的抗性较好，抗燕麦孢囊线虫的抗性材料相对比较充足。供试材料对菲利普孢囊线虫的抗性整体不是很好，参加鉴定的小麦品种中，无免疫品种，无高抗品种，抗病的少于感病的。表现为抗的品种占总供试品种的比率为41.67%，其余大部分品种表现为感病、中感或者高感。抗性鉴定结果表明：供试的优质小麦品种对菲利浦孢囊线虫的抗性品种较少，表现感病的材料较多，需要进一步研究培育更好的小麦品种。综合评价结果发现，供试的36个供试小麦品种(系) 中，没有一个品种对2种病害都表现免疫；对2种病害都具有中抗及以上抗性的有1、2、8等13个品种，占供试品种的36.11%；对两种病害都表现感病的有6个品种。结果表明，目前推广的小麦品种就针对这两种病害而言综合抗性一般，表现不是很好，并且存在明显的品种性和病害性差异；由此可见以后的工作中应特别应加强抗病品种筛选。4.2 讨论与前人研究的结果不同，前人研究市场上的大部分品种都对禾谷孢囊线虫表现感病，很少有抗病的品种，严重缺乏高抗病的材料，而本实验中的抗线材料抗性鉴定结果显示，大部分品种都能表现抗病，有的还表现高抗，这说明抗线系列材料中有很丰富的抗性资源，如果能够更进一步加以研究，就能为培育高抗病的品种提供依据。供试小麦品种(系) 对 2 种孢囊线虫的抗病性存在病害种类及品种差异性。本实验抗线材料中抗燕麦孢囊线虫的品种很多，含有很丰富的抗性资源。各小麦品种抗性表现可能与基因工程育种进展密切相关。目前，国内外已经成功地将小麦近源和远源植物的一些抗性基因导入小麦遗传背景中。现阶段主要是在自然病地和室内接种条件下对已有的小麦种质资源进行抗性筛选，并没有成功挖掘和利用近缘物种的优良基因库，近年不少研究发现，小麦近缘属种中（如山羊草属，黑麦属等）存在大量抗病资源，并且已经标记和克隆出多个抗病基因，应该加强这些抗病资源的利用工作，并筛选、定位和标记更多的抗病基因，通过基因转移技术将外源抗性基因的转入小麦，培育高抗孢囊线虫病小麦品种。国内外在小麦品种对禾谷孢囊线虫抗性鉴定方面方法不尽一致，多数采用室内接种鉴定（郑经武等，1999； Nicol J 等，2009） 。本试验抗性鉴定只是在室内接种条件下一年的结果，且室内试验与田间试验因为种植条件、环境等的不同，抗性鉴定结果可能表现也会不一致，所以有必要进一步在田间病圃中进一步对供试品种进行抗性鉴定。但田间病圃法工作量较大，而且只能区分抗性（Pf/Pi1）和感病（Pf/Pi1）两种类型。侯兴松和李洪连等（2009）对小麦品种抗小麦禾谷孢囊线虫鉴定方法和评价标准进行了比较研究，结果发现虽然不同鉴定方法单株白雌虫量有很大差异，但是如果采用相对抗病指数法（RRI）进行抗性评价，鉴定结果基本吻合（侯兴松等，2009） 。本研究用相对抗病指数法进行抗性评价由于这种评价方法简便易行，无论室内或田间鉴定均可使用，而且在其他病害抗性鉴定中也有成功应用（李洪连等，1998；杨爱国等，2003） ，可以考虑作为小麦抗禾谷孢囊线虫病鉴定的主要方法之一。参考文献：1. 陈品三，王明祖，彭德良我国小麦禾谷孢囊线虫（ Heterodera avenae Wollenweber）的发现与鉴定初报J中国农业科学，1991，24（5）：89-912. 陈新，周洪友，马玺内蒙古中西部地区小麦禾谷孢囊线虫的发生分布J植物保护，2009，35(5)：114117.3. 高军，王朝华，张书敏小麦禾谷胞囊线虫病研究进展J中国植保导刊，2007，27(5)：10-13.4. 侯兴松,年高磊,孙君伟，等. 小麦品种(系)对小麦禾谷孢囊线虫抗性评方法研究A.植物病理学研究进展C. 北京: 中国科学技术出版社: 2009, 189-192.5. 侯生英，彭德良，王爱玲，等青海省小麦孢囊线虫病调查初报J青海大学学报，2008，26(5)：84866. 侯生英，王爱玲，张贵，等青海省小麦孢囊线虫病发生和分布特点J植物保护，2011，37(3)：139141.7. 黄文坤，叶文兴，王高峰，等宁夏地区禾谷孢囊线虫的发生与分布J华中农业大学学报，2011，30(1)：74778. 李红梅，上暄，彭德良.小麦孢囊线虫病概况及江苏省的发生现状与防治对策J江苏农业科学，2010(6)：1-49. 李洪连，袁虹霞，刁晓葛，等.河南小麦主要品种纹枯病抗性评价J.河南农业大学学报，1998，32(2):107-111.10. 欧师琪，彭德良，李玉，等河南郑州小麦禾谷孢囊线虫( Heterodera avenae)的核糖体基因 ITS序列和 RFLP 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