寒地水稻纹枯病抗性鉴定指标的灰色关联分析

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  摘要[目的]明确寒地水稻纹枯病抗性鉴定的调查指标及鉴定时期。[方法]利用苗期鉴定法和成株期牙簽嵌入法分别于分蘖末期和抽穗期进行接种,并在苗期采用单株病情指数,成株期采用病级、相对病斑长度、病斑长度和绝对病斑高度为调查指标,进行抗性鉴定。[结果]分蘖末期接种的3次调查中,病级、绝对病斑高度与抽穗期第3次调查的绝对病斑长度和病级的灰色关联度呈上升趋势,且分蘖末期接种的第3次调查中这2个指标与对照指标的灰色相关度分别为0.891 2、0.888 6和0.911 1、0.903 0。这2个指标可作为抗性鉴定重要参考指标。苗期鉴定的单株病情指数与2个对照指标的灰色相关度分别为0.746 1和0.787 9,表明苗期鉴定的调查指标与成株期鉴定的结果具有一定的相关性。[结论]成株期牙签嵌入法在分蘖末期和抽穗期接种,接种后第36天调查的病级和绝对病斑高度可作为抗性鉴定和遗传分析的重要指标。苗期鉴定的单株病级指数与成株期鉴定结果具有一定的灰色关联度。
  关键词 寒地水稻;纹枯病;抗性鉴定指标;灰色关联分析
  中图分类号 S435.11 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2017)03-0174-03
  Abstract[Objective] The purpose of this study was to clear scientific and reliable investigation index and identification period for rice sheath blight resistance identification in cold region. [Method] The resistance identification was carried out in seedling stage and adult plant stage, toothpick embedding method was used in adult plant identification in the stage of late tillering stage and heading stage; the investigation indexes were seedling disease index in seedling stage and disease rank, absolute disease height, relative disease length and disease length in adult plant stage.[Result] The three investigation which were inoculated at late tillering stage, the grey correlation among disease rank, absolute disease height, relative disease length and disease length with absolute disease height, disease rank which were investigated in the third investigation at heading stage inoculation were increased, and the grey correlation in the third investigation with the check index were 0.891 2, 0.888 6 and 0.911 1, 0.903 0 respectively. And the two indexes could be used as important indexes for resistance identification. The grey correlation among the seeding disease index at seeding identification with two check indexes were 0.746 1 and 0.787 9 respectively, which showed that the investigation index in seeding identification was associated with that of adult plant stage.[Conclusion] The disease rank and absolute disease height of thirtysixth days after inoculation in adult plant identification could be used as important indexes for resistance identification and genetic analysis. There was a certain degree of grey correlation between seedling disease index in seedling stage and the results in adult plant identification.
  Key words Rice in cold region;Sheath blight;Resistance identification index;Grey correlation analysis
  水稻紋枯病是水稻生产中重要病害之一,培育抗病品种是最经济有效方式。水稻纹枯病的抗性鉴定成为水稻纹枯病抗性育种的首要任务。潘学彪等[1-5]对水稻纹枯病的抗性鉴定方法和指标进行了大量研究。其抗性鉴定方法按接种时期分为苗期鉴定和成株期鉴定,成株期接种又分为分蘖末期和抽穗期等;按照接种方式可分为撒施法[6]、外贴法[3]、注射法[7]、捆扎法[8]、牙签嵌入法[3],其中牙签嵌入法已被广泛应用[9-12]。调查指标常用的有Rush等[6]提出的0~9级病级调查体系、左示敏等[5]提出的16级叶鞘位调查标准、潘学彪等[13]提出的绝对病斑高度和相对病斑长度等。   寒地水稻由于施肥水平的提高以及纹枯病病菌寄主广泛、抗源少等原因,致使寒地水稻纹枯病发病日益嚴重,成为寒地水稻生产的上升性病害之一[14]。已有药剂防治效果不佳且造成环境污染、增加农民生产成本。因此,了解寒地水稻种质资源抗性情况及培育适合寒地种植的抗性品种已成为寒地水稻纹枯病抗性育种亟待解决的问题。寒地水稻抗性鉴定体系和发病规律研究较少[15],明确适合寒地水稻纹枯病抗性鉴定的调查指标和时期,对寒地水稻纹枯病抗性育种及遗传分析具有重要意义。
  灰色关联分析是根据变量序列曲线几何性状的相似程度来判断多变量间紧密关系的统计分析方法[16]。笔者采用灰色关联分析了水稻纹枯病抗性鉴定指标,以期为寒地水稻纹枯病抗性鉴定和遗传分析提供理论依据。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  1.1.1 种质资源材料。
  收集192份寒地水稻品种(系)及育种材料,包括不同生育期主栽品种及优良育种材料,田间管理同大田,每个品种种植2行,行长1 m;旱育秧,插秧规格为30 cm×10 cm。
  1.1.2 水稻纹枯病病菌。
  2014年采集黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所纹枯病发病植株,进行分离培养保存,参照彭绍裘等[17]的研究方法。
  1.2 方法
  1.2.1 水稻纹枯病抗病鉴定方法。
  1.2.1.1 苗期鉴定。
  (1)稻谷接种物培养基的制备。
  将稻壳和稻粒以2∶1的比例混合,用清水浸泡 24 h,然后滤去水分(以不滴水为宜),装入三角瓶,将稻谷混和物装入三角瓶的 2/3处。用外套牛皮纸的脱脂棉塞塞住三角瓶口,121 ℃高压灭菌30 min。灭菌后的稻谷接种物应以稻谷表面湿润但不结团为宜。
  (2)接种方法。
  水稻纹枯病菌接种至 PDA 培养基上培养2~3 d,切取纹枯病菌菌丝块5~10块,接入装有稻谷接种物培养基的三角瓶中,25 ℃暗培养 10~15 d,当三角瓶长满初期白色菌丝,后期深褐色的菌核时即可用于接种。暗培养期间每 2 d要轻晃三角瓶使菌丝体均匀分布在接种物上。
  将鉴定材料浸种,播种,每品种3次重复,每重复种植 10 株苗。小苗于 3.1~3.5 叶期,采用稻谷接种物接种,在每株苗的假茎两侧分别放置 1 粒稻谷接种物,注意接种物应需贴近叶鞘,以保证发病。
  在温室中利用防水塑料布铺设长槽,将接种后的营养钵均匀摆放于其间,在槽内注水以保证水分供给和棚内湿度,在槽外侧加盖铁架,铁架外覆盖薄膜,以保证温度和湿度,在日光强烈时加盖遮阳网,使接种材料处于温度25~30 ℃、相对湿度80%~85%的“微室”中。以lemont为对照,在其充分发病后立即调查。调查指标为单株病情指数,公式为单株病情指数=病斑高度/植株高度×9级。
  1.2.1.2 成株期鉴定。
  采用嵌入法分別于分蘖末期和抽穗期进行接种鉴定。
  (1)接种方法。
  参照潘学彪等[3]于1997年提出的牙签嵌入法,将木质牙签剪成长0.8~1.0 cm的小段,铺于培养皿的底部,加入适量PDA培养基,覆盖牙签厚度以0.5~1.0 cm为宜,121 ℃高压灭菌15 min,接种。在25 ℃下培养3~5 d,待菌丝密集地布满培养基时,用于田间接种,每个品种接种3株,每稻丛接种3个茎杆,并挂标签。用镊子将短牙签自上向下嵌入接种茎干第2~3叶鞘,由于这2个叶鞘不再伸长,并且接种后叶鞘抱茎状态未被改变,故植株呈自然状态。
  (2)调查时期及指标。
  接种15 d后,每隔7 d调查1次,共调查3次。调查指标为病级、病斑长度、病斑高度、株高、相对病斑长度和绝对病斑高度。
  病级参考Rush提出的9级标准并由潘学彪研究组修改的调查标准[5];
  病斑长度为以病斑变色部分上下界限间长度为标准,茎秆上所有病斑长度的加和(cm);
  病斑高度为病斑上界至土表的距离(cm);
  株高为穗顶到土表的距离(cm);
  相对病斑长度=病斑长度/株高×100%;
  绝对病斑高度=病斑高度/株高×100 %。
  1.2.2 灰度关联分析。
  将抽穗期接种3次调查和分蘖期接种3次调查的病级、病斑长度、相对病斑长度和绝对病斑高度视为一个灰色系统,根据各指标与抗病性之间的关系,分别以抽穗期第3次调查的病级和绝对病斑高度作为参考数列(X0),试验组指标所构成的数列作为比较数列(Xi),根据灰色系统理论先将各考察性状进行无量纲化处理,并按照公式(1)将原始数据标准化:
  2 结果与分析
  2.1 水稻纹枯病各调查指标差异性分析
  由表1可知,病级数、绝对病斑高度、相对病斑长度及病斑长度4个调查指标在分蘖末期的3次调查和抽穗期第3次调查中差异显著,该4个调查指标呈现不断加重的趋势,不论是分蘖末期还是抽穗期接种第3次调查(即接种后第36天)发病情况最重,变异系数最大。分蘖末期和抽穗期第3次调查的结果可作为抗性鉴定的参照指标。
  2.2 水稻纹枯病调查指标灰度关联分析
  由表2可知,抽穗期第3次调查指标病级、相对病斑长度、病斑长度与其绝对病斑高度灰色关联度分别为0.900 8、0.915 7、0.956 1;绝对病斑高度、相对病斑长度、病斑长度与其病级的灰色关联度分别为0.936 8、0.908 1、0.904 6。分蘖末期接种的3次调查中,病级、绝对病斑高度与抽穗期第3次调查的绝对病斑长度和病级的灰色关联度呈上升趋势,且分蘖末期接种的第3次调查中其灰色相关度分别为0.891 2、0.888 6和0.911 1、0.903 0。结果表明,分蘖末期第3次调查指标病级和绝对病斑高度可作为重要参考指标。苗期鉴定的单株病情指数与抽穗期接种的绝对病斑高度和病级的灰色相关度分别为0.746 1和0.787 9,表明苗期鉴定的调查指标与成株期鉴定的结果具有一定的相关性。   3 结论与讨论
  建立和完善科学的纹枯病接种鉴定体系,无论是从植物保护的角度还是抗病育种的角度都是首要进行的工作。目前,人们对南方稻区水稻纹枯病的抗性鉴定体系开展了大量研究[1-5],但水稻纹枯病的发病与其小环境的气候条件有密切关系,关于寒地稻作区的发病规律有少量报道[14-15],探索和改良出适合寒地水稻纹枯病抗性鉴定的方法和评价指标对于寒地水稻纹枯病的抗性育种和分子机理研究具有重要意义。
  该研究根据寒地气温条件将苗期鉴定法进行了改善,在温室内建立大型水槽,并将试验材料种植于营养钵中,在水槽中注水保证秧苗的需水以及湿度的提供;同时在水槽外加盖铁架,在铁架上覆盖塑料薄膜保温,中午强光下覆盖遮阳网,保证水稻纹枯病发病的最适温度及湿度。该方法简单易行、成本低,适用于大量试验材料的鉴定。
  为探索出最佳的成株期接种的调查时期,该研究在接种后15 d每隔7 d进行一次调查,调查病级、绝对病斑高度、相对病斑长度和病斑长度,第3次调查时各试验材料发病均匀,能够反映出各试验材料间差异。灰色关联分析能够客观地反映出各调查指标间关系,从调查指标来看,绝对病斑高度、相对病斑长度和病斑长度主观性误差更小,其数值变化更适于遗传定位研究,病级可作为抗性鉴定的可靠、快速调查指标。
  参考文献
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