农作物抗病虫性鉴定技术创新与应用研究进展

张 鸿，李其勇，李洪浩，卢代华， 向运佳，杨晓蓉

(1.四川省农业科学院，成都 610066; 2.四川省农业科学院植物保护研究所，成都 610066)

农作物病虫害是我国的主要农业灾害之一，主要包括真菌性病害、细菌性病害、病毒病、线虫病等侵染性病害，以及昆虫、螨类等虫害。全国农技中心对2022年全国农作物重大病虫害发生趋势进行分析指出，预计小麦、水稻、玉米、马铃薯等主要粮食作物重大病虫害呈重发态势，全国发生面积达1.35×108hm2次[1]。病虫害大范围发生往往给农业生产带来巨大损失，据统计全球农作物每年因为病虫害导致的产量损失在11%～30%[2]，此外还会产生一些有害毒素威胁人、畜健康[3-5]，并且农药的使用亦会污染环境威胁食品安全。四川省农业病虫种类多、传播强、危害大、防控难[6]，而选育和推广农作物抗病虫品种是病虫害防治最经济、最有效和最根本的措施，这必须要以科学的抗病虫性鉴定技术来提供支撑。“十三五”期间开展了主要农作物抗病虫性鉴定技术创新与应用研究，围绕我省主要农作物抗性鉴定新方法与新技术研制、病虫致害性变异监测、作物抗源筛选与创制、作物抗性评价与利用等方面研究工作取得了显著成效。

1 研制了一批主要农作物抗病虫性的鉴定新方法与新技术，为作物抗病虫性育种提供技术保障

研制了水稻抗稻曲病、稻瘟病和纹枯病、小麦抗赤霉病和白粉病、玉米抗黄曲霉穗腐病、油菜抗根肿病、马铃薯抗晚疫病、茄子抗绵疫病等轻简化鉴定技术9项。油菜抗黑胫病、大豆抗花叶病毒病、柠檬抗黄脉病、羊肚菌抗白霉病等新病害抗性鉴定技术4项。水稻抗南方水稻黑条矮缩病、稻瘟病、纹枯病和白叶枯病以及油菜抗菌核病和根肿病的多抗性鉴定技术2项。研发了新鉴定装备水稻稻瘟病旋转喷雾接种台和玉米黄曲霉菌接种钉2项。稻曲球厚垣孢子菌土、油菜黑胫病菌悬浮液、大豆花叶病毒SC3和SC7等4种新接种体。其中，油菜根肿病水培根毛侵染检测技术实现了室内水培条件下油菜抗根肿病鉴定，检测效率大幅提高。在国内首次制定颁布了《茄子抗绵疫病室内鉴定技术规程》(DB51/T2604-2019)[7]，有利于规范化、标准化开展茄子抗病育种研究。

2 开展主要农作物病虫致害性变异监测，明确了四川省重大病虫致害性动态

“十三五”期间，对稻瘟病菌、小麦条锈病菌和白粉病菌、玉米大斑病菌和穗腐病菌、马铃薯晚疫病菌、辣椒疫霉菌、茄科青枯病菌、茄子黄萎病菌等3451株各类病原菌的致害性开展了监测，对318份水稻资源开展了飞虱地理种群抗性测定，共形成监测报告35份。

“十三五”期间通过对四川省不同生态稻作区稻瘟病取样分析，鉴定出7群45个小种，种群分析表明，四川省稻瘟病菌种群结构从“十二五”期间的单一优势种群转变为多种群且呈多样化发展趋势。对四川不同稻瘟病区毒性测定结果表明，全省稻瘟病菌对Pi2和Pik位点的毒力频率相对较低，目前仍具备一定的利用价值。水稻飞虱致害性监测表明飞虱主要生物型为Ⅱ型，地理种群致病性差异明显。

四川小麦条锈病的优势致病类群为Hybrid46致病类群和贵农22致病类群，优势生理小种为条中32号和条中34号。在病菌毒力频率研究方面，27个四川小麦生产品种中有17个能够感染西藏大麦分离菌株，有15个青稞品种能感染西藏小麦分离菌株，病菌毒力频率为3.23%～65.63%，表明小麦、大麦之间条锈病菌流行界限已经被打破。

对486株玉米大斑菌菌株用鉴别寄主法进行生理小种鉴定，共鉴定出15个小种，结果显示西南地区玉米大斑病生理小种组成复杂，3号、2号有上升趋势。对1308株玉米穗腐病菌株进行监测分析发现，以拟轮枝镰孢菌为优势病原菌，占比39.0%，禾谷镰孢菌次之，占比29.1%，层出镰孢菌、尖孢镰孢菌等其他镰孢菌占27.6%。5年监测结果表明拟轮枝镰孢菌分离频率在30.6%～43.2%之间，禾谷镰孢菌从10.3%逐年上升到38.4%，呈现逐渐加重的趋势。对696株穗腐病菌株进行分析发现，随海拔升高，优势菌株从拟轮枝镰孢菌过渡为禾谷镰孢菌，导致穗腐病类型组成发生变化，品种抗性监测结果表明，高海拔以禾谷镰孢菌穗腐病为主，低海拔以拟轮枝镰孢菌穗腐病为主。

从四川省各马铃薯主产区采集分离471株马铃薯晚疫病菌，按区域选择代表性马铃薯晚疫病菌462株进行交配型测定，结果表明传统交配型A1有103株，发生频率为22.29%，致病疫霉全球流行后产生的A2交配型有96株，发生频率为20.78%，新发现的自育型有263株，发生频率为56.93%，不同地区间马铃薯晚疫病菌交配型存在一定差异。总体而言，马铃薯晚疫病菌主要以自育型为主，2020年采集的马铃薯晚疫病菌中未发现自育型，经测定全部为A2型，显示出由自育型向A2交配型转变的趋势，对于A2型是否可变异产生卵孢子有待进一步研究。对晚疫病菌进行甲霜灵敏感性测定表明，甲霜灵高抗菌株发生频率为77.34%，在四川各马铃薯产区均有发生，中抗菌株发生频率为17.24%，敏感菌株发生频率为5.42%，由此可见，我省马铃薯晚疫病甲霜灵高抗菌株发生较普遍，在实际生产中必须加强马铃薯晚疫病菌甲霜灵用药管理，开展抗药性治理。

初步明确了辣椒疫霉菌、茄科青枯病菌、茄子黄萎病3种病原菌的致病类型，辣椒疫霉菌交配类型主要以A2型菌株为主，且新出现1个生理小种，我省青枯病菌均属于演化型Ⅰ型，以序列变种14和17为主，茄子黄萎病菌株均为非落叶型，这些研究结果可为后续病原菌致病力研究并提出相应防控策略提供理论依据。

3 筛选与创制了一批主要农作物抗源，为抗病虫性育种提供了重要的抗性材料支撑

共筛选到优异抗源22份，包括：3份同时抗稻瘟病和稻曲病材料，分别为BICO BRANCO::IRGC 38994-1、IR 60080-46 A::IRGC 117396-1、KHAO DO NGOI::IRGC 29772-1；2份高抗南方水稻黑条矮缩病的水稻材料，为106A和旌香1A；8份抗纹枯病的玉米材料，包括巴816、白马牙等；3份高抗晚疫病的马铃薯材料，分别为85、C39和C33；以及3份高抗根肿病的油菜材料、 1份抗花叶病毒病的大豆材料、1份抗青枯病的番茄材料和1份高抗霜霉病的黄瓜材料。

创制优异的水稻多抗资源2份(泸恢317和荃优2115)、小麦抗赤霉病和白粉病资源2份(L987和L962)。其中，创制的泸恢317 对60个稻瘟病菌株中的56个表现抗性，抗谱达到93.33%，田间颈瘟抗性为5级，中抗稻瘟病，抗南方水稻黑条矮缩病，为抗(耐)5虫2病的恢复系。该材料是四川省第一个通过省级鉴定的抗螟虫恢复系，与生产上应用的水稻恢复系有明显区别。荃优2115对稻飞虱表现为抗，稻纵卷叶螟危害后卷叶率和二化螟为害后枯心率和白穗率均小于5%。

通过资源筛选和评价，将兼抗白背飞虱和褐飞虱材料HN12-239及糯稻N-2，分别与高感虫材料TN1杂交，获得HN12-239 F6 RIL家系苗期兼抗白背飞虱和褐飞虱的家系有5个。将含有Yr15、Yr5等抗性基因的小麦抗源材料与川麦42杂交，在病圃逐代选择到对新流行的CY34毒性类型的农艺性状稳定的小麦材料15份，但育成材料是否含有其他抗性基因，有待进一步分析。

4 主要农作物抗性评价与利用进展突出，为全省抗性品种选育审定和品种布局提供了科学依据

“十三五”期间，完成了32.04万份育种材料的抗性评价，包括水稻31.2万份、小麦1433份、玉米2658份、油菜2301份、马铃薯157份、大豆230份、蔬菜1480份等作物育种材料的抗性鉴定与评价，为育种家开展抗性品种选育提供了技术支撑。

完成了4608个(次)区试组合抗性鉴定，其中3540个(次)水稻对稻瘟病，131个(次)小麦对条锈病、白粉病和赤霉病，672个(次)玉米对大斑病、小斑病、纹枯病、丝黑穗病、茎腐病、穗腐病，57个(次)油菜对菌核病和病毒病，71个(次)马铃薯对晚疫病，137个(次)大豆区试组合对病毒病的抗性鉴定，5年来累计淘汰高感水稻新品种679个(次)、玉米组合61个(次)、油菜组合34个(次)，为全省品种审定严把抗病关提供了依据。

完成了2835个农作物推广品种的抗性监测，其中水稻1775个(次)、小麦253个(次)、玉米150个(次)、油菜479个(次)、马铃薯85个(次)、黄瓜45个(次)、辣椒48个(次)，为品种的持续利用和退出提供了依据。

建立抗性品种布局示范基地66.67hm2以上，主要作物病虫害的控制效果比常规品种提高70%以上，抗性品种示范区比常规品种增产5%～8%，农药减施50%以上。

与“十二五”期间相比，“十三五”的研究工作内容更丰富、研究方法特点更明显。在作物上，涉及的作物为我省优势特色产业，共9大作物，与“十二五”期间相比，保留了水稻、小麦、玉米、油菜、马铃薯、蔬菜等我省主要粮经作物，同时，取消了棉花，增加了大豆、柑橘和羊肚菌，在蔬菜中以茄果类为主，在黄瓜的基础上增加了辣椒。在病害上，共选择主要病虫害有27种，比“十二五”增加了小麦赤霉病，玉米的穗腐病以及灰斑病，油菜的病毒病、黑胫病，大豆花叶病，马铃薯病毒病，辣椒疫病和炭疽病，柑橘黄脉病，羊肚菌白霉病等11种病虫害。在鉴定方法上，突出新病害鉴定、轻简鉴定、多抗性鉴定。

五年来，获得科技成果12项，其中四川省科技进步奖一等奖3项、二等奖5项，参编专著4部，授权发明专利10件、实用新型专利22件，制定四川省地方标准2项，发表论文67篇。选育了一批抗病虫品种，每667m2直接挽回粮食损失50 kg、减少农药施用量200 g、减少农药投入6.0元，累计挽回粮食损失125×108kg，新增产值200×108元，减少5×104t的农药在农田环境的释放，经济生态效益极为显著。