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【中国科学报】抗性新品种让油菜根肿病几近“除根”
发布时间:2016-04-21

核心提示: “中国杂交油菜之父”、中国工程院院士傅廷栋领衔的华中农业大学油菜研究团队为这一难题的解决拿出了新的方案——以抗根肿病新品种作为防治的“利器”。

■本报记者 胡璇子 通讯员 彭翠楠 蒋博

抗病品系与对照田间的发病情况 张椿雨供图

在我国,对于重要的油料作物、十字花科芸薹属作物——油菜来说,根肿病近年来有加速蔓延的态势。

“中国杂交油菜之父”、中国工程院院士傅廷栋领衔的华中农业大学油菜研究团队为这一难题的解决拿出了新的方案——以抗根肿病新品种作为防治的“利器”。

近日,油菜抗根肿病新品种选育与应用现场观摩会与综合防控交流会在湖北省枝江市举行。在示范点,与会专家们观察了该研究团队培育的抗病新品系在疫区的长势,并随机取样进行了鉴定。专家组的鉴定结果表明:抗病新品系ZHE-226抗病率达100%,其在根肿病抗性方面处于国内领先地位。

“选育抗性品种才是最有效、最经济的根肿病解决方案。”全国农机推广中心油料处处长王积军评价道。

根肿病:芸薹属作物界的顽疾

根肿病,是专性寄生于芸薹属作物的一种具有很强传染性的世界性土传病害。一直以来,传统的农业防治很难奏效,换言之,根肿病“可防不可治”。

自1873年俄罗斯首次发现根肿病以来,根肿病已扩散至全世界各芸薹属作物产区,包括欧洲大部分国家、澳大利亚、加拿大、日本、韩国和中国等。

芸薹属作物感染后,通常会出现小苗枯死、或者成株期植株生长迟缓、矮小的症状,外叶常在中午萎蔫,后期外叶发黄枯萎,有时全株枯死。

据统计,澳大利亚维多利亚地区,甘蓝栽培面积的70%受该病的危害;2011年统计结果显示,韩国大白菜各大主产区均受到根肿病的危害,年危害面积达到总种植面积的38%,经济损失达1255亿韩币。

为什么根肿病成为芸薹属作物的痼疾?

“病原菌存活时间长,在土壤中存活寿命长达10年以上,”华中农业大学植物科学技术学院教授张椿雨向《中国科学报》记者解释道,“病菌主要以流水、带病种苗运输和农事操作等方式进行传播,因此传播速度快。”

这就意味着,根肿菌可通过附着在农机具和运输工具的表面进行近距离或远距离传播,随着农业机械化程度的提高,根肿菌的传播更为快速。

近年来,根肿病已开始严重威胁到我国芸薹属作物主产区的正常生产。据不完全统计,全国发病面积至少在3500万亩(其中油菜面积3000万亩)以上,平均产量损失达20%~30%,严重田块产量损失达60%以上。

四川省是我国油菜根肿病第一大病区,发病面积超过300万亩。随着机械化程度的不断提高,该病害正在不断向四周迅速辐射,导致湖北(宜昌、荆门、荆州)、云南、贵州、陕西、湖南、安徽等地均有不同程度分布。

治本且经济的解决方案

如何遏制根肿病的蔓延?如何根治这种芸薹属植物的传染性疾病?傅廷栋提出,应该从源头杜绝病害。

据了解,油菜经无病苗工厂化培育后机械化移栽,对根肿病的抑制率可达95%,亩平需增加近70元成本;移栽、直播时配合施用氰氧化钙,可以使土壤pH值明显提高,pH值达到7.2后,就基本可以抑制病菌为害,但周期较长,每年亩平增加近60元成本。如使用化学药剂防控,一是每亩花费在200元以上,二是效果有限,且对水源和土壤有污染,造成环境恶化。

相比之下,种植抗根肿病品种,是防治根肿病最根本、最经济的途径之一。

但是,我国在抗根肿病资源的创新和利用,尤其在抗病新品种选育方面还比较滞后。几年前,傅廷栋防患于未然地指出,生产上缺乏有效防控措施,特别是缺乏油菜抗病品种,根肿病在我国油菜主产区有大爆发的趋势,如不尽早采取有效措施,必将会给我国油菜产业造成重大危害。

也是从那时起,傅廷栋开始指导研究团队进行油菜抗性新品种的选育。

“国际上的一些研究机构通过对白菜、甘蓝、油菜等资源进行大量筛选后获得了一些宝贵的抗病资源,其中芜菁中含有的抗病位点最多,在抗病育种中应用也最为广泛。”张椿雨说。

张椿雨与沈阳农业大学教授朴钟云展开合作,在芜菁上找到了抗根肿病的材料,经过与“华双5号”的多次杂交、回交及自交,培育出含油量达40.27%、硫甙含量为20.78μmol/g、芥酸含量为1.39%的正常的抗病新品系ZHE-226。

实验表明,油菜抗根肿病新品系 ZHE-226对安徽黄山,湖北枝江、恩施巴东等根肿病区的生理小种均表现为由单基因控制的显性抗性。

在枝江市示范点,专家组对抗病新品种随机抽样并进行了鉴定:抗病新品系ZHE-226共311株,抗病株311株,抗病率100%;对照品种华航901共407株,病株406株,发病率99.75%。专家组认为:该新品系对根肿病表现为免疫抗性,在根肿病抗性方面处于国内领先地位,它的创新与选育为我国油菜根肿病抗病育种提供了有效资源,在根肿病发病区域具有示范推广价值,并对抵抗根肿病的发展蔓延具有重要意义。

期待更多抗病品种

芸薹属作物是我国农作物中最为重要的作物种类之一,其年种植面积达3.75亿亩——其中芸薹属蔬菜(包括大白菜、甘蓝等)2.73亿亩,种植面积占蔬菜总面积的40%;油菜面积1.02亿亩,为我国提供自给食用油部分的40%。

虽然目前根肿病已经威胁到我国油菜产业的发展,但是,张椿雨表示,只要在不断加强根肿病抗病遗传及抗病分子机制等方面研究的基础上,系统地开展油菜抗根肿病品种的培育工作,就能从根本上消除根肿病给油菜产业健康发展带来的威胁。

油菜新品种ZHE-226的成功选育只是开始,华中农业大学油菜团队已经瞄准了下一步的目标。

“由于根肿病菌生理小种具有多样性,而单基因抗病材料又具有很强的小种特异性,因此长期种植单基因抗病品种将导致其抗性丧失。”张椿雨说,只有进行多抗病位点聚合育种,培育对根肿病多个生理小种同时具有抗性的优良油菜品种,才能从根本上解决根肿病对油菜生产的持续危害。

“由于芜菁(ECD04)含有多个不同的抗病位点,根据我们的接种结果来看,其对根肿菌多个不同的生理小种均表现出较强的抗病能力。”张椿雨说,“我们在前期研究中还同时获得了含其他不同抗病位点的油菜近等基因系,这将对我们今后的抗病位点聚合育种打下扎实的基础。”

王积军表示,希望未来各部门通力合作,尽快形成一套以育种为主,与栽培、植保、土肥、机械相结合的油菜根肿病综合防治策略。

《中国科学报》 (2016-03-30 第6版 科研)