小麦赤霉病防控的理论和实践-浙江大学生物技术研究所

温室和田间试验发现，4个拮抗微生物对赤霉病有良好防效
90 80 70 60
Biocontrol agent treatment 50
40 30 20 10
0
Non-treatment control
CFS antifungal activity In growth chamber
In fields
灌浆后期感病导致毒素污染情况严重
2015、2016、2018年全国主产省小麦样品毒素超标
7
镰刀菌感染水稻
8
镰刀菌引起的玉米穗腐病日趋严重
9
禾谷镰刀菌引起其它作物根腐
二、病害加重发生的原因
1. 抽穗扬花期阴雨天气
徐麦30
11
日照时间（雾霾）与病害的关系
丁克坚等
病情指数
普遍率（%）
日照时间长、病害发生轻
浙江水稻恶苗病菌对氰烯菌酯已经产生抗药性
39
五、毒素防控
1. 病害有效防控是毒素防控的前提
2. 病害防控效果与毒素防控效果不完全一致
毒素合成途径
乙酰辅酶A
呕吐毒素
Kimura, et al., 2007
41
毒素合成受多种外界因子影响
By Dr. Jiang Con42g
药剂与毒素合成的关系
阿米西达能刺激赤霉病菌产生更多的毒素 氰烯菌酯能显著抑制毒素合成
60
小结： 赤霉病防控关键技术
防控策略： 预防为主、全程防控 防控技术： 优化布局、调整结构 秸秆深翻、压低菌量 推广良种、科学田管 科学用药、适时防治 及时收获、干燥仓储
赤霉病防治不完全是植保 一家的任务,需要育种、栽 培、植保共同努力。
61
赤霉病综合防控研究方向
1. 发掘新的抗病种质材料，培育高抗病品种。 2. 完善秸秆还田耕作措施、降低秸秆还田的负面效应。 3. 研究新型耕作制度下病害发生规律，加强病害预测预报研究。 4. 加快药剂更新换代，研发高效防病抑毒药剂。 5. 构建病害全程防控技术体系（品种+化防+生态调控）。
DON (mg/mg ergosterol)
5 4 3 2 1 0
DMSO
JS399-19
AZOX
43
氰烯菌酯对镰刀菌毒素有良好的防治效果
处理
病穗率 病穗率防效 DON含量 毒素抑制率 （mg/kg）
25% 氰 烯 菌 酯 16% 78.9%
0.95
150 ml/亩
CK
76%
7.46
87.3%
氰烯菌酯为什么能抑制毒素合成？
药剂（g.ml/667m2) 25%氰烯菌酯 (200 ml) 43% 戊唑醇 30 g 30%多.戊. Carbendazim 118 g 丙硫菌唑 丙硫菌唑+戊唑醇 叶菌唑
防效% 71.59 61.18 68.99 72.22 81.2 76.8
30
病菌抗药性需要关注
3-4 week
科学选药
数千份样品 结果反馈
DMSO 0.5 ppm Teb 10 ppm Teb
病菌生长两天后，低浓度药剂刺激毒素合成，
高浓度药剂抑制毒素合成
48
三唑类药剂的作用机制
Acetyl-CoA
Tebuconazole
14α-demethylase CYP51 gene
Ergosterol
49
麦角甾醇和DON拥有共同的前体
50
作用模式
31
4.3. 多菌灵抗性问题突出
省份
全省稻桩子囊壳（初侵染源）多菌灵抗性菌株比例（%） 2008 2009 2012 2013 2014 2015 2016 2017
江苏 4.9 7.1 16.6 27.4 31.3 37 43.3 36
安徽 0 0.2 2.0 2.8
6.4
8.6 13.3 9.65
为了研发绿色生物农药，分离获得5万多株纯培养微生物， 筛选获得100多株对赤霉病菌有抑制作用的拮抗微生物。
分离
筛选
拮抗病原真菌效果评价
Bacillus sp. 芽孢杆菌
Psedumonas sp. 假单胞菌
Pantoea sp. 泛菌
Burkholderia sp. 伯克氏菌
Streptomyces sp. 链霉菌
小麦赤霉病防控的理论和实践
浙江大学生物技术研究所 国家小麦产业技术体系病虫害防控功能研究室
马忠华
提纲
一、近年小麦赤霉病的发生情况 二、病害加重发生原因分析 三、病害发生规律 四、病害防控关键技术 五、毒素防控关键技术
2
一、赤霉病成为黄淮麦区的常发病害
16000
14000
13900
发 病
12000
近五年年均发病面积约9000万亩，约占小麦种植面积的25% 3
近年赤霉病症状变化多样
4
小麦赤霉灌浆后期遇阴雨天气病情迅速上升
5
灌浆后期可以二次侵染
地点 太仓 溧阳 东台 如皋 海安 金坛 浦口 丹阳 仪征 洪泽 沛县 东海 姜堰
五次取样测定麦穗带菌率（%）
91.07 47.02
20.27
10
5.41
赤霉病菌子囊壳、子囊和子囊孢子
21
赤霉病菌分子孢子：镰刀状
WT
ΔEB1
ΔCDC10
ΔEB1/CDC10
Liu et al., 2017， EM
为什么叫赤霉病菌？
Aurofusarin: Aur gene cluster (11 genes)
Liu et ai., 2015, EM; Frandsen, et al., 2006
25
2. 栽培措施：秸秆深翻、压低菌量；精量条播、避免密闭
安徽定远县农业科技园
如何大面积推广？
26
3. 开沟理墒、降低田间湿度
27
4. 合理用药、提高防效
分区施策：长江中下游、江淮、黄淮南部等常发麦区，要坚持 “主动出击”不动摇，结合“一喷三防”全面落实赤 霉病药剂防控措施。黄淮中北部、华北南部麦区，要 坚持“预防为主”不放松，一旦穗期遇连阴雨天气， 主动喷施药剂防治病害 。
17 个麦角甾醇合成基因 (5个参加FPP的合成)
Liu et al., 2019 Nature Communications
Precursor:法尼酯焦磷酸
FgTeb
14a-demethylase
DON
Tebuconazole
麦角甾醇
戊唑醇药剂保证有效用量，建议12-15克/亩
51
毒素的生物防治
44
病菌在产毒状态下形成毒素小体
45
FgMyosin-1参与DON毒素小体的形成
Tang et al., 2018， Plos Pathogens
氰烯菌酯抑制毒素小体的形成
DON毒素小体（Toxisomes）形态
DON (mg/mg ergosterol)
DMI 药剂与DON毒素合成的关系
4 3 2 1 0
面 10000 积
8848
9995
（ 8000 万 6000 亩
5372
6102 5736 5692
6171
5128
4485
4130
） 4000 2787 2674
10353 9160
7027 6022
4815
2000
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
86.79 50.72
32.35
20.88
7.1
54.38 22.81
22.99
30.77
14.3
55.36
25Βιβλιοθήκη Baidu
20.45
15.55
18.5
32.37 10.91
18.69 12.46
6.9
36.52 24.25
26.32
36.3
0
23.8 19.33
15.11
18.03
11.1
19.13 36.46
32
抗性菌株比例达10%已经严重影响药剂防效
33
多酮对多菌灵抗药菌株有强选择压力
两次使用多酮
34
多菌灵作用机制
mitosis
Carbendazim
35
多菌灵抗药机制
167
198 200
84% resistant isolates: at codon 167th
14% R-isolates:
at codon 198th
安徽 0 0.2% 2.0% 2.8% 6.4% 8.6% 13% 9.6%
18
小结： 病害加重发生的原因 1、气候变化 2、品种感病 3、耕作措施改变：
秸秆还田、玉米小麦轮作、种植密度大 4、病菌抗药性发展迅速
19
三、病害发生规律
病害侵染循环
本地作物秸秆上子囊孢子
分生孢子也是重要的初侵染源
20
Teb B1320
198 BS102 S40191 ZJU23
S2 B24 B555 B28 B50 B133 S40527 B21 ZJU60 B72 BC1 S41586 BF9 P163 B7-5 B11 BC10 B55
53
Pseudomonas sp. ZJU60
Bacillus subtilis
Pantoea sp.
鉴定拮抗菌 的活性物质
解析活性物质 研究活性物质 评价生防菌 多点田间试验明
合成途径
对作用机理 的安全性 确防病抑毒效果
54
田间试验表明，ZJU60能有效控制赤霉病及DON毒素合成
明确吩嗪-1-甲酰胺（PCN）是ZJU60的防病抑毒的活性物质 鉴定出生防菌中PCN的合成基因族
发现PCN的药靶是病菌组蛋白乙酰转移酶 明确乙酰转移酶复合体在病菌致病和毒素合成中的重要作用
急性毒性试验表明，生防菌ZJU60对大鼠低毒
58
支撑企业： 目前国内第一家生物农药上市企业-钱江生化 正在进行生防菌ZJU60产业化工作
命名通知文件
生物防治+化防的应用前景 1）对灌浆后期赤霉病有防治作用？ 2）抑制还田秸秆上的病菌积累？
23
四、赤霉病防控关键技术
全程防控
优化布局、调整结构 秸秆深翻、压低菌量 推广良种、科学田管 合理用药、适时防治 及时收获、干燥仓储
1. 抗病品种培育
抗病品种：生选6号，宁麦20 中抗品种：扬辐麦4号，扬麦17，扬麦18，扬麦19，扬麦21，镇麦 168，镇麦10号，苏麦188，苏科麦1号，宁麦13，宁麦14，宁麦 15，宁麦16，宁麦17，宁麦18，宁麦21，宁麦23 中感品种（江苏）宁麦19，宁麦22，扬麦16，扬麦20，扬麦22， 扬麦23，镇麦8号，镇麦9号，苏麦8号、淮麦26，淮麦27，淮麦 30，徐农029、徐麦30、徐麦31 中感品种（其他省份）西农511、紫麦19、郑麦9023、濮兴8号、 宛麦202、瑞华麦520、西农3517…. 等
16.13
27.08
4
29.61 27.12
10.76 19.87
15.8
13.16 27.78
28.9
8.26
1.79
33.08 27.17
24.38
16.15
0
22.26 17.13
9.657
8.032
1.66
33.25 19.35
20.35 22.06
5.43
1）扬花期潜伏侵染；2）灌浆后期遇到阴雨天气，病菌能二次感染 6
扬花78.5 20.5 扬花92% 22 扬花100% 31.5
42.5
31.76
63.52 71.76 76.47
51.76 48.23 25.88
病指
8.25
4 3.5 2.63
6.88 7.13 9.75 12.5
病指防效％
34
68 72 78.96
44.96 42.96 22.00
29
4.2 有效药剂
12
2. 我国种植的小麦品种多数对赤霉感病甚至高感
测定了3000多份小麦品种中90%对赤霉感病
13
3. 秸秆还田有利病菌大量繁殖和积累 还田秸秆生物量巨大，镰刀菌成为秸秆上主要真菌类群。
秸秆还田影响显著
秸秆种类
玉米
还田量 全量还田(旋耕) 全量还田(犁、旋)
病穗率(%) 21.7 14.6
水稻
5. 密植导致田间密闭高湿 中午时，田间仍有大量露水
6. 病菌抗药性发展迅速影响药剂防治效果
省份
全省稻桩子囊壳（初侵染源）多菌灵抗性菌株比例（%） 2008 2009 2012 2013 2014 2015 2016 2017
江苏 4.9% 7.1% 16.6% 27.4% 31.3% 37% 43% 36%
不还田对照 全量还田(旋耕) 全量还田(犁、旋)
不还田对照
10.3 13.2 10.5 9.8
丁克坚 等 病情指数(%)
13.6 8.1
4.9 6.4 4.8 4.1
15
4. 大面积小麦玉米轮作,田间周年存在病菌的寄主
2016年安徽小麦产业技术体系在太和县大面积调查发现： 玉米茬田块小麦赤霉病平均病穗率9.6%，而大豆茬仅为3.8%
2% R-isolates:
at codon 200th
Liu et al. 2010
三唑类药剂抗性风险低
测定超过10万个菌株，未发现遗传稳定的高抗菌株；但田 间麦穗上存在不稳定的低抗菌株（耐药菌株）。
37
氰烯菌酯
仅仅对赤霉病菌等少数镰刀菌有效
38
目前没有检测到赤霉病菌对氰烯菌酯产生抗药性，但存在高抗性风险。
适期防治：在小麦齐穗期至扬花初期主动用药，错过防治适 期，药效很差。
科学选药，足量用药：流行年份需要2次防治。 28
4.1 药剂防治适期 （见花打药）
用药时 间
4月27日
4月29日 5月1日 5月3日
5月5日 5月7日 5月9日 对照
生育期
病穗率％ 病穗率防效％
抽穗58.5% 29
抽穗100% 15.5 扬花6% 12 扬花37.5% 10