一种基于动态敏感对照的甘蔗种质资源抗螟性田间评价方法

本发明属于农业害虫抗性鉴定，具体涉及一种基于动态敏感对照的甘蔗种质资源抗螟性田间评价方法。

背景技术：

1、甘蔗（

saccharum officinarum l.）是我国最重要的糖料和经济作物之一。螟虫是甘蔗生产中发生最普遍、危害最严重的害虫，其在甘蔗全生育期均可为害：苗期造成枯心苗，一般受害率为10%～30%，严重时高达50%以上；中后期造成螟害节或枯梢，螟害节率通常在20%以上，可导致产量损失5%～20%。广西蔗区常见的优势种群包括甘蔗二点螟（

chilo

infuscatellus snellen）、条螟（

chilo sacchariphagus bojer）和黄螟（

tetramoera

schistaceana snellen）。不同种螟虫的为害时期和为害部位存在差异，苗期枯心和后期螟害节的分别危害，使得对甘蔗种质抗螟性的评价必须同时覆盖全生育期。

2、长期以来，化学防治是控制螟虫的主要手段，但长期过量用药引发了抗药性（resistance）、再猖獗（resurgence）和残留（residue）的“3r”问题，导致生态环境恶化及甘蔗品质下降。因此，种植抗虫品种被公认为防治甘蔗螟虫最安全、经济且有效的途径。而抗虫品种的选育，有赖于对甘蔗种质资源抗螟性进行科学、准确的评价，而评价的可靠性首先取决于对比基准的合理性。

3、然而，甘蔗对螟虫的抗性是由多基因控制的数量性状，受环境因素影响显著，表现稳定性较差。现有技术中，通常采用田间自然调查法，依据苗期枯心率、中后期螟害节率和螟害株率，甚至螟害孔数等指标进行评价，调查指标多且不统一。在田间甘蔗品种（系）螟害株率的差异性往往显著较低而影响到抗螟性的有效评价。在具体操作层面，现有研究通常采用固定感虫品种（如新台糖22号等）作为通用对照，通过“参试材料被害率/固定对照被害率”计算抗性指数。然而，这类方法在实际应用中存在以下根本性技术缺陷：

4、其一，现有方法依赖固定品种作为敏感对照，其隐含假设是该固定品种在不同年份、不同地点的感虫性恒定不变，且能代表当季环境的最大虫压。但事实上，由于螟虫种群具有暴发性和波动性，不同年份、不同地点的自然发生量差异可达一个数量级以上。固定对照品种本身的被害率会随环境显著波动（即“基准漂移”）：当某一年份螟虫整体发生较轻时，固定对照的被害率偏低，导致计算出的各参试材料“抗性指数”被人为放大，造成大量材料被误判为“感虫”；反之，当虫压偏重时，固定对照被害率偏高，抗性指数被压缩，导致材料被误判为“抗虫”。这种因基准不稳导致的评价失真，使得不同批次、不同区域的鉴定结果完全不可比，严重制约了育种材料的跨年筛选。

5、其二，分级标准不统一且缺乏技术依据。现有评价体系中，抗螟性分级方法多样（如4级或5级），阈值划分往往基于经验设定（如简单以枯心率10%或15%为界），缺乏基于大样本数据统计分析的客观依据。此外，现有分级多未考虑苗期枯心与中后期螟害节在危害机制和产量损失权重上的差异，导致评价结果难以真实反映种质的综合抗性水平。

6、其三，评价指标单一，无法反映全生育期抗性。部分方法仅依据苗期枯心率评价抗性，忽略了中后期螟虫在蔗茎内部造成的隐蔽性螟害节；而仅调查螟害节率的方法，又遗漏了苗期枯心造成的有效茎数损失。这种单一指标的片面性，无法全面表征甘蔗种质在整个生长周期内对螟虫的综合抗性表现。

7、其四，调查时间窗口的确定、取样数量、重复次数、数据记录与计算流程等各环节缺乏系统性的规范整合，导致即便是同一批种质材料，由不同操作者按照不同的操作习惯进行调查，也可能得出差异显著的结论。

8、综上所述，现有技术因无法有效消除不同年份、不同地点间螟虫种群基数波动对评价结果的干扰，同时缺乏涵盖全生育期、分级标准统一的系统化评价方法，严重制约了甘蔗抗螟性种质的精准鉴定和抗虫育种的高效开展。

技术实现思路

1、鉴于上述内容，针对现有甘蔗种质资源抗螟性评价方法中对照标准不统一、分级标准不统一、评价指标不全面、缺乏标准化全流程方法的技术问题，提供一种甘蔗种质资源田间自然抗螟性的调查与评价方法。

2、为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种基于动态敏感对照的甘蔗种质资源抗螟性田间评价方法，包括以下步骤：

4、（1）以获取消除虫口基数波动的归一化基准为目的，在甘蔗苗期第一代螟虫为害稳定期和第二代螟虫为害稳定期，分别调查并记录各参试材料的枯心苗数与总苗数；在甘蔗成熟收获期，调查并记录各参试材料的螟害节数与总节数；

5、（2）根据步骤（1）的调查结果，分别计算各参试材料的第一代螟害枯心苗率、第二代螟害枯心苗率，并取二者的平均值作为苗期平均螟害枯心苗率a；以及计算各参试材料的螟害节率d；

6、（3）以同期调查中螟害率最高的参试材料作为动态敏感对照基准，分别按照公式pa = a / tsa 计算各参试材料的相对螟害枯心苗率指数，按照公式pd = d / tsd 计算各参试材料的相对螟害节率指数，其中tsa为所述动态敏感对照基准的苗期平均螟害枯心苗率，tsd为所述动态敏感对照基准的螟害节率；

7、（4）合成各参试材料的综合螟害率指数p = (pa + pd) / 2，将所述综合螟害率指数p映射至预设的非线性分级区间，输出各参试材料的抗螟性级别。

8、本发明中，进一步的，步骤（1）中，所述第一代螟虫为害稳定期位于4月中下旬，所述第二代螟虫为害稳定期位于6月中下旬，所述甘蔗成熟收获期位于12月中下旬。

9、本发明中，进一步的，步骤（1）中，所述各参试材料在同一时间、同一田块中同步调查，其中螟害率最高的参试材料被确定为动态敏感对照基准。

10、本发明中，进一步的，步骤（1）中，调查甘蔗种质资源时，参试材料不少于10个，每个材料顺序调查100～200株甘蔗中的螟虫为害枯心苗数；调查甘蔗品种区域试验材料时，每个小区重复调查3～4次；在甘蔗成熟期或收获时，每小区随机顺序调查15～30株甘蔗的螟虫为害节数和总节数。

11、本发明中，进一步的，还包括稳定性验证步骤：对初次鉴定结果为高抗、抗或中抗级别的参试材料，在次年相同生态条件下进行重复鉴定，若两次鉴定结果一致，则确认该抗螟性级别；若两次鉴定结果不一致，则以两年中最低抗螟性级别作为最终评价结果。

12、本发明中，进一步的，所述螟虫为甘蔗二点螟（

chilo infuscatellus snellen）、条螟（

chilo sacchariphagus bojer）和/或黄螟（

tetramoera schistaceana snellen）。

13、本发明还提出以上所述的方法在甘蔗抗螟性育种亲本选择或抗性品种筛选中的应用。

14、本发明还提出一种甘蔗抗螟性评价系统，包括：

15、数据采集模块，用于输入田间调查的枯心苗数、总苗数、螟害节数和总节数；

16、指数计算模块，用于执行以上所述的方法，根据所述数据采集模块输入的数据计算各参试材料的综合螟害率指数p；

17、分级输出模块，用于存储预设的非线性分级区间，将所述综合螟害率指数p与所述分级区间进行比对，输出对应的抗螟性级别；

18、存储模块，用于存储所述调查数据及评价结果。

19、本发明中，进一步的，所述分级输出模块中预设的非线性分级区间为：

20、当p ≤ 0.1时，输出高抗级别；当0.1 < p ≤ 0.2时，输出抗级别；当0.2 < p ≤0.4时，输出中抗级别；当0.4 < p ≤ 0.6时，输出中感级别；当0.6 < p ≤ 0.8时，输出感级别；当p > 0.8时，输出高感级别。

21、本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法的步骤，生成并输出各参试材料的抗螟性级别结果。

22、与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

23、（1）本发明通过以同期调查中螟害率最高的参试材料作为动态敏感对照基准，而非采用固定品种作为对照，使敏感对照的被害率能够自适应地反映当年、当地螟虫自然种群的最大为害压力。以该动态基准值为分母进行归一化处理，将各参试材料的绝对被害率转化为相对指数，有效消除了不同年份、不同地点间螟虫种群基数差异对评价结果的干扰，克服了固定对照法中因“基准漂移”导致跨年跨地数据不可比的缺陷，实现了跨年度、跨区域评价结果的可比性。

24、（2）本发明建立了涵盖苗期枯心率和成熟期螟害节率的全生育期综合评价体系，通过分别计算苗期平均螟害枯心苗率指数和螟害节率指数并取二者的算术平均值作为综合螟害率指数，全面反映了甘蔗种质在整个生长周期内对螟虫的综合抗性水平，克服了单一指标评价的片面性；同时提出了基于大样本数据统计分析的六级分级标准，通过阈值0.1、0.2、0.4、0.6、0.8的非等间距分级区间，实现了对抗螟性级别的科学划分，为育种亲本选择和品种布局提供了明确的量化依据。

25、（3）本发明设置了重复鉴定与最低级别确认的稳定性验证机制，对初次鉴定表现为高抗、抗、中抗的材料在次年相同生态条件下进行重复鉴定，并以两年中的最低级别作为最终评价结果，能够有效过滤因环境波动导致的假性抗性材料，避免了因单年环境波动导致的漏选优良抗性材料或误选假性抗性材料，确保筛选出的抗性种质资源具有可靠且稳定的抗性遗传基础。

26、（4）本发明提供了标准化的田间调查操作流程，明确了调查时间窗口、样本量和重复次数等关键参数，使不同操作者、不同批次间的调查结果具有可比性；且所述方法可通过计算机可读存储介质及系统实现自动化评价，将田间调查数据输入系统后即可自动完成指数计算、敏感对照识别、分级判定和数据存储，显著提高了大规模种质资源评价的效率，避免了人工计算和分级过程中可能出现的错误。