廣西玉米銹病及抗源篩選研究

[摘要] 對(duì)廣西玉米銹病致病力及玉米南方銹病病原菌夏孢子進(jìn)行研究；對(duì)廣西玉米主產(chǎn)區(qū)玉米銹病發(fā)生情況進(jìn)行調(diào)查研究；對(duì)玉米種質(zhì)資源進(jìn)行田間人工接種病原菌鑒定篩選抗源研究。結(jié)果表明，廣西玉米銹病的主要類型是南方銹病（Puccinia polysora Underw.），其致病力極強(qiáng)，接種植株平均發(fā)病率達(dá)88.3%；病原菌夏孢子對(duì)溫度敏感，萌發(fā)的最適溫度范圍在24～28℃，溫度在36℃以上不萌發(fā)；夏孢子為單胞、圓形或卵圓形，平均大小為26.82micro;m×34.46micro;m。秋玉米病情比春玉米重、石山地區(qū)玉米病情比其他地區(qū)重、外來玉米品種病情比廣西品種重。鑒定篩選出24份高抗玉米南方銹病的種質(zhì)材料。研究結(jié)果為廣西玉米南方銹病的防控提供理論依據(jù)及抗銹病育種提供抗源材料。

[關(guān)鍵詞] 玉米；銹病；調(diào)查研究；抗性玉米材料

玉米是廣西壯族自治區(qū)第二大糧食作物，常年播種面積約60萬hm2，播種面積僅次于水稻。玉米銹病在世界各玉米主產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，共有3種類型，分別是由玉米柄銹菌（Puccinia sorghi Schw.）引起的普通玉米銹病、由玉米多堆柄銹菌（Puccinia polysora Underw.）引起的南方玉米銹病和由玉米殼銹菌[Physopella zeae（Mains）Cummis Ramachar]引起的熱帶玉米銹病[1-2]。普通玉米銹病和南方玉米銹病在我國(guó)均有發(fā)生，其中南方玉米銹病主要分布在南方一些潮濕高溫地區(qū)[1]。廣西地處亞熱帶地區(qū)，溫度適中，濕度大[3-4]，比較適合南方玉米銹病的發(fā)生危害。據(jù)報(bào)道，廣西天等縣2000年秋玉米銹病暴發(fā)，發(fā)生面積達(dá)1000hm2，占全縣秋玉米面積的29.9%[5]。近年來，隨著北方雜交玉米品種大量引入廣西推廣種植，玉米銹病在廣西有蔓延發(fā)生為害之勢(shì)，已成為制約廣西玉米生產(chǎn)的一大病害。另外，玉米抗病育種的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐均已證明：鑒定篩選抗病育種材料，以其組配和選育出來的抗病雜交組合，是控制病害發(fā)生危害的經(jīng)濟(jì)、有效的根本途徑。為了深入了解廣西玉米銹病的種類和病原菌特性特征和該病害在廣西的發(fā)生情況以及玉米種質(zhì)材料的抗病性，為防控玉米銹病提供理論依據(jù)及抗銹病玉米育種提供抗源材料，筆者進(jìn)行了本試驗(yàn)研究。

一、材料與方法

1.供試材料

（1）南方玉米銹病病原菌從上一年秋季廣西玉米典型的病株上采集，經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干后置6℃恒溫條件下保存?zhèn)溆茫黄胀ㄓ衩卒P病病原菌從河北省石家莊采集獲得（隨采隨用）。盆栽玉米品種為感病材料——黃早四。

（2）抗性鑒定篩選研究的玉米種質(zhì)材料種子由中國(guó)農(nóng)科院病蟲害檢驗(yàn)室和廣西玉米研究所玉米研究室提供，共1218份。接種鑒定用的病原菌由廣西玉米研究所植保研究室提供。

2.試驗(yàn)研究方法

（1）玉米銹病致病力測(cè)定。將泥土?xí)窀煞鬯椋b盆（盆寬30cm、高30cm），在200℃高溫條件下（烘箱）消毒4h，拿出降溫后淋透水。玉米種子材料用15%粉銹寧可濕性粉劑進(jìn)行拌種后播種（種量∶藥量=100∶2）。每盆留苗1株，常規(guī)管理，在玉米6葉期用手持小型噴霧器噴霧接種，噴霧菌液濃度在100倍顯微鏡下觀察每視野有50～60個(gè)孢子，每100mL菌液加3～4滴吐溫，噴霧接種量每株7～8mL。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，每次重復(fù)20盆，設(shè)噴清水對(duì)照。接種后40d調(diào)查病株率、發(fā)病級(jí)別。病級(jí)劃分按0、1、3、5、7、9分級(jí)，0級(jí)：葉片上無病斑、無任何過敏性反應(yīng)；1級(jí)：葉片上無病斑、僅有過敏性反應(yīng)；3級(jí)：葉片上有少量孢子堆，占葉面積不超過25%；5級(jí)：葉片上有中量孢子堆，占葉面積的26～50%；7級(jí)：葉片上有大量孢子堆，占葉面積的51～75%；9級(jí)：葉片上有大量孢子堆，占葉面積的76%以上，葉片枯死。

（2）不同溫度對(duì)廣西玉米南方銹病病原菌夏孢子萌發(fā)的影響。從發(fā)病玉米田塊采集新鮮玉米南方銹病病葉，挑取夏孢子制成載玻片，將載玻片置于保濕培養(yǎng)皿內(nèi)，經(jīng)不同恒溫條件下培養(yǎng)8h（黑暗條件下）。試驗(yàn)設(shè)20℃、24℃、28℃、32℃、36℃等5個(gè)溫度處理，每個(gè)處理鏡檢100個(gè)孢子，重復(fù)3次，計(jì)數(shù)孢子萌發(fā)數(shù)[6]，計(jì)算孢子萌發(fā)率。

（3）廣西玉米南方銹病病原菌夏孢子形態(tài)特征觀察。從發(fā)病的新鮮玉米南方銹病葉的孢子堆中，挑取夏孢子制成載玻片，在生物光學(xué)顯微鏡下觀察夏孢子的形狀、大小和顏色特征；測(cè)量100個(gè)夏孢子的大小，計(jì)算夏孢子的平均大小值、大小范圍值。

（4）廣西玉米主產(chǎn)區(qū)銹病田間發(fā)生情況調(diào)查。在廣西玉米主產(chǎn)區(qū)的隆安縣、平果縣、田東縣、田陽縣、大化縣、都安縣、河池市、宜州市、來賓市、武宣縣、貴港市、橫縣、天等縣、靖西縣、德保縣、馬山縣、忻城縣等17個(gè)縣（市）對(duì)玉米銹病田間發(fā)病情況進(jìn)行了調(diào)查研究。同一品種在廣西各縣（市）發(fā)病情況的調(diào)查方法：每個(gè)縣（市）選擇2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)隨機(jī)抽3塊玉米地進(jìn)行調(diào)查。每地塊調(diào)查100株玉米植株，分別調(diào)查發(fā)病株數(shù)、發(fā)病級(jí)別。最后計(jì)算各縣（市）的平均發(fā)病株率、平均病級(jí)。調(diào)查品種：正大619。不同品種在廣西發(fā)病情況的調(diào)查方法：在廣西各地挑選一塊該品種發(fā)病最嚴(yán)重的地塊進(jìn)行調(diào)查100株玉米植株，記載群體的發(fā)病株率、發(fā)病級(jí)別。調(diào)查的品種有：安單3號(hào)、正大619、鄭單系列、雅玉10號(hào)、蠡玉9號(hào)、綠城133、迪卡008、玉富達(dá)、桂單518、玉美頭102等10個(gè)品種。田間病害病級(jí)調(diào)查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，0級(jí)：植株葉片無病斑和過敏性反應(yīng)；1級(jí)：植株葉片上僅有無孢子堆的過敏性反應(yīng)；3級(jí)：植株四分之一以下葉片有少量孢子堆；5級(jí)：植株二分之一的葉片有中量孢子堆；7級(jí)：植株四分之三的葉片有大量孢子堆；9級(jí)：植株四分之三以上葉片有大量孢子堆，葉片枯死。

（5）玉米種質(zhì)材料抗性鑒定篩選。試驗(yàn)地塊設(shè)在廣西玉米研究所病蟲害鑒定圃內(nèi)。鑒定材料采用隨機(jī)排列單行區(qū)種植，1次重復(fù)，單行區(qū)面積5.0m×0.7m，每份材料播種一行區(qū)，單株定苗25～30株，常規(guī)田間管理，以高抗材料齊319、高感材料黃早四作對(duì)照。將在低溫冷藏備用的南方玉米銹病病原菌（夏孢子）取出，在常溫下放入下部有水的容器內(nèi)回濕處理4h，然后配成孢子懸浮液，濃度為6×104個(gè)孢子/mL，加入0.02%的吐溫（v/v），充分?jǐn)嚢杈鶆颍谟衩撞牧?-9葉期時(shí)，于傍晚時(shí)分用背負(fù)式噴霧器噴霧接種，接種量為每株玉米材料約7～8mL菌液，天氣干旱時(shí)，接種后立即灌溉保濕7d，滿足其發(fā)病要求的濕度條件。在玉米乳熟期-蠟熟期進(jìn)行田間病害調(diào)查鑒定。調(diào)查時(shí)目測(cè)每份鑒定材料群體的發(fā)病情況。調(diào)查重點(diǎn)部位為玉米果穗下方的接種葉片，根據(jù)病害癥狀描述及病情級(jí)別劃分，逐份材料進(jìn)行調(diào)查并記載病情級(jí)別。根據(jù)鑒定材料田間發(fā)病程度（病情級(jí)別）確定其對(duì)銹病的抗性水平。其中1級(jí)為葉片上無病斑或僅有無孢子堆的過敏性反應(yīng)，抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為高抗（HR）；3級(jí)為葉片上有少量孢子堆，占葉面積少于25%，抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為抗病（R）；5級(jí)為葉片上有中量孢子堆，占葉面積的26%～50%，抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為中抗（MR）；7級(jí)為葉片上有大量孢子堆，占葉面積的51%～75%，抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為感病（S）；9級(jí)為葉片上有大量孢子堆，占葉面積的76%～100%，葉片枯死，抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為高感（HS）。

二、結(jié)果與分析

1.玉米銹病致病力測(cè)定結(jié)果

玉米銹病病原菌接種測(cè)定結(jié)果表明（表1），玉米南方銹病的致病力極強(qiáng)，接種植株平均發(fā)病率達(dá)88.3%，群體平均病級(jí)達(dá)7級(jí)；普通銹病的致病力極弱，平均發(fā)病率只有5.3%，群體平均病級(jí)為0.6級(jí)；對(duì)照均不發(fā)病。

2.不同溫度條件對(duì)廣西玉米南方銹病病原菌夏孢子萌發(fā)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明（表2），在20～32℃的溫度范圍內(nèi)，廣西玉米南方銹病的夏孢子都能萌發(fā)，但萌發(fā)率有所差異，其中在28℃時(shí)夏孢子萌發(fā)率最高，平均萌發(fā)率達(dá)57.7%；溫度達(dá)到36℃時(shí)，夏孢子不萌發(fā)。

3.廣西玉米南方銹病病原菌夏孢子形態(tài)特征

在生物顯微鏡下，對(duì)廣西玉米南方銹病夏孢子的形態(tài)特征觀察發(fā)現(xiàn)，夏孢子形狀為單胞，圓形或卵圓形，表面有稀疏小刺。夏孢子的顏色為淡黃色、金黃色或淡黃褐色不等。對(duì)夏孢子測(cè)量結(jié)果表明，夏孢子大小在22.8～31.3micro;m×27.9～41.2micro;m之間，夏孢子平均大小為26.82micro;m×34.46micro;m.。

4.廣西玉米主產(chǎn)區(qū)銹病田間發(fā)生情況

調(diào)查研究結(jié)果表明，廣西玉米主產(chǎn)區(qū)田間發(fā)生為害的銹病類型是玉米南方銹病，沒有發(fā)現(xiàn)其他類型的玉米銹病。廣西玉米南方銹病田間發(fā)生規(guī)律是秋玉米病情比春玉米重、石山地區(qū)玉米病情比其他地區(qū)重（表3），外來雜交玉米品種病情比廣西品種重（表4）。

5.玉米種質(zhì)材料抗性鑒定篩選

在1218份被鑒定篩選的玉米種質(zhì)材料中，表現(xiàn)為高抗（HR）的材料有齊319、X178、N223、CA091、遼2202、齊318、雙M9B-1、宗548-1521、L005、K36、遼2204、遵90110、花培09上A196、花培09上A242、85白16、LO932、A31、A67、A69、A82、A101、A110、A210、A224等24份，占鑒定總數(shù)的1.97%；抗性水平（R）的材料有39份，占鑒定總數(shù)的3.20%；中抗水平（MR）的材料有156份，占鑒定總數(shù)的12.81%；感病（S）的材料有260份，占鑒定總數(shù)的21.35%；高感（HS）的材料有739份，占鑒定總數(shù)的60.67%。

三、小結(jié)與討論

1.引起廣西玉米銹病發(fā)生流行的病原菌是玉米多堆柄銹菌（Puccinia polysora Underw.），普通銹病病原菌在廣西的致病力極弱，在自然條件下不足以侵染引起病害的發(fā)生為害，這可能與廣西的地理位置、氣候條件有關(guān)。

2.廣西玉米南方銹病病原菌夏孢子的萌發(fā)對(duì)溫度敏感，夏孢子萌發(fā)的最適溫度范圍在24～28℃之間，溫度在36℃以上時(shí)孢子不能萌發(fā)，這就是廣西玉米南方銹病在秋玉米能夠暴發(fā)流行的原因，但夏孢子萌發(fā)的最低極限溫度是多少？還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

3.廣西玉米南方銹病病原菌的形態(tài)特征與其他省區(qū)如云南、廣東、海南等差異不大，但孢子大小有一定的差別，這可能是由于地域環(huán)境、氣候條件的差異而引起的變異。至于玉米南方銹病病原菌在廣西是否有冬孢子產(chǎn)生、初次侵染源來源等問題，也有待進(jìn)一步調(diào)查研究。

4.廣西玉米南方銹病的病情秋玉米都比春玉米重，這是由廣西氣候特點(diǎn)決定的，秋季晝夜溫差大，晚上有露水，日間溫度多在24～28℃之間，很適合病原孢子的萌發(fā)侵染為害。不論是春玉米還是秋玉米，石山地區(qū)的病情均比其他地區(qū)重，這可能與石山地區(qū)的日照少、氣候陰涼有關(guān)。外來玉米品種病情比廣西品種重，這可能與外來品種含有溫帶血源有關(guān)，溫帶血源在亞熱帶地區(qū)很適宜玉米南方銹病病原菌的侵染為害。所以在引種時(shí)應(yīng)該慎重選擇抗病性較強(qiáng)的品種，以免給生產(chǎn)者帶來不必要的損失。

5.玉米種質(zhì)資源田間人工接種鑒定篩選結(jié)果表明，1218份玉米種質(zhì)材料間對(duì)玉米南方銹病的抗感性存在明顯差異，他們當(dāng)中是否有免疫的材料還有待進(jìn)一步研究確定。但表現(xiàn)為高抗、抗病、中抗、感病、高感等各種抗性水平的材料都有，且感病及高感的材料占絕大多數(shù)（82.02%）。說明這些材料要應(yīng)用到雜交育種當(dāng)中，必須通過各種方法對(duì)其進(jìn)行改良，使其去掉感病基因才行。本試驗(yàn)只進(jìn)行1次接種鑒定，沒有進(jìn)行重復(fù)鑒定，鑒定結(jié)果可能與實(shí)際情況會(huì)有出入，因此本鑒定結(jié)果僅供參考使用。

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[基金項(xiàng)目：廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目（桂科自0832217）]

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