玉米南方銹病發生溫度范圍測定

楊 雪，丁小蘭，何增磊，馬占鴻＊

（1.中國農業大學植物病理學系，北京 100193；2.中國檢驗檢疫科學研究院，北京 100123）

玉米南方銹病是由多堆柄銹菌（PucciniapolysoraUnderw.）引起的一種氣傳性病害。主要危害葉片和葉鞘（也可侵染苞葉），受害葉片兩面產生大量的孢子堆，影響葉片光合作用并造成葉片枯死，進而降低玉米產量。中度發病的田塊減產10%～20%，感病較重的達到50%以上，部分田塊可能絕收［1］。南方銹病在世界各地均有發生，主要分布在非洲、東南亞、大洋洲、美洲中南部等熱帶、亞熱帶玉米種植地區；在我國，南方銹病首先在臺灣和海南發現，隨后在我國南部夏玉米種植地區發生，近年來隨著全球氣候變暖逐漸呈現由南向北擴展蔓延的趨勢［2］（圖1為南方銹病目前在我國的分布情況）。在我國，僅臺灣有報道南方銹病病菌可以以冬孢子侵染玉米植株越冬；在海南、廣東、廣西、云南等南方濕熱地區，由于冬季氣溫較高，夏孢子可以在當地侵染越冬并成為第二年的初侵染來源；而我國廣大非越冬區的初侵染源則來自南方通過高空遠距離傳播的夏孢子。南方銹病的發病需要高溫高濕的環境條件，其中溫度是病害發生的重要影響因子之一。明確玉米南方銹病的發病溫度范圍，以此為基礎輔之以物種分布預測軟件CLIMEX 進行該病害的地理區劃對于病害預防有著重大意義。

有關玉米南方銹病與溫度關系的研究，前人多是通過病原菌（即多堆柄銹菌）夏孢子萌發試驗來測定夏孢子萌發的適宜溫度范圍以及最適溫度范圍。段定仁［3］的夏孢子萌發試驗表明，該菌夏孢子萌發適溫為26～30 ℃；阮義理等［4］的試驗表明，該菌夏孢子萌發最適溫度為26 ℃，夏孢子萌發上限溫度為34 ℃；胡務義等［5］的試驗表明，夏孢子萌發適溫為22～30 ℃，最適溫度為26～28 ℃；李石初等［6］的試驗表明，夏孢子萌發適溫為20～32 ℃，28 ℃為最適溫度，36 ℃時不萌發；這些研究均沒有得到夏孢子萌發的下限溫度，這成為后續研究者需要解決的一個問題。而對于該病害發病溫度范圍的測定多是基于田間氣象數據統計所得。胡務義等［7］根據浙江省淳安縣植保站3年來多點觀察得出該病發生的溫度范圍為26～28℃，日均氣溫低于22℃或高于33℃均不利于該病流行；但這些研究結果隨機性較大且不夠精確，若要明確發病溫度范圍就需要對溫度進行嚴格控制，對發病情況做系統性研究。由于病害往往是寄主與病原物互作的結果，它們彼此影響，導致發病所需的環境條件往往與病原物單獨生長所需的環境條件不一致，因此，本研究將此種互作因素考慮在內，進行多堆柄銹菌的接種培養試驗，測定不同溫度下的發病情況，以精確地確定發病溫度范圍和最適溫度范圍。

圖1 南方銹病在我國的分布情況Fig.1 Distribution of southern corn rust in China

1 材料與方法

1.1 病原菌

1.2 供試玉米材料

選取生產上的主流以及高感品種‘鄭單958’作為供試玉米材料。待玉米生長3～4葉期進行多堆柄銹菌的接種。

1.3 試驗方法

1.3.1 接種方法

從發病的玉米葉片上收集夏孢子粉，配成濃度為1×104個／mL的孢子懸浮液。首先將3～4葉期玉米下部的3片葉片用溶有Tween-80的蒸餾水（每100mL中加入3～4 滴Tween-80［8］）潤濕；然后將孢子懸浮液均勻地噴在葉片上；最后套袋黑暗保濕24h并置于不同溫度的光照培養箱中培養。

1.3.2 溫度梯度的設定

發病溫度上限和下限的確定：首先以35 ℃為起點，以5 ℃為梯度依次遞減直至找到發病溫度下限。然后以2 ℃和1 ℃為梯度進一步精確發病溫度上限和下限。

發病最適溫度范圍的確定：在發病溫度上限和下限測定過程中初步確定發病最適溫度T，以T 為起始溫度，以2 ℃和1 ℃為梯度遞增和遞減，觀察各個溫度下的發病情況，進行病害定級以及病株率、病葉率、綜合病情指數［9］的測定，進而確定出發病最適溫度范圍。

試驗處理：在進行發病溫度上限和下限的確定過程中，每個溫度3個重復，每個重復設3株玉米（9片葉片），觀察各個溫度下的發病情況，計算病株率和病葉率；在進行發病最適溫度范圍的確定過程中，每個溫度3個重復，每個重復設30株玉米（90片葉片）。

1.3.3 多堆柄銹菌的接種培養條件

雨水箱涵施工技術作為城市道路工程建設的關鍵所在，需按照實際的工程施工情況全方位對城市排水工程進行綜合分析。根據施工城市的環境、氣候、降水特點和降水量等，將雨水箱涵的施工預備工作落實到位。嚴格按照施工標準及要求緊抓施工重點，使施工質量進一步提高。本文主要針對該技術在城市道路中的運用進行探討。

應用CLIMACELL 707L 型號溫箱中的Program 4，L∥D＝9h∥15h，光照強度為24 000lx，風速為40%，RH 為80%，循環數為無窮；溫度的設置按試驗要求進行。

1.3.4 病害分級標準

參考石潔等［10］的分級標準進行病害分級。

1.3.5 綜合病情指數

綜合病情指數＝單株病斑數（侵染幾率）×相對產孢量×病斑大小；

單株病斑數：從30 株發病植株中隨機選取15株作為樣本。首先隨機計算5個單位面積（cm2）上孢子堆的平均數量；然后根據單株發病葉片面積估算單株玉米上的平均孢子堆數量。

相對產孢量：將隨機選取的15株樣本平均分為3組作為3個重復。首先從每個重復的每株玉米上刮取4個孢子堆上的夏孢子（共20個孢子堆）配成1 mL的孢子懸浮液；然后測定1μL 孢子懸浮液中的夏孢子量，進而推算1 mL 孢子懸浮液中的夏孢子量，最后換算成單個孢子堆的產孢量即為相對產孢量，最后求出平均相對產孢量。

病斑大小：在隨機選取的15株樣本上各取3個孢子堆測量孢子堆大小，然后計算平均值。

2 結果與分析

2.1 發病溫度上限和下限

以5℃為梯度的接種試驗表明15℃和30℃分別為發病的下限溫度和上限溫度；以2 ℃和1 ℃為梯度的接種試驗表明15 ℃和31 ℃分別為發病的下限溫度和上限溫度；據此做出玉米南方銹病的發病溫度范圍為15～31 ℃的判斷。綜合考慮各溫度下病株率、病葉率、發病快慢以及發病面積初步確定25 ℃為發病最適溫度T。試驗結果見表1。

表1 不同溫度下南方銹病的發病情況Table 1 The occurrence of southern corn rust at different temperatures

2.2 發病最適溫度范圍

以25℃為起始溫度，以2℃和1℃為梯度上下浮動，觀察比較病情嚴重程度，結果表明，玉米南方銹病的發病最適溫度范圍為24～27℃。試驗結果詳見表2。

表2 發病最適溫度測定結果1）Table 2 The optical temperature for occurrence of southern corn rust

Levene’s檢驗結果顯示P值為0.051 1＞0.05，說明各溫度處理下的平均綜合病情指數的方差具有同質性。對發病最適溫度范圍測定結果用SAS 8.0進行方差分析，結果顯示F值為60.57，P值小于0.000 1，說明溫度對玉米南方銹病的平均綜合病情指數可產生顯著影響。LSD 多重比較結果顯示，27 ℃下平均綜合病情指數最高，與其他溫度有顯著差異，發病最重，其次為25 ℃和24 ℃，平均綜合病情指數也較高。說明24～27 ℃是玉米南方銹病發病的最適溫度范圍。而23 ℃、28 ℃和29 ℃下平均綜合病情指數均較低。

3 結論與討論

本試驗明確了玉米南方銹病的發病溫度范圍為15～31℃，其中最適發病溫度為24～27℃。試驗還對前人的研究作了補充，得出了發病下限溫度為15℃。

將試驗結果作為初始參數導入CLIMEX 軟件中，通過反復調試軟件中的各個參數值做出南方銹病的最優分布預測圖。借助分布預測圖輔之以當地的氣象條件即可預測病害在某一時間、某一地點發生與否，為病害的預防工作提供參考。

本研究充分考慮了寄主與病原物互作這一因素，研究南方銹病發病的溫度要求，而不是單純研究多堆柄銹菌夏孢子萌發的溫度要求。如此可以更為準確地闡述病害與溫度的關系，試驗結果具有更高的實踐參考價值。

本研究在確定病害發生的溫度要求的過程中采用系統的控制變量法，相比于前人的統計分析方法更為準確，其測定結果不會受到其他環境因素的影響，結果真實地反映了病害與溫度的關系。

但是由于溫度條件只是影響發病的重要因素之一，因此，在應用試驗結果進行病害發生預測時，還需要綜合考慮其他的影響因素（如空氣濕度、寄主抗性等等）。

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