河南省玉米小斑病菌生理小種鑒定及致病力分化

摘要：2013年從河南省4個地區采集玉米小斑病標樣，對分離出的140個玉米小斑病菌菌株進行了生理小種鑒定和群體結構分析。結果表明，河南省玉米小斑病菌有T、C、S、O等4種生理小種，但各小種在地區間的分布存在差異，其中，O小種是河南省各玉米產區小斑病菌的優勢小種，且在豫南分布最廣泛，其次是C小種和S小種，T小種的比例最小。O小種具有不同致病力，強致病力菌株的出現頻率較弱致病力菌株高，強致病力菌株主要分布在豫南地區，弱致病力菌株主要分布在豫北地區。

關鍵詞：玉米小斑病菌（Bipolaris maydis）；生理小種；鑒定；致病力

中圖分類號：S435.131.4+9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1603-03

玉米小斑病為我國玉米產區重要病害之一，在黃河和長江流域的溫暖潮濕地區發生普遍而嚴重[1，2]。近幾年，由于抗病品種的單一化大面積種植以及全球氣候的變暖，玉米小斑病逐漸成為河南省玉米生產中的重要病害之一，一般造成減產15%～20%，嚴重的減產達50%以上，甚至無收。小斑病菌有明顯的生理分化現象，鑒于玉米品種的細胞質類型分為T型、C型、S型和正常N型4種，按照對不同細胞質的專化性，通常把小斑病菌也分為T、C、S和O等4個小種。20世紀70年代，國際上報道玉米小斑病的O、T兩個小種[3，4]，我國于1974年提出玉米小斑病菌存在生理分化現象。1979年朱賢朝等[5]提出我國的玉米小斑病菌存在與美國類似的O、T這兩個生理小種，并且認為T型小種在我國廣泛存在。1981年羅畔池等[6]提出將中國的玉米小斑病菌劃分為16個生理小種。1982年黃梧芳等[7]將我國的玉米小斑病菌分為6個小種，1989年魏建昆等[8]證實中國存在C小種。2005年孔令曉等[9]鑒定了河北省玉米小斑病菌生理小種，2010年王利智等[10]對云南玉米小斑病菌生理小種進行了鑒定，研究表明玉米小斑病菌生理小種O、C、S和T小種均有分布，O小種是優勢小種。河南省玉米栽培面積大，小斑病發生嚴重，有關病菌生理小種的組成和結構目前還不清楚。為了指導玉米抗病育種和品種布局，本研究開展了河南省玉米小斑病菌生理小種的鑒定研究及群體結構分析。

1 材料與方法

1.1 病原菌的采集與分離

2013年采集了河南省豫北、豫南、豫西和豫東4個地區的玉米小斑病病葉標本，采用組織分離和保濕培養的方法，在雙目擴大鏡下分離單孢菌株，共獲得140個玉米小斑病菌株.

1.2 鑒別寄主

分別為含有C、S、T型細胞質和正常細胞質的4份同核C103自交系，即C103C、C103S、C103T和C103N，由河南科技學院玉米研究所提供。

1.3 生理小種鑒定

將從各地采集分離到的玉米小斑病菌菌株接種在PDA斜面培養基上培養，待產孢時，進行單胞分離。將經單孢純化的小斑病菌接在PDA+玉米汁液培養基上，于25 ℃培養箱內培養。將具有T、C、S、N不同細胞質的鑒別寄主分別播種于花盆內，每盆15粒種子，保苗10株。待玉米長到4～5葉期，將在PDA+玉米汁液培養基上培養10 d的玉米小斑病菌加入少量含5‰吐溫-20的無菌水刮洗，雙層紗布過濾，配成濃度為1×104/mL的孢子懸浮液，用噴霧器噴霧接種。接種后，將育苗盤移入25 ℃、相對濕度90%以上的接種室中，保持黑暗24 h后，轉入同一溫室接受自然光照。4～7 d后調查發病情況，測量病斑大小，記載病斑類型，確定生理小種類型。

1.4 鑒定標準

小種命名及致病力強弱標準參照孔令曉等[9]的方法。玉米小斑病病斑類型分為萎蔫型病斑和壞死型病斑，每一類型細胞質玉米調查25個病斑，分別測量病斑的長和寬，計算平均值。

T小種：在T型細胞質不育系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長和寬明顯大于在C、S型細胞質不育系和正常細胞質自交系上的病斑。

C小種：在C型細胞質不育系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長和寬明顯大于在T、S型細胞質不育系和正常細胞質自交系上的病斑。

S型菌株（對S型細胞質致病力強的菌株）：S型細胞質不育系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長和寬明顯大于在T、C型細胞質不育系和正常細胞質自交系上的病斑。

O小種：在正常細胞質自交系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長和寬明顯大于在T、C、S型細胞質不育系上的病斑，或在T、C、S型細胞質不育系上的病斑和在正常細胞質自交系上的病斑大小差異不明顯。

強致病力菌株：在T、C、S、N不同細胞質的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長度大于或等于6 mm。

中致病力菌株：在T、C、S、N不同細胞質的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長度大于或等于4 mm，小于6 mm。

弱致病力菌株：在T、C、S、N不同細胞質的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長度小于4 mm。

2 結果與分析

2.1 河南省玉米小斑病菌生理小種分布

對140個河南省玉米小斑病菌菌株進行了生理小種的鑒定，由表1可以看出，河南省玉米小斑病菌有T、C、S、O等4種生理小種，其中O小種的數量為66個，分離頻率為47.1%，C小種的數量為31個，分離頻率為22.1%，S小種的數量為28個，分離頻率為20.0%，T小種的數量為15個，分離頻率為10.7%。由此可見，O小種是河南省各玉米產區小斑病菌的優勢小種，其次是C小種和S小種，T小種的比例最小。

從4種生理小種在豫東、豫西、豫南、豫北的分布數據分析可以看出，各小種在地區間的分布存在差異，O小種在豫南分布最廣泛，分離頻率為56.1%，其次是豫北和豫西，分離頻率分別為48.6%和43.3%，在豫東分布相對較少，分離頻率為37.5%；S小種在豫北分布最廣泛，分離頻率為27.0%，其次是豫西和豫南，分離頻率分別為20.0%和19.5%，在豫東分布相對較少，分離頻率為12.5%；C小種在豫東分布最廣泛，分離頻率為34.4%，其次是豫西，分離頻率為26.7%，在豫南和豫北分布相對較少，分離頻率分別為17.1%和13.5%；T小種在豫東分布最廣泛，分離頻率為15.6%，其次是豫西和豫北，分離頻率分別為10.0%和10.8%，在豫南分布相對較少，分離頻率為7.1%。

2.2 河南省玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布

由表2可以看出，河南省玉米小斑病菌優勢小種O小種具有不同的致病能力，強致病力菌株出現頻率為33.3%，中致病力菌株出現頻率為47.0%，弱致病力菌株出現頻率為19.7%，因此，目前優勢群體為中致病力菌株群體。O小種不同致病能力的菌株在不同地區之間也存在一定的差異，強致病力菌株在豫南地區出現頻率相對較高，出現頻率為34.8%，在豫西地區出現頻率最低；中致病力菌株在豫西地區出現頻率相對較高，出現頻率為53.8%，在豫南地區出現頻率最低；弱致病力菌株在豫北地區出現頻率相對較高，出現頻率為22.2%，在豫西地區出現頻率最低。

3 小結與討論

對河南省玉米小斑病菌生理小種進行分析，結果表明生理小種主要有T、C、S、O等4種，O小種的分離頻率高達47.1%，是河南省各玉米產區小斑病菌的優勢小種。這一結論與孔令曉[9]、王利智[10]和邱小燕[11]玉米小斑病菌生理小種的研究結論一致，由此說明O小種是我國玉米小斑病菌的優勢小種，仍然是抗病育種工作的主要研究對象。

從4種生理小種在豫東、豫西、豫南、豫北的分布數據分析可以看出，各小種在地區間的分布存在差異，O小種在豫南分布最廣泛，其次是豫北和豫西，在豫東分布相對較少；S小種在豫北分布最廣泛，其次是豫西和豫南，在豫東分布相對較少；C小種在豫東分布最廣泛，其次是豫西，在豫南和豫北分布相對較少；T小種在豫東分布最廣泛，其次是豫西和豫北，在豫南分布相對較少。造成這種現象的原因可能有兩個，一是與各地種植玉米的品種差異，以及玉米栽培方式有關系，由于某一細胞質類型的玉米種質有可能在某些地區長期種植，導致病原菌對某一種細胞質有專化性的生理小種出現頻率上升[12]；二是可能與各地的氣候條件有關系，不同的氣候條件對病原菌寄生適合度有影響，某個小種對當地的環境條件適合度較高，其出現頻率就可能高，對當地氣候條件適合度較低的生理小種，其出現頻率就可能低[13]。因此各地區應考慮和針對不同的生理小種選育和種植抗病品種，并進行品種合理布局。在年度間，河南省玉米小斑病菌生理小種組成變化的趨勢為，O小種出現頻率先降低再逐步升高，S小種出現頻率逐年增加，C小種出現頻率逐年減少，T小種出現頻率先增加然后逐年減少。出現這種現象的原因可能與當年不同細胞質類型的玉米品種栽培面積和布局有關系，導致病原菌對某一種細胞質有專化性的生理小種出現頻率上升，另外可能與當年的氣候條件有關系，影響病原菌不同生理小種的自然寄生適合度，適合度較高的小種出現頻率可能較高[14]。

河南省玉米小斑病優勢小種O小種具有不同致病力，強致病力菌株和中致病力菌株的出現頻率較弱致病力菌株高，強致病力菌株主要分布在豫南地區，弱致病力菌株主要分布在豫北地區，說明O小種的生物學特性在改變，更適合溫度高、濕度高的環境條件，應引起當地育種和生產部門的重視。

參考文獻：

[1] 鐘承茂.玉米小斑病發生規律與綜合防治技術[J].農技服務，2008，25（2）：83-84.

[2] 謝紅輝.玉米小斑病菌生物學特性研究[J].廣西熱帶農業，2010（6）1-4.

[3] SMITH B R，HOOKER A L，LIM S F. Physiologic races of Helminthosporium maydis[J]. Plant Disease Reporter，1970（54）：819-822.

[4] HOOKER A L， SMITH B R， LIM S F，et al. Physiologic races of Helminthosporium maydis and disease resistance[J]. Plant Disease Reporter，1970（54）：1109-1110.

[5] 朱賢朝，吳全安，李繼平，等.玉米小斑病生理小種研究初報[J].植物病理學報，1979，9（2）：113-119.

[6] 羅畔池，劉克明，楊明漪，等.我國玉米小斑病菌的生理小種[J].植物病理學報，1981，11（8）：49-56.

[7] 黃梧芳，羅畔池，劉克明，等.不同細胞質王米對玉米小斑病菌（Bipolaris maydis）侵染的反應[J].河北農業大學學報，1982，5（4）：60-70.

[8] 魏建昆，劉克明，陳俊萍，等.中國存在玉米小斑病菌C小種的病理生理依據[J].河北農業科學，1989（1）：30-35.

[9] 孔令曉，趙聚瑩，栗秋生，等.河北省玉米小斑病菌生理小種鑒定及群體動態變化[J].華北農學報，2005，20（3）：90-93.

[10] 王利智，康志鈺，吳毅歆.云南省玉米小斑病菌生理小種的初步鑒定[J].云南大學學報（自然科學版），2010，32（3）：352-357.

[11] 邱小燕.四川省玉米小斑病菌群體多樣性及對烯唑醇的敏感性研究[D].四川雅安：四川農業大學，2012.

[12] 朱小陽，吳全安.我國玉米小斑病菌的生理小種類型及其分布概況的研究[J].作物學報，1990，16（2）：186-189.

[13] 鄧福友，黃梧芳.玉米小班病菌對不同細胞質玉米致病力變異的研究[J].河北農業大學學報，1989，12（4）：11-16.

[14] 劉愛國，張成和.玉米小斑病菌O小種優勢種群變化趨勢和玉米品種的抗病性監測[J].河北農業大學學報，1997，20（4）：35-38.