外引玉米種質對3種玉米葉斑病的抗性鑒定與評價

董懷玉, 薛玉梅, 王麗娟, 劉可杰, 徐秀德

(1.遼寧省農業科學院植物保護研究所，沈陽 110161；2.沈陽市農業科學院，沈陽 110034)

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外引玉米種質對3種玉米葉斑病的抗性鑒定與評價

董懷玉1*, 薛玉梅2, 王麗娟1, 劉可杰1, 徐秀德1

(1.遼寧省農業科學院植物保護研究所，沈陽 110161；2.沈陽市農業科學院，沈陽 110034)

2012-2013年，應用田間人工接種的方法對引進的165份國外玉米種質進行了玉米大斑病、灰斑病、彎孢菌葉斑病等3種病害同步抗性鑒定與評價，結果表明：引進的國外玉米種質對3種玉米葉斑病的抗性表現均存在差異，表現抗病的種質較少，大部分種質表現感病或高度感病；抗性種質均以中抗為主，表明國外玉米種質對3種葉斑病的抗病能力較低。篩選出一批單抗性種質和兼抗2種或3種葉斑病的多抗性種質37份，為抗病育種提供了重要基礎材料。

外引玉米種質； 大斑病； 灰斑病； 彎孢菌葉斑病； 抗性鑒定與評價

玉米是我國第一大糧食作物，目前全國種植面積已超過3 500萬hm2，其產量增長對全國糧食增產的貢獻率達到了77.6%以上，在國民經濟發展中占有重要地位，對我國糧食安全具有舉足輕重的作用。而玉米病害是制約玉米生產的重要因素之一，每年因病害危害造成的產量損失高達10%以上，可能抵消或減少新品種或應用新技術創造的經濟效益[1]。近年來由于氣候環境和種植技術的變化，尤其隨著全程機械化、秸稈還田、免耕、高密度種植技術的推廣，導致玉米病害發生流行規律明顯變化，呈現多變性、突發性態勢，尤其是玉米大斑病、灰斑病、彎孢菌葉斑病等葉部病害發生程度日益嚴重，嚴重威脅玉米生產安全。如2012和2013年玉米大斑病在我國北方春玉米產區再度暴發流行，而玉米灰斑病2013年在遼寧大發生，均對當地玉米生產造成了嚴重影響。

種植抗病或耐病品種是防控玉米葉部病害最有效的根本措施，而篩選抗性種質是成功選育抗、耐病玉米品種的基礎和必要手段[1-4]。為此，2012-2013年我們對引進的165份國外玉米種質進行了玉米大斑病(northern corn leaf blight，NCLB)、灰斑病(gray leaf spot，GLS)、彎孢菌葉斑病(Curvularialeaf spot，CLS)等3種玉米主要葉部病害的同步抗性鑒定，篩選出一批具有多抗特性的優異種質，為種質創新、抗病育種及生產上采取有效的防病措施提供資源和依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的外引玉米種質共165份，均由遼寧省農業科學院植保所引進，其中來源于法國、羅馬尼亞的種質各14份，來源于德國的種質9份，來源于加拿大的種質13份，其余115份種質來源于美國。

供試的玉米大斑病菌[Exserohilumturcicum(Pass.)LeonardetSuggs，玉米大斑凸臍蠕孢菌]為分離自遼寧阜新的123號小種、吉林梨樹縣的1號小種以及黑龍江哈爾濱的0號小種等3個強致病力菌株，均為從各地田間采集的玉米感病葉片上的典型病斑按常規組織分離法分離培養而獲得的純培養物，其生理小種的鑒定采用含有不同Ht抗性基因的成套鑒別寄主，經溫室隔離和田間人工接種鑒定完成[5]；而供試的玉米灰斑病病菌(Cercosporazeae-maydisTehon & Daniels，玉蜀黍尾孢菌)和彎孢菌葉斑病病菌[Curvularialunata(Wakker)Boed.，新月彎孢]是從沈陽地區采集的玉米感病葉片上典型病斑分離培養而獲得的純培養物，并經接種鑒定證明有較強的致病力。

1.2 方法

1.2.1 接種物制備

玉米大斑病田間鑒定接種物采用高粱粒培養基培養制備[2,6]，將供試3個菌株分別培養擴繁后，以水洗去高粱粒表面菌絲體后攤鋪于潔凈瓷盤中，保持高濕度，室溫、黑暗條件下培養24～48 h，鏡檢確認大量產生分生孢子后，按照1∶1∶1混拌成混合菌種供田間接種；彎孢菌葉斑病接種物的制備方法參照大斑病；灰斑病菌采用玉米葉粉碳酸鈣瓊脂培養基培養[7]，于25 ℃培養4～5 d后用含0.1%Tween 20的無菌水將大量產生的分生孢子洗下，用無菌水稀釋至1×105個/mL的分生孢子懸浮液作為接種物并及時應用于田間接種。

1.2.2 鑒定方法

玉米大斑病鑒定圃設于遼寧東部山區的清原縣吳家溝村，該地區氣候冷涼，日溫差變化幅度大，田間濕度高，為遼寧省玉米大斑病常發重災區，具備良好的溫濕度條件和發病環境；玉米灰斑病和彎孢菌葉斑病鑒定圃設于遼寧省農業科學院實驗基地，2種病害鑒定圃間隔50 m以上。鑒定材料于5月上旬播種，田間順序排列，1次重復，單行區，行長4 m，行距0.6 m，行留苗15株左右。

田間鑒定接種在玉米植株喇叭口期(9～11葉期)進行。玉米大斑病和彎孢菌葉斑病采用接種物投心的接種方法[2]，將制備好的帶菌高粱粒投入植株心葉中，接種5～10粒/株，每份材料接10株；玉米灰斑病采用人工注射孢子懸浮液的接種方法[7-8]，用噴嘴處裝有20 mL注射器針頭的手提式注射器，從植株喇叭口處平行插入，將分生孢子懸液以5 mL/株的注射量注入植株心葉中，每份材料接10株。

1.2.3 評價方法

抗性評價在玉米進入乳熟后期進行，田間目測調查接種部位上、下3片葉的發病情況，記載病情級別。3種葉斑病的病情級別及抗性評價標準一致[2,6,8]。1級：高抗(HR)，葉片上無病斑或僅有零星病斑，病斑占葉面積≤5%；3級：抗病(R)，葉片上有少量病斑，占葉面積6%～10%；5級：中抗(MR)，葉片上病斑較多，病斑相連，占葉面積11%～30%；7級：感病(S)，葉片上有大量病斑，占葉面積31%～70%；9級：高感(HS)，葉片基本為病斑覆蓋，占葉面積≥71%，葉片枯死。

2 結果與分析

2.1 玉米種質對3種葉斑病的抗性評價

統計分析連續2年重復鑒定的試驗結果可知，供試的165份種質對3種玉米葉斑病的抗性表現均存在差異，表現抗病的種質較少，大部分種質表現感病或高度感病(圖1)。對玉米大斑病和灰斑病表現5級以上的抗性種質各有60份，占36.36%；而對彎孢菌葉斑病表現5級以上的抗性種質只有36份，僅占21.82%，表明外引玉米種質中抗彎孢菌葉斑病的材料較少，這與王曉鳴等[6]的研究結果一致。在對3種葉斑病表現抗性的種質中又均以中抗為主，分別有46份、47份和32份，各占其抗性種質的76.67%、78.33%和88.89%，其中對玉米大斑病表現高抗的種質只有H111和C103Ht1A等2份，有12份種質表現抗病；而對玉米灰斑病和彎孢菌葉斑病沒有表現高抗的種質，表現抗病的種質分別只有13份和4份，表明供試的外引玉米種質對3種葉斑病的抗病能力較低(表1)。

2.2 多抗性玉米種質鑒選

本研究采用田間人工接種的方法，經過2年的鑒定與評價，從165份玉米種質中篩選出11份兼抗3種玉米葉斑病的多抗種質，兼抗2種葉斑病的多抗性玉米種質則有26份(表2)。這些多抗性種質的篩選對于我國玉米抗病育種和選育多抗性品種具有重要的利用價值，拓寬了抗性基因的遺傳基礎，是今后開展抗病育種的重要基礎材料。

圖1 外引玉米種質對大斑病、灰斑病和彎孢菌葉斑病等3種主要葉部病害的抗病性鑒定結果Fig.1 Resistance evaluation of introduced maize germplasms to northern corn leaf blight, gray leaf spot and Curvularia leaf spot

抗性等級Resistance自交系Inbredlines玉米大斑病NCLB玉米灰斑病GLS玉米彎孢菌葉斑病CLSHRH111A、C103Ht1AA--RA679A、Mo17wt1A、FR303A、H110A、CG40A、H95rhmrhmA、L30A、Mo17wA、MP305A、FR3484?FR4341A、Mo17A、Va26Ht2ATE322R、TR227A、B68HtNA、De813A、De815A、GS18C2A、Mo17HtA、Pa8514A、Pa8528A、Pa8582A、W153RA、W1026GRA、RN6Ht1BAF742F、A679A、FR18SELA、OH43AMRTE351R、N538、SD203A、B37Ht1A、B37Ht2A、B37Ht3A、B37HtNA、B73A、B68Ht1A、B73HtA、B73Ht1A、B68HtNA、W153RA、RC103Ht1A、RN6Ht1BA、GS18C2A、CG108C、H100A、H103A、Pa8514A、Pa8528A、Pa8582A、FR33A、Mo17wt2A、OH43Ht1A、W1026GRA、W1028GRA、A619Ht2A、Ay499A、A661A、Ay560A、De813A、NC264A、McNair11A、MP17?B73A、LB31A、RW64AHt1BA、FR4CA、OH43Ht1BA、OH43Ht2A、OH43Ht3A、Pa91Ht2A、Pa91Ht3A、Mo17Ht1A、Va26Ht1A、Va26Ht3ATA453R、TD282R、TD392R、TE335R、TE347R、N192G、N502G、N507G、CG108C、CG109C、TR110A、A679A、W1022GRA、W1023GRA、W1024GRA、W1025GRA、A682A、W1028GRA、LB31A、B68A、B76A、H95rhmrhmA、SD203A、Ay562A、B68Ht1A、De833A、De836A、FR33A、FR4CA、MP17?B73A、Mo17wt1A、Mo17wt2A、Mo17Ht1A、Mo17A、H100A、H103A、H110A、OH43A、OH43Ht1BA、OH43Ht2A、OH43Ht3A、Pa91Ht2A、RC103Ht1A、R806A、NC283A、Va26A、Va26Ht1AF52F、F320F、F325F、F327F、Mo17wt2A、F431F、F1802F、TE317R、TE347R、TE350R、CG27C、CG41C、CG55C、De813A、K1888A、W153RA、A619A、A634A、Ay562A、MP17?B73A、FR33A、H100A、MBS847A、McNair11A、OH43Ht1BA、OH43Ht2A、RC103Ht1A、H111A、A632A、A664A、RN6Ht1BA、RP8Ht1B1A

1) 表中上標A、F、R、G和C分別代表來源于美國、法國、羅馬尼亞、德國和加拿大。

A, F, R, G and C represent the inbred lines from America, French, Romania, German and Canada, respectively.

表2 兼抗2種或3種葉斑病的多抗性玉米種質

續表2 Table 2(Continued)

自交系Inbredlines來源Origin抗性等級Resistance玉米大斑病NCLB玉米灰斑病GLS玉米彎孢菌葉斑病CLS自交系Inbredlines來源Origin抗性等級Resistance玉米大斑病NCLB玉米灰斑病GLS玉米彎孢菌葉斑病CLSOH43Ht2USAMRMRMRPa91Ht2USAMRMRSRN6Ht1BUSAMRRMRVa26Ht1USAMRMRSRC103Ht1USAMRMRMRB68HtNUSAMRRSMo17wt2USAMRMRMRSD203USAMRMRSH111USAHRSMRB68Ht1USAMRMRHSH110USARMRSMcNair11USAMRSMRMo17USARMRSW1026GRUSAMRRSMo17wt1USARMRHSAy562USASMRMRH95rhmrhmUSARMRHSOH43USAHSMRRPa8528USAMRRSCG108CANMRMRSPa8582USAMRRSTE347ROUHSMRMRGS18C2USAMRRS

3 結論與討論

本研究采用田間人工接種的鑒定技術，對引進的165份國外玉米種質同步進行了玉米大斑病、灰斑病和彎孢菌葉斑病等3種主要葉斑病的抗病性鑒定與評價：國外玉米種質對3種玉米葉斑病的抗性表現均存在差異，但表現抗病的種質較少，大部分種質表現感病或高度感病；篩選出了一批單抗性種質和37份多抗性種質，但抗病種質均以中等抗性為主，表明了該批外引玉米種質對3種葉斑病的抗病能力較低。這些抗性種質將對我國玉米抗病育種和豐富我國玉米葉斑病抗性基因的遺傳基礎具有重要的利用價值[6,9]。

玉米大斑病、灰斑病以及彎孢菌葉斑病等氣傳性葉斑病是玉米生產中重要的玉米病害種類，尤其對我國春玉米生產的危害更大，具有在氣候條件適宜年份暴發流行的潛在威脅和流行趨勢。廣泛應用具有中等抗性水平的玉米品種并合理布局是防御氣傳性葉斑病暴發流行、控制嚴重發生危害的重要措施和手段。同時玉米品種的抗病性與雙親的抗性均有較密切的關系。因此，本研究篩選出的抗性種質雖多為中等抗性，但仍可作為開展抗病育種和選育多抗性新品種的重要基礎材料加以充分利用。

前人研究結果表明，利用對玉米彎孢菌葉斑病具有中等抗性的國外玉米種質改良國內種質資源，可選育出具有較好抗性的新種質[4,9-10]。本研究篩選出的玉米彎孢菌葉斑病抗性種質基本為中等抗性材料，可以充分利用這些抗性種質改良創新國內玉米資源，以期獲得抗病能力較強、具有超前性和突破性的抗性新種質，加快抗病品種選育進程。

本研究中對玉米大斑病的抗性鑒定采用田間人工接種玉米大斑病菌混合菌種的方法，目的是針對當前玉米生產實踐中存在的玉米大斑病病菌生理小種種群組成復雜、遺傳變異速度快[5,11-12]的實際問題，加大和拓寬玉米種質對大斑病菌生理小種種群的抗性選擇范圍，以期獲得對大斑病抗病能力強、抗性遺傳基礎廣泛的種質材料，豐富玉米大斑病抗性遺傳基礎和抗病品種選育的基礎材料。

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Resistance identification and evaluation of introduced maize germplasms to 3 kinds of maize leaf spot

Dong Huaiyu1，Xue Yumei2，Wang Lijuan1，Liu Kejie1，Xu Xiude1

(1.Institute of Plant Protection, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161, China;2. Shenyang Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110034, China)

During 2012-2013, a total of 165 maize germplasms introduced from abroad had been identified and evaluated for resistance to northern corn leaf blight, gray leaf spot andCurvularialeaf spot. The results showed that the introduced maize germplasms demonstrated significant difference in resistance to the above 3 kinds of maize leaf spot. Most of the germplasms were susceptible or highly susceptible to the diseases and only a small part of the germplasms were resistant to the diseases. The resistant germplasms were mostly middle resistant to the diseases. So generally speaking, the resistance of these introduced germplasms is relatively low. Totally, 37 germplasms were identified to be resistant to 2 or 3 kinds of the maize leaf spot diseases, which can be utilized for future disease resistant breeding.

maize germplasms from abroad; northern corn leaf blight; gray leaf spot;Curvularialeaf spot; resistance identification and evaluation

2014-03-13

2014-06-26

國家科技支撐計劃項目(2011BAD16B12,2012BAD04B03,2013BAD07B03)

S 435.131.4

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.02.032

* 通信作者 E-mail： donghy618@163.com