玉米雜交種抗大斑病和絲黑穗病鑒定與評價

王春明，郭滿庫，郭 成 ，周天旺

(1.甘肅省農業(yè)科學院 植物保護研究所，蘭州 730070；2.農業(yè)部天水作物有害生物科學觀測實驗站，甘肅天水 741200)

玉米(Zeamays)屬禾本科(Poaceae)，為中國重要的糧食作物之一，也是飼料、油料和多種行業(yè)重要加工原料。做好玉米生產(chǎn)，不僅是確保糧食安全，提高人均占有糧的有效途徑，而且對發(fā)展畜牧業(yè)和加工業(yè)，開展多種經(jīng)營和促進農田生態(tài)系統(tǒng)平衡等方面都有重要的現(xiàn)實意義。

近年來，由于免耕和秸稈還田等栽培技術應用、環(huán)境氣候變化以及病菌新生理小種出現(xiàn)、品種抗性喪失等原因，玉米大斑病(Northern leaf blight)和絲黑穗病(Head smut)發(fā)生和流行呈加重趨勢，給玉米生產(chǎn)帶來極大損失，引起廣大植保和育種工作者的高度重視。玉米大斑病是由玉米大斑凸臍蠕孢菌 [Exserohilumturcicum(Pass.) Leonard et Suggs]侵染玉米而引起的一種重要真菌性葉部病害之一，主要為害玉米葉片，也可侵染葉鞘和苞葉。在中國東北、華北北部、西北、西南等春玉米產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生，且為害嚴重，一般年份減產(chǎn)約20%，嚴重流行年份減產(chǎn)可達 50%以上[1-4]。桑立君等[5]對230份自交系資源進行大斑病接種鑒定，結果顯示11份表現(xiàn)高抗，占4.8%；張小利[6]對499份玉米種質資源進行 0、 1 和 N 號生理小種的接種鑒定，其中 96 份對0、1和N號生理小種表現(xiàn)抗以上水平，占到總材料的19.24%，對150份玉米種質進行0、1、N 和 123N 共4個生理小種的抗性鑒定，僅8份材料對4個生理小種共同表現(xiàn)抗以上水平，占5.33%；張治家等[7]對山西省推廣的22份玉米品種進行大斑病抗性鑒定，僅發(fā)現(xiàn)高抗材料3份。玉米絲黑穗病是世界玉米產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生的病害，由絲孢堆黑粉菌(Sporisoriumreilianum)引起，是一種對玉米生產(chǎn)造成極大為害的土傳真菌病害[8]。選育和種植抗病品種是防止玉米絲黑穗病發(fā)生流行和穩(wěn)產(chǎn)增收的重要措施，而鑒定和評價玉米品種及育種親本的抗病性則是抗病育種的重要環(huán)節(jié)[9]。劉長華等[10]對80份加拿大早熟群體雜交選系進行絲黑穗病抗性評價，未發(fā)現(xiàn)高抗材料。一些學者經(jīng)過大量研究，篩選出一批高抗玉米絲黑穗病的自交系[11-17]，如‘KH13’‘FR218’‘D2374’‘T432’‘育系243’‘育系254’‘育系490’‘育系541’‘吉T5’‘吉63/o2’‘吉846’‘吉992’‘赤L5’‘赤L155’‘粵48’‘粵57-1’‘酒341-2’‘魯原92’‘鄭653’‘沙1’‘寧45’‘晉穗 54’等，但具備突出抗絲黑穗病特性的優(yōu)異種質資源仍然缺乏。

由此可見，中國玉米高抗大斑病和絲黑穗病品種相對匱乏，應加強玉米種質資源和現(xiàn)有品種的抗性監(jiān)測工作，特別是客觀和準確地評價玉米品種的抗性類型，可為不同生態(tài)區(qū)品種的合理布局和病害綜合防治提供科學依據(jù)。因此，本研究采用田間人工接種鑒定技術對2011-2014 年間參加甘肅省玉米區(qū)試的97份雜交種進行抗大斑病和絲黑穗病鑒定和評價，旨在為甘肅玉米品種審定和后續(xù)推廣利用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試材料為97份玉米雜交種，其中2011年21份，2012年17份，2013年24份，2014年35份，均由甘肅省農業(yè)科學院作物科學研究所和部分企業(yè)提供。

1.2 試驗設計

試驗設在甘肅省天水市甘谷縣新興鎮(zhèn)五甲村 (甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所甘谷試驗站)，年平均氣溫為9.5～10.9 ℃，降雨量為480 mm左右，無霜期約180 d。

玉米抗大斑病鑒定材料在每年5月中旬播種，每行種5 m，行、穴距50 cm×40 cm，并在鑒定圃一條對角線上等距離設已知對照‘Mo17’(MR)和‘獲白’(S)5組及以上。每穴留苗2株，每品種留苗20株以上。

玉米抗絲黑穗病鑒定材料在每年4月中旬播種，供試材料按照品種編號田間順序排列，不設重復。每份材料種植2行，每行種5 m，行、穴距50 cm×40 cm，每穴點播種子4粒，并在鑒定圃一條對角線上等距離設已知對照‘Mo17’(HR)和‘黃早四’(HS)5組及以上。玉米生長到5～6葉期間苗，每穴留苗2株，每品種留苗40株以上。

1.3 大斑病抗性鑒定方法

1.3.1 接種方法 人工田間接種：參考文獻[18]，采自上年病圃的病葉，陰干后常溫保存，次年接種前用植物標本粉碎機將病葉充分粉碎，在大喇叭口期，每株玉米投放大約1 g于心葉內，接種后增加田間噴灌，每天 10：00和14：00各噴水30 min。

1.3.2 病情調查及抗性評價標準 在玉米進入乳熟后期調查，目測每份鑒定材料群體的發(fā)病級別，調查重點部分為玉米果穗上方3葉和下方3葉，按照參考文獻[18-19]，分5級記載病情級別，并對每份材料進行抗性評價。

病情分級和抗性分級標準為：1級：葉片無病斑或在穗位下部葉片有少量病斑，病斑葉面積≤5%，高抗(HR)； 3級：穗位下部葉片有少量病斑，占葉面積6%～10%，穗位上部葉片有零星病斑，抗病(R)；5級：穗位下部葉片病斑較多，占葉面積11%～30%，穗位上部葉片有少量病斑，中抗(MR)；7級：穗位下部葉片有大量病斑，占葉面積31%～70%，穗位上部葉片病斑較多，感病(S)；9 級：全株葉片基本被病斑覆蓋，葉片枯死，高感(HS)。

1.4 絲黑穗病抗性鑒定方法

1.4.1 接種方法 將接種前一年秋季從典型病株上采集的病癭，陰干后置通風處越冬，以備下一年鑒定用。播種前一天將病癭上的菌粉抖落，用40目銅篩篩出冬孢子，按菌粉∶細土=1∶1 000的質量比充分混合成菌土，播種時先播下種子，覆蓋菌土100 g，上面再蓋田土[20]。

1.4.2 病情調查及抗性評價標準 參照中華人民共和國農業(yè)部頒布的玉米抗絲黑穗病鑒定技術規(guī)范進行[21]。病情分級和抗性分級標準為：1級：病株率0～1.0%，高抗(HR)；3級：病株率1.1%～5.0%，抗(R)；5級：發(fā)病株率5.1%～10.0%，中抗(MR)；7級：發(fā)病株率10.1%～40.0%，感(S)；9級：發(fā)病株率40.1%～100%，高感(HS)。在玉米進入乳熟期后，對供試材料逐株進行調查，記載總株數(shù)和發(fā)病株數(shù)，計算發(fā)病株率。根據(jù)病株率，評價供試材料的抗感水平。

2 結果與分析

2.1 對照材料的抗性結果

表1結果表明，玉米抗大斑病對照材料‘Mo17’的4 a平均病情級別為3～5級，表現(xiàn)為中抗(MR)～抗(R)，高感對照材料‘獲白’4 a的平均病級為9級，表明‘獲白’連年都表現(xiàn)高感 (HS)；玉米絲黑穗病抗病對照材料‘Mo17’的4 a病株率在0.90%～3.15%，表現(xiàn)為抗(R)～高抗(HR)，感病對照材料‘黃早四’的4 a病株率均在60.00%以上，均表現(xiàn)高感(HS)。‘獲白’和‘黃早四’在4 a鑒定中均表現(xiàn)高感，說明對該批次玉米品種的鑒定結果有效。

表1 大斑病和絲黑穗病對照材料歷年病情Table 1 Resistance of maize inbred lines to leaf blight and head smut

注：病級為對照材料的平均發(fā)病級別，下同。

Note:The disease scale in the table was the average scale of control material, the same below.

2.2 玉米雜交品種對大斑病的抗性結果

表2表明，97份玉米雜交種中高抗材料有‘818’‘平玉8號’‘金穗51216’和‘興達甜1號’共4份，占4.12%；表現(xiàn)抗病的有‘金518’‘隴單10號’‘KWS2564’‘敦玉1747’‘Hny02’‘興達糯1號’‘玉源209’‘金蘋果19’‘先農甜珍’‘Y7879’‘東單339’‘金凱265’‘西蒙668’‘晉單73’‘甘農1610’‘興達1106’‘金凱3150’‘裕豐3號’‘DH656’共19份，占19.59%；表現(xiàn)中抗的有‘富早116’‘CN8706’‘豫豐96-68’‘敦玉2100’‘2100’‘BF2103’‘武科8號’‘正德306’‘隴源916’‘Hny50’‘FNL80’‘雪2112×309’‘星糯918’等共29份，占29.90%；感病和高感材料共45份，占46.39%。

2.3 玉米雜交種對絲黑穗病的抗性結果

表3表明，97份玉米雜交種中高抗玉米黑穗病的材料有‘正德305’‘5229’‘敦玉2512’‘寧玉524’‘先玉1225’‘興達1106’共6份，占6.19%；表現(xiàn)抗病的有‘隴單10號’‘818’‘平玉8號’‘Hny02’‘玉源209’‘敦玉2100’‘2100’‘正德306’‘金蘋果19’‘武試0260’‘Y7879’‘天瑞豐1001’‘裕豐3號’‘金穗1203’等共22份， 占22.68%；表現(xiàn)中抗的有‘墾玉2號’‘敦甜2號’‘敦玉616’‘敦玉1747’‘豫豐96-68’‘BF2103’‘方玉30’‘甘農1610’‘BF2202’‘金凱3150’等共16份，占16.49%；感病和高感材料共53份，占54.64%。

2.4 兼抗玉米大斑病和絲黑穗病品種

由鑒定結果可知， ‘818’‘平玉8號’‘隴單10號’‘敦玉1747’‘Hny02’‘玉源209’‘金蘋果19’‘Y7879’‘甘農1610’‘興達1106’‘金凱3150’‘裕豐3號’‘豫豐96-68’‘敦玉2100’‘2100’‘BF2103’‘正德306’‘方玉30’‘武試0260’‘天瑞豐1001’‘BF2202’‘金穗1203’共22個品種對玉米大斑病和玉米絲黑穗病均表現(xiàn)中抗及以上水平，占供試品種的22.68%，但未發(fā)現(xiàn)有品種同時表現(xiàn)高抗。

3 結論與討論

生產(chǎn)實踐表明，利用抗性品種是控制玉米病蟲害最為經(jīng)濟有效的措施[22]。中國經(jīng)過多年的不懈努力，在生產(chǎn)上推廣和利用兼抗或多抗品種，從而保證玉米產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展[4]。抗病品種的推廣應用，在部分病害風險區(qū)域淘汰高感品種，這對減輕大斑病和絲黑穗病的發(fā)生和流行起到積極作用，同時減少化學農藥的用量，為環(huán)境保護做出積極貢獻。因此，應加強玉米種質和當前品種的鑒定工作，篩選抗源并加快對抗源的利用[23]。同時，加大和拓寬玉米種質對大斑病菌和絲黑穗病生理小種的抗性選擇范圍，獲得對大斑病和絲黑穗病抗病能力強、抗性遺傳基礎廣泛的種質材料，豐富玉米大斑病和絲黑穗病抗性遺傳基礎和抗病品種選育的基礎材料尤為重要。

本研究中大斑病感病對照自交系‘獲白’4a的發(fā)病級數(shù)均為9級，達高感水平，絲黑穗感病對照自交系‘黃早四’4 a病株率均在40.0%以上。

表2 玉米雜交種對玉米大斑病的抗性類型Table 2 Resistance of maize hybrids to leaf blight

表3 玉米雜交種對玉米絲黑穗病的抗性類型Table 3 Resistance of maize hybrids to head smut

因此，對供試材料的抗性評價比較客觀和準確，給種子管理部門和育種單位提示潛在風險品種，可為不同品種在不同生態(tài)區(qū)的合理布局及該病害的有效防控提供技術支撐。本研究在2011-2014年采用田間人工接種對97份玉米雜交種進行抗大斑病和絲黑穗病鑒定和評價，發(fā)現(xiàn)52份對大斑病表現(xiàn)中抗及以上，占53.61%；44個品種對絲黑穗病表現(xiàn)中抗及以上，占45.36%；其中22份材料對大斑病和絲黑穗病均表現(xiàn)中抗及以上，可在生產(chǎn)中推廣應用。但從鑒定結果發(fā)現(xiàn)，供試品種‘潞玉36’對玉米大斑病表現(xiàn)為感病，這與張治家等[7]對山西省玉米栽培品種對玉米大斑病抗性鑒定表現(xiàn)為抗病的結果不一致，分析其主要原因可能是由于環(huán)境條件差異和生理小種不同，因本研究為了避免供試品種因單一生理小種而表現(xiàn)的抗感差異，故未采用優(yōu)勢生理小種進行試驗，而采用粉碎后的發(fā)病組織進行混合接種鑒定。雖然鑒定方法與他人存在差異，但篩選出符合當?shù)厣鷳B(tài)區(qū)的抗性材料。關于其對一個或多個已知的具有當?shù)卮硇郧抑虏×姷纳硇》N進行接種鑒定，有待進一步開展相關研究。