70份外引改良玉米種質對廣西主要病害抗性鑒定

蒙 成，梁慶平，蔣益敏，吳 地，吳 烈

(廣西農業職業技術學院，廣西 南寧 530007)

【研究意義】玉米南方銹病，大、小斑病和玉米紋枯病是我國玉米主產區的重要病害，也是廣西玉米生產上的主要病害。其中，玉米南方銹病對我國黃淮海夏玉米主產區和南方玉米生產區危害較大[1]；玉米大、小斑病是我國溫暖潮濕玉米產區的重要葉部病害[2]；玉米紋枯病是一種世界性病害，在許多國家和地區均有發生和危害報道，我國南方玉米產區以及東南亞國家和地區尤為嚴重[3-6]。廣西地處亞熱帶地區，溫度適中、濕度大，比較適宜這些病害的發生流行[7]。在玉米育種工作中，新種質、新材料的應用是培育優質、高產玉米雜交種的基礎，而新材料的抗病性與其所組配出的雜交種的抗病性有著密切關聯[8]。為豐富廣西玉米種質資源，2013年廣西農業職業技術學院從國外引進一批玉米種質材料并進行3年6代適應性等性狀改良，開展抗病性鑒定和適合廣西氣候的多抗性外引改良玉米自交系篩選研究，對選育出優質、高產、抗病、適應性強的玉米新品種具有重要意義。【前人研究進展】近年來, 我國已有不少研究人員分別開展了玉米抗南方銹病、大小斑病及紋枯病種質資源篩選和鑒定的研究工作，并從大量的玉米品種(品系)中篩選出一些抗病品種(品系)。杜青等[9]開展玉米種質資源抗南方銹病鑒定與評價研究，結果表明CIMMYT的玉米自交系中存在豐富的抗銹病資源；江凱等[10]開展玉米種質資源抗南方銹病鑒定研究，篩選出赤556等18份自交系、老來秕等3份地方品種、A69等4份來自津巴布韋的材料及引自CIMMYT的Dr11，皆表現出穩定的南方銹病高抗性。李曉光等[11]和陶燁等[12]開展玉米種質對玉米大斑病的抗性鑒定與評價，篩選出中抗為主的抗病種質116份。趙聚瑩等[2]開展不同玉米品種對小斑病強致病力菌的抗病性檢測，結果表明不同玉米品種對玉米小斑病的抗病性存在差異，供試的28個玉米品種中大多數品種屬于抗或高抗水平。李蘆江等[13]開展玉米自交系紋枯病抗性鑒定與評價，結果表明玉米紋枯病抗性資源較為缺乏，旅大紅骨、Reid、PA和塘四平頭類群自交系中未發現玉米紋枯病抗源，PB類群和Lancaster類群自交系紋枯病抗性相對較好。李石初等[7]開展了玉米雜交種對廣西玉米主要病害(南方銹病、小斑病和紋枯病)的抗病性鑒定，研究發現廣西目前種子市場上的玉米品種繁多，但兼抗多種玉米病害的品種很少，同時兼抗3種病害的玉米品種只有3個：桂單0810、桂單589和正大808。【本研究切入點】廣西地處亞熱帶地區，溫度適中、濕度大，比較適宜病害的發生流行，前人關于玉米南方銹病、紋枯病、大斑病和小斑病的研究報道較多，但有關供試種質資源同時對4種病害的抗病性篩選鑒定尚鮮見報道。此外，本研究在種質資源材料篩選和鑒定中對人工接種鑒定法和自然誘發鑒定法兩種方法的鑒定結果差異進行了比較，對準確篩選出多抗性種質材料并應用于廣西玉米抗病育種具有重要意義。【擬解決的關鍵問題】同時采用田間接種和自然發病2種方法，對70份外引改良玉米種質材料進行4種病害抗病性鑒定，初步明確其抗病性，并對兩種鑒定方法進行比較，為玉米抗病育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

70份玉米種質材料引自美國、泰國、巴西、印度、老撾等地，歷經3年6代改良。分別于2017和2018年春季進行4種主要病害接種鑒定。接種鑒定所用南方銹病病原菌(夏孢子)分別自2017和2018年廣西早播春糯玉米品種南方銹病典型病株葉上采集而得。大、小斑病及紋枯病病菌從廣西農業職業技術學院作物研究所玉米試驗基地采集、分離而得。

1.2 試驗方法

試驗于廣西農業職業技術學院作物研究所玉米育種試驗基地進行，前茬作物玉米，試驗地四周種植各類玉米種質材料。設南方銹病、大斑病、小斑病、紋枯病人工接種各1個處理，自然發病1個處理，每個處理70份玉米種質材料，每份種植1行，行長3.5 m、行距0.7 m，每行定植15株，田間管理人工接種鑒定處理與自然發病處理相一致，及時進行澆灌，保證病害發生所需條件，其他進行常規田間管理。采用田間接種和自然誘發方式對供試玉米種質材料進行鑒定。

1.3 抗性鑒定方法及田間調查與評價

根據兩年抗性鑒定結果對材料進行抗病性評價，抗性以記載的最高病情級別為準[14]。自然發病田間調查與人工接種鑒定田間調查時間相同，鑒定標準一致。

1.3.1 南方銹病 從早播糯玉米品種上采集布滿銹病夏孢子堆而無其他明顯病害癥狀的新鮮病葉或莖桿，用自來水清洗夏孢子，用紗布過濾，配成濃度為100倍顯微鏡下每視野40～50個孢子的孢子懸浮液，加入0.02 %吐溫80[15], 充分攪拌均勻，用背負式噴霧器噴霧接種于植株葉片，每株噴孢子懸浮液約10 mL。接種在傍晚進行，采用噴霧接種法，在玉米7～8片展開葉進行首次接種，1周后再接種1次。接種前先進行田間澆灌, 接種后連續7 d早晚對葉面噴水保濕，滿足其發病要求的濕度條件。設齊319(R)、掖478(HS)為抗病、高感對照材料。在第2次接種后30 d逐份材料進行調查，對每份玉米自交系以目測的方法對其整體觀察，調查重點部位為玉米果穗下方的接種葉片，根據其整體發病情況確定該自交系的病級，記錄病情級別，然后依據王曉鳴[14]編著的《玉米病蟲害田間手冊》中的南方銹病鑒定標準進行自交系抗性評價，見表1。

1.3.2 大斑病、小斑病 大斑病、小斑病菌分別從試驗地感病植株病葉上分離獲得，單孢分離后保存于PCA斜面，置于4 ℃冰箱中保存備用[16]。病菌在PDA培養基上復壯培養后再轉入滅菌的帶皮高粱粒培養基上擴繁，大斑病在24 ℃中培養11 d，小斑病在26 ℃中培養13 d，于玉米10～13片展開葉接種, 將病菌培養物撒入玉米心葉喇叭口內，每株投放量約5 g，在下午17:00-19:00進行。接種前先進行田間澆灌, 接種后連續7 d早晚對葉面噴水保濕。大斑病設Mo17(MR)、獲白(HS)為中抗、高感對照材料；小斑病設Mol7(R)、羅31(HS)為抗病、高感對照材料。在玉米蠟熟期逐株進行調查，對接種的植株以目測方法對其整體觀察，根據玉米果穗上3葉與下3葉病斑劃分病級，病情分級標準按照王曉鳴[14]編著的《玉米病蟲害田間手冊》中的大小斑病鑒定標準進行，詳見表2。

表1 玉米南方銹病的抗性級別劃分

1.3.3 紋枯病 從試驗地采集典型新鮮玉米紋枯病菌核，在無菌室內超凈工作臺下，利用CMA平板培養基作常規無菌分離、培養和純化后再轉入滅菌的帶皮小麥粒培養基上擴繁。在28 ℃恒溫黑暗條件下培養20 d后獲得田間接種菌物[8]，保存備用。于玉米10～12片展開葉接種，接種時將病菌培養物接于植株靠近地表的2片葉的葉鞘內，每個葉鞘接3粒。接種在傍晚進行，接種前先進行田間澆灌，接種后保持田間土壤濕潤。設掖478(HS)為高感對照材料。在玉米蠟熟期逐株進行調查, 調查重點部位為果穗以下莖節, 記錄病害級別及各級別株數, 計算病情指數, 依據病情指數評價自交系抗性。病情分級標準按照王曉鳴[14]編著的《玉米病蟲害田間手冊》紋枯病鑒定標準進行，見表3。

病情指數=[Σ(各病級株數×相應病級數值)/(調查總株數×最高病級數值)]×100

2 結果與分析

2.1 南方銹病鑒定結果及抗病性評價

由表4可知，玉米南方銹病對70份玉米種質材料人工接種鑒定抗病級別100 %大于或等于自然發病抗病級別，6份材料抗病級別相等，占8.6 %；21份材料抗病級別相差2，占30 %；38份材料抗病級別相差4，占54.3 %；5份材料抗病級別相差6，占7.1 %。抗病級別相等的6份材料中，有4份材料抗病級別為1級，分別為：B335、DZ1、D99-2和M36。

表2 玉米大、小斑病的抗性級別劃分

表3 玉米紋枯病病情指數及抗性評價標準

70份種質材料中，高抗材料5份，占7.1 %；抗病材料4份，占5.7 %；中抗20份，占28.6 %；感病材料26份，占37.1 %；高感材料15份，占21.5 %。說明這批自交系大多表現感南方銹病，抗病材料相對較少。

2.2 大斑病、小斑病鑒定結果及抗病性評價

由表4可知，玉米大斑病對70份玉米種質材料人工接種鑒定抗病級別100 %大于或等于自然發病抗病級別，6份材料抗病級別相等，占8.6 %；59份材料抗病級別相差2，占84.3 %；5份材料抗病級別相差4，占7.1 %。抗病級別相等的6份材料中，有4份材料抗病級別為1級，分別為：NKH9、Jan-11、M2015-4和TS3629。

由表4可知，玉米小斑病對70份玉米種質材料人工接種鑒定抗病級別100 %大于或等于自然發病抗病級別，9份材料抗病級別相等，占12.9 %；44份材料抗病級別相差2，占62.9 %；17份材料抗病級別相差4，占24.2 %。抗病級別相等的9份材料中，有6份材料抗病級別為1級，分別為：NKH9、Jan-11、5085-1-1、M2015-4、JBM1和TS3629。

70份種質材料中，大斑病高抗材料4份，占5.7 %；抗病材料32份，占45.7 %；中抗29份，占41.5 %；感病材料5份，占7.1 %；沒有高感材料。小斑病高抗材料6份，占8. 6 %；抗病材料27份，占38.5 %；中抗31份，占44.3 %；感病材料6份，占8.6 %；沒有高感材料。說明這批種質材料中含有較豐富的大斑、小斑抗源，是抗大、小斑病育種極其寶貴的種質資源，在今后的抗病育種中應加以重視，并通過各種育種技術手段充分利用。

2.3 紋枯病鑒定結果及抗病性評價

由表4可知，玉米紋枯病對70份玉米種質材料人工接種鑒定病情指數100 %大于或等于自然發病病情指數，1份材料病情指數相等，都是1.6，占1.4 %；16份材料病情指數相差4.7～19.0，占22.9 %；28份材料病情指數相差20.6～39.7，占40.0 %，18份材料病情指數相差25.0～57.1，占25.7 %，7份材料病情指數相差60.3～77.8，占10. 0 %。

70份種質材料中，高抗材料11份，占15.7 %；抗病材料26份，占37.2 %；中抗20份，占28.6 %；感病材料12份，占17.1 %；高感材料1份，占1.4 %。說明這批玉米種質材料中含有較豐富的紋枯病抗源，是抗紋枯病育種極其寶貴的種質資源，在今后的抗病育種中應加以重視，并通過各種育種技術手段充分利用。

2.4 供試種質材料抗病鑒定結果與評價

供試種質材料南方銹病、大斑病、小斑病人工接種鑒定抗病級別均100 %大于或等于自然發病，紋枯病人工接種鑒定病情指數均100 %大于或等于自然發病。借鑒王曉鳴[14]編著的《玉米病蟲害田間手冊》，根據兩年抗性鑒定結果對材料進行抗病性評價，抗性以記載的最高病情級別為準。供試種質材料對南方銹病、大斑病、小斑病和紋枯病的鑒定評價以人工接種鑒定評價結果為標準。

供試種質材料對4種病害抗性表現不同，有的單抗，有的雙抗，有的多抗。從表4得知，Y-8201-3同時中抗4種病害；同時高抗大、小斑病，紋枯病的種質材料有：NKH9、Jan-11；兼抗4種病害(含高抗、抗、中抗)的種質材料有：TS1129、TS3717、X1388、M11、J88、H168-1、Y3104-5、T3-1、TS33、TS3926、TS771、T3-19、013A-6、DZ1、Y-8201-3、Y-8204-3、D99-2、ID352、Jan-11、5085-1-1、M36、TS3629共22份，占31.4 %；兼抗3種病害的種質材料22份，占31.4 %。結果表明，這批外引種質材料經過改良后對廣西玉米主要病害的抗性是豐富的，不同的種質材料對南方銹病、大斑病、小斑病、紋枯病的抗性差異較大。總體來看，抗大、小斑病和抗紋枯病材料所占比重較大，抗南方銹病材料相對較少。

表4 70份外引改良玉米種質材料對廣西4種主要病害抗病性鑒定結果

續表4 Continued table 4

材料名稱Name材料來源Source 鑒定方式Identification method南方玉米銹病Southern corn rust玉米大斑病Northern leaf blight玉米小斑病Southern leaf blight玉米紋枯病Corn sheath blight病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病情指數Disease index抗性ResistanceJJ700選美國A9HS7S7S71.4SB5558.9M2016-2美國A9HS3R3R28.5RB51123.8S11美國A5MR5S3R55.5MRB1311.6X33-3美國A9HS3R3R65.0SB5117.9X33-4美國A9HS5MR5MR55.5MRB5313.2X33-5美國A7S5MR5MR68.2SB5117.9M28美國A5MR5MR5MR65.0SB13311.1TS1129美國A5MR3R3R46.0MRB11112.7Y808-1美國A7S3R3R61.9SB51119.0TS3717美國A5MR3R3R39.6RB11114.3X1388美國A5MR3R5MR33.3RB3111.6MY102-1美國A7S3R5MR14.3HRB1134.8M1美國A9HS5MR3R42.9MRB3313.2GM10美國A7S5MR3R34.9RB3314.8M11美國A5MR3R3R28.6RB3113.2D407-1美國A7S5MR5MR46MRB5331.6J88美國A5MR5MR5MR33.3RB1333.2H168-1美國A5HR3R3R49.2MRB1113.2H168-2美國A5MR5MR7S11.1HRB3354.85016D泰國A7S7S5MR61.9SB35311.1Y5013-6泰國A7S3R3R36.5RB3116.3M2016-4泰國A9HS3R3R36.5RB3116.3Y3104-5泰國A3R5MR5MR49.2MRB1333.2

續表4 Continued table 4

材料名稱Name材料來源Source 鑒定方式Identification method南方玉米銹病Southern corn rust玉米大斑病Northern leaf blight玉米小斑病Southern leaf blight玉米紋枯病Corn sheath blight病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病情指數Disease index抗性ResistanceT3-1泰國A3R5MR5MR39.6RB1334.8P7072泰國A5MR3R3R68.2SB1113.2TS33泰國A5MR3R3R38.0RB11112.7T1泰國A7S3R3R55.5MRB31120.6T2泰國A5MR5MR7S26.9RB53322.2TS59泰國A5MR5MR3R74.6SB3313.2TS3926泰國A3R3R3R46.0MRB3111.6Q607泰國A7S5MR5MR15.0HRB5316.3M05-4泰國A7S5MR5MR23.8RB3113.2TS551泰國A7S5MR5MR42.9MRB3334.8M13-7泰國A7S3R5MR31.7RB3134.89818-2-1泰國A7S5MR7S42.9MRB3354.8TS771泰國A3R5MR5MR34.9RB1334.8T3-19泰國A5MR3R5MR20.6RB1134.8013A-6泰國A5MR5MR5MR23.8RB3333.2M09-1泰國A7S5MR5MR1.6HRB3111.6M05-7泰國A7S3R3R61.9SB5119.5DZ1泰國A1HR3R3R46MRB1137.4X20泰國A7S5MR5MR49.2MRB33511.1Y206泰國A7S3R3R30.2RB3139.5NKH9泰國A7S1HR1HR11.1HRB3114.8S501泰國A9HS3R3R23.8R

續表4 Continued table 4

材料名稱Name材料來源Source 鑒定方式Identification method南方玉米銹病Southern corn rust玉米大斑病Northern leaf blight玉米小斑病Southern leaf blight玉米紋枯病Corn sheath blight病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病情指數Disease index抗性ResistanceB7313.2S-25112泰國A9HS3R3R33.3RB5111.6Y-8201-3泰國A5MR5MR5MR44.4MRB3313.2Y-8204-3泰國A5MR5MR3R46.0MRB3316.3S-CH1泰國A9HS3R3R39.7RB5113.2S-CH2泰國A9HS5MR5MR36.5RB5310CML171-1泰國A9HS5MR5MR7.9HRB5111.6CML171-2泰國A9HS7S7S11.1HRB5531.6591-1泰國A7S7S7S52.4MRB3533.2D99-2泰國A1HR3R5MR7.9HRB1113.2S-ZS512泰國AB73S51MR51MR37.811.1RYDH-1印度A9HS3R5MR42.9MRB3311.6YD-2印度A7S3R3R55.6MRB5113.2ID352越南A5MR3R3R58.7MRB1113.2Jan-11老撾A5MR1HR1HR17.5HRB3113.25085-1-1老撾A5MR3R1HR20.6RB1116.3M2015-4緬甸A7S1HR1HR77.7SB5114.8JBM1津巴布為A7S3R1HR17.4HRB3114.8QZ8巴西A7S3R3R68.2SB51114.3M36巴西A1HR3R5MR33.3RB11114.3TS3629巴西A5MR1HR1HR28.5RB11114.3BXM1巴西A7S3R5MR49.2MRB5117.9

續表4 Continued table 4

材料名稱Name材料來源Source 鑒定方式Identification method南方玉米銹病Southern corn rust玉米大斑病Northern leaf blight玉米小斑病Southern leaf blight玉米紋枯病Corn sheath blight病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病級Disease grade抗性Resistance病情指數Disease index抗性ResistanceM3034巴西A9HS5MR5MR30.1RB5331.6TSMZ巴西A7S5MR5MR19.0HRB3336.3

注：A：人工接種鑒定；B：自然發病，下同。

Note: A:Artificial inoculation identification; B: Natural incidence, the same as below.

3 討 論

玉米抗病性鑒定現尚缺乏統一的病害分級標準和抗性評價標準，各單位和研究人員采用的鑒定方法有所不同；目前許多育種單位育種時只是靠自然誘發鑒定率來確定自交系及雜交種的抗病性，在種質資源的抗病評價上缺乏人工控制下的接種鑒定，并且材料抗病評價標準不統一[17]。充分發病是抗病性鑒定的前提條件，初始菌量和溫濕度是影響病害發病程度的重要因素[18]。試驗同時采用田間接種和自然發病兩種方法，對70份外引改良玉米種質材料進行4種病害抗病性鑒定，對田間人工接種和自然發病兩種鑒定方法結果進行比較，結果表明：人工接種鑒定發病病級普遍重于自然誘發鑒定。南方銹病6份材料抗病級別相等，其中4份抗病級別為1級，其余材料相差2～6級；大斑病6份材料抗病級別相等，其中4份抗病級別為1，其余材料相差2～4級；小斑病9份材料抗病級別相等，其中6份抗病級別為1，其余材料相差2～4級；紋枯病除了1份材料病情指數都是1.6外，其余病情指數相差4.7～77.8。這與戴法超等[19]的研究結果基本一致。李蘆江等[20]也認為人工接種鑒定是鑒定玉米種質資源抗性準確、有效的途徑，因此在玉米種質資源抗病材料篩選過程中，進行人工接種鑒定其抗性是必要的。

4 結 論

參試的種質材料對廣西玉米主要病害的抗性較豐富，不同種質材料各有差異，試驗篩選出抗(含高抗、抗、中抗)南方銹病材料29份、大斑病材料65份、小斑病材料64份、紋枯病材料57份。其中一些材料具有多抗性，同時高抗大、小斑病，紋枯病的材料有2 份；兼抗(含高抗、抗、中抗)4種病害和兼抗3種病害的材料各有22份。這些多抗性種質材料的篩選對于廣西玉米抗病育種具有重要的利用價值，拓寬了抗性基因遺傳基礎，是今后開展抗病育種的重要基礎材料。