河西走廊玉米普通銹病生物學(xué)特性測定

雷玉明，鄭天翔，邢會琴

(1.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000；2.甘肅河西走廊特色資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 張掖 734000；3.河西學(xué)院祁連山有害生物綜合治理研究中心，甘肅 張掖 734000)

玉米普通銹病是由玉米柄銹菌(PucciniasorghiSchw.)引起的玉米常見氣傳病害，分布于全世界各玉米主產(chǎn)區(qū)[1]，國外1896年首次報(bào)道，中國則是1937—1939年戴芳瀾、王云章等在陜西、貴州、西康等地首次報(bào)道了該病[2]。到20世紀(jì)90年代，吉林省發(fā)生面積達(dá)13.4萬hm2，湖北省鄖縣發(fā)生面積2 000 hm2，山東泰安大流行病葉率一般90%以上，大部分品種病葉率達(dá)100%，一般田塊造成減產(chǎn)10%～20%，有的自交系近乎絕產(chǎn)，嚴(yán)重影響玉米后期籽粒灌漿而減產(chǎn)[3]。甘肅河西走廊是全國最大玉米制種基地，大量玉米親本組合北種南繁，加上近些年耕作制度的改革、品種更換、氣候因素變化等原因，導(dǎo)致普通銹病和南方銹病混合發(fā)生，河西走廊玉米銹病的發(fā)生變得較為復(fù)雜，且危害越來越重，成為制種玉米田主要病害。據(jù)報(bào)道，甘肅省2009—2012年玉米普通銹病普遍嚴(yán)重發(fā)生，病株率達(dá)81.6%[4]。2009年以來，張掖市甘州區(qū)玉米制種田普通銹病平均病株率達(dá)97.4%，成為目前制種玉米重要病害[5]。因此，需要盡快明確河西走廊普通玉米銹病發(fā)生規(guī)律和病原菌的生物學(xué)特性，旨在為制種田玉米銹病科學(xué)防治提供參考依據(jù)。

1 供試菌株

玉米柄銹菌菌種獲取，從甘肅張掖市甘州區(qū)玉米制種田抽穗期采集新葉片，選擇典型病斑用毛筆刷下孢子，經(jīng)顯微鑒定獲得菌種，并將夏孢子配成1×(106～107)的孢子懸浮液備用。

2 夏孢子生物學(xué)特性試驗(yàn)

2.1 溫度對孢子萌發(fā)的影響

吸取懸浮液1 mL，采用凹玻片萌發(fā)法[6]，設(shè)5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、28 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃共計(jì)9個(gè)溫度處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，放入不同溫度的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，逐日觀察并記錄，采用紐鮑爾(Neubauer)血球計(jì)數(shù)板測定夏孢子萌發(fā)率，采用DPS 12.5數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)Duncan’s新復(fù)極差測驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性分析。

2.2 濕度對孢子萌發(fā)的影響

分別將新鮮玉米葉片夏孢子用毛筆刷在載玻上，放入密閉的不同濕度的干燥器中，設(shè)相對濕度穩(wěn)定在70%、80%、90%、95%、98%、100%共計(jì)6個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，放入25 ℃恒溫箱中培養(yǎng)，24 h后測定孢子萌發(fā)率，統(tǒng)計(jì)分析與1.2.1中方法相同(下同)。

2.3 pH值對孢子萌發(fā)影響

pH值為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0共計(jì)9個(gè)梯度(用0.1%HCl和NaOH調(diào)節(jié))。

2.4 光照對孢子萌發(fā)的影響

設(shè)24 h/d全光照、12 h/d光照+12 h/d黑暗的半光半暗、24 h/d全黑暗3種處理。

2.5 碳源對孢子萌發(fā)的影響

以1%碳源制作菌懸液，分別設(shè)葡萄糖、果糖、木糖、乳糖、麥芽糖、淀粉，共7種碳源，以不加C源為清水為對照(ck)。

2.6 氮源對孢子萌發(fā)的影響

以1%氮源制作菌懸液，硝酸鉀、酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、甘氨酸、硫酸銨、氯化銨，共7種氮源，以不加N源清水為對照(ck)。

3 結(jié)果與分析

3.1 溫度對夏孢子萌發(fā)的影響

測定結(jié)果(表1)表明，夏孢子在5～35 ℃范圍內(nèi)均能萌發(fā)，差異性顯著。適宜萌發(fā)的溫度是20～30 ℃，最適萌發(fā)溫度為25～28 ℃，低于5 ℃或高于35 ℃萌發(fā)率速度降低，不利孢子萌發(fā)，表明該菌夏孢子萌發(fā)最適溫度為25～28 ℃。

表1 溫度對夏孢子萌發(fā)的影響

3.2 濕度對孢子萌發(fā)的影響

測定結(jié)果(圖1)表明，在相對濕度80%以上，隨濕度增加，夏孢子萌發(fā)率逐漸上升，差異性顯著。相對濕度100%時(shí)萌發(fā)率最高，低于80%夏孢子不能萌發(fā)，表明高濕是夏孢子萌發(fā)必要條件。

3.3 光照對夏孢子萌發(fā)的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，全光、全暗、半光半暗在24 h后夏孢子萌發(fā)率差異不顯著，分別為18.1%、17.6%、17.5%，表明光照對夏孢子萌發(fā)沒有影響。

3.4 pH對夏孢子萌發(fā)的影響

測定結(jié)果(圖2)表明，pH值為3時(shí)夏孢子不能萌發(fā)，在pH值4～11范圍內(nèi)均可萌發(fā)。pH值為4時(shí)開始萌發(fā)，pH值為7～8時(shí)萌發(fā)率最高，達(dá)29.4%。pH值為10時(shí)萌發(fā)率顯著降低，pH值為11時(shí)萌發(fā)率僅有1.4%，不利于夏孢子萌發(fā)。說明夏孢子在偏酸或偏堿條件下均不利于萌發(fā)，表明夏孢子萌發(fā)的最適pH值為7～8。

3.5 碳源對夏孢子萌發(fā)影響

測定結(jié)果(圖3)顯示，夏孢子在供試碳源葡萄糖、果糖、木糖、乳糖、麥芽糖、淀粉等溶液中中萌發(fā)率均比對照高，其中葡萄糖、果糖最適宜于夏孢子萌發(fā)，其次是麥芽糖,差異性顯著。木糖、乳糖、淀粉溶液中萌發(fā)率持平，之間無差異性。說明碳源有利于夏孢子萌發(fā)。

3.6 氮源對夏孢子萌發(fā)影響

測定結(jié)果(圖4)顯示，夏孢子在氮源溶液中萌發(fā)存明顯差異。在硫酸銨、氯化銨、硝酸鉀等溶液中萌發(fā)率顯著高于對照，達(dá)18.9%，說明這一類型的氮源有利于夏孢子萌發(fā)。磷酸銨、尿素、甘氨酸、酪氨酸等氮源萌發(fā)率低于對照，說明這一類型氮源不利于夏孢子萌發(fā)。

本試驗(yàn)研究表明，適宜萌發(fā)的溫度是20～30 ℃，最適萌發(fā)溫度為25～28 ℃。這一結(jié)論與傅俊范等[7]報(bào)道的遼寧省玉米銹菌夏孢子萌發(fā)適宜溫度為20～25 ℃之間的結(jié)論存在一定差異,與趙志祥等[8]報(bào)道的南繁區(qū)南方玉米銹菌夏孢子萌發(fā)適宜溫度為20～28 ℃的結(jié)論也存在差異。南方銹菌夏孢子萌發(fā)的溫度范圍較普通銹菌范圍大，充分說明南方銹菌與普通銹菌在生物學(xué)特性方面存在差異。結(jié)合田間發(fā)生情況，河西走廊普通銹病往往發(fā)生在抽穗前后，大量發(fā)生在8月中下旬，該時(shí)期間氣溫相對在30 ℃左右，表明河西走廊普通銹病菌耐高溫能力較強(qiáng)，由于地域差異是造成與遼寧省普通銹菌之間存在差異，這一點(diǎn)是否與病菌存在生理分化有關(guān)，還有待進(jìn)一步研究。

本研究結(jié)果顯示，濕度在80%以下夏孢子不能萌發(fā)，與傅俊范等[7]報(bào)道的RH在90%以下不能萌發(fā)，存在差異。分析認(rèn)為這與河西走廊在玉米生長前期大氣干燥，田間小氣候RH較低，普通銹菌已具有抗干旱的能力，在相對濕度略低的情況下也能萌發(fā)，是否與干旱脅迫下普通銹菌抗性蛋白表達(dá)相關(guān)，需要對河西走廊玉米銹菌抗性基因定位和遺傳開展研究。

從碳、氮營養(yǎng)對夏孢子萌發(fā)影響看，玉米普通銹菌能較好利用多種碳源，這一觀點(diǎn)與前人研究結(jié)論相吻合。同樣這一觀點(diǎn)在田間調(diào)查也被證實(shí)，一般甜玉米發(fā)病早且重，其次為甜糯玉米，說明玉米植株含糖量高低與玉米普通銹病具有正相關(guān)性。此病菌對無機(jī)氮源的利用較好，有機(jī)氮源條件下對夏孢子萌發(fā)有一定抑制作用。因此，在生產(chǎn)中可以適量減少硫酸銨、氯化銨、磷酸銨、硝酸鉀肥的用量，適當(dāng)增加有機(jī)氮肥利用，充分促進(jìn)玉米植株吸收，降低或抑制夏孢子萌發(fā)，有利于對玉米普通銹病的控制。