新疆主栽玉米品種不同生育期抗螟性鑒定及評價

丁新華，王志慧，賈尊尊，付開赟 吐爾遜·阿合買提，楊 杰，郭文超

(1.新疆農業科學院植物保護研究所/農業農村部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點實驗室，烏魯木齊 830091；2.新疆農業科學院微生物應用研究所/新疆特殊環境微生物重點實驗室，烏魯木齊 830091；3.新疆農業科學院糧食作物研究所，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】玉米作為我國主要的糧食作物，也是最主要的飼料來源及工業原料[1-3]。亞洲玉米螟Ostriniafurnacalis(Guenée)，屬鱗翅目螟蛾科[4]，由于其鉆蛀為害的習性而難以防治[5]。目前生產上對亞洲玉米螟防治最有效的手段依然化學藥劑滅除[6-8]，也都在減少化學農藥使用[9]，而當前僅靠生物防治中自然天敵的捕食以及病原微生物的作用等方法，并不能及時有效且徹底的防控玉米螟[10]。選擇具有抗玉米螟的品種不失為一種經濟、環保、有效的方法。【前人研究進展】關于植物的抗蟲性主要與植物營養物質[11]、次生代謝物[12]、防御酶[13]、植物激素[14]等有關，目前評價玉米品種抗螟性的方法主要為田間鑒定方法和室內鑒定方法。田間鑒定方法主要包括在田間自然感蟲或者人工接蟲的條件下調查葉片被害級別[15]或剖稈調查單株隧道長度或者蛀孔數[16]；室內鑒定方法主要包括利用玉米雄穗、花絲、心葉、玉米愈傷組織直接喂養、加到人工飼料或無瓊脂飼料中喂養幼蟲根據食葉級別、蟲糞圈系數、幼蟲體重以及組建生命表等[17]。范曉琪[18]在田間自然感蟲條件下依據蟲情指數評價山東省75個玉米品種抗螟性發現，不同玉米品種之間的抗蟲性存在差異，同一玉米品種不同生育時期抗蟲性也有所不同；趙士文等[19]在田間自然感蟲條件下通過剖稈調查受害率及百株蟲量評價陜西省21個玉米品種的抗螟性；高越[20]通過在玉米心葉末期和吐絲期人工接蟲法及室內飼喂心葉法評價了轉cry1Ab基因玉米的抗螟性，均表現較強的抗性；劉燊等[21]通過飼喂3齡亞洲玉米螟幼蟲玉米花絲建立生命表的方法，發現京科968的花絲具有一定抗螟效果且玉米防御酶可能在花絲抗螟中發揮重要作用。【本研究切入點】玉米已成為農業與畜牧業協同發展的重要支柱作物[22]，其已連續多年大面積連片種植，而現有玉米螟防控措施主要集中在農業防治、物理防治、生物防治及化學防治等措施，尚未見新疆荒漠綠洲主要玉米品種的抗螟性水平鑒定與評價。需研究主栽玉米品種不同生育期抗螟性鑒定及評價。【擬解決的關鍵問題】采用食葉級別法、剖稈調查法及幼蟲體重評價方法，鑒定評價新疆19個主栽玉米品種不同時期的抗螟水平，為制訂和實施玉米害蟲科學有效的綜合治理措施提供依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間抗螟性評價在烏魯木齊市新市區安寧渠鎮新疆農科院綜合試驗場(N：39°20′51″，E：76°15′33″)。在47個主栽品種抗蟲性評價基礎上[23]，以丹340作為高感(HS)水平的對照品種，重點對19個品種開展抗螟性系統鑒定評價。表1

表1 新疆主栽玉米田間抗螟性評價試驗供試品種Table 1 Overview of the tested varieties of corn borer resistance evaluation test in Xinjiang main corn

1.2 方 法

1.2.1 鑒定評價

1.2.1.1 食葉級別法

采用行業標準[15](NY/T 1248.5-2006玉米抗病蟲性鑒定技術規范第5部分：玉米抗玉米螟鑒定技術規范)。各供試品種采用隨機區組設計，3次重復，每小區長10 m，寬5 m，株距×行距為0.2 m×0.6 m，種植密度為5 558 株/hm2，小區外圍種植隔離帶。于2020年4月25日播種，常規栽培管理，全生育期不噴施殺蟲劑。于心葉末期調查第1代玉米螟危害各品種的花葉株數和被害級別。

1.2.1.2 幼蟲體重評價法

采用何康來等[24]方法，飼料制作稍有改動。待供試品種長至心葉末期時，從頂端處往下剪約10 cm的莖稈，并剔除周圍的葉，剪下的莖稈分別放于冰箱中，48 h之后用永和YH9008型絞碎機磨成漿狀待用。采用人工飼料作為供試飼料，將該飼料分為兩類，一類作為對照飼料，不改變任何成分；另一類作為處理飼料，將飼料中的玉米粉用供試玉米稈漿替代。將每份測試飼料分裝于24 孔的培養板，接亞洲玉米螟初孵幼蟲1頭/孔，每一處理重復3次，放入人工氣候箱中飼養，溫度 27℃ ±1℃，相對濕度75% ±5%，光周期 L∶D =16 h∶8 h。經過7 d分別檢查和記錄活蟲數及蟲重。

1.2.1.3 剖稈調查法

待玉米成熟后剖稈調查玉米螟危害莖稈部位的平均單株蛀孔數及平均單株隧道長度。

1.2.2 抗螟性鑒定標準

1.2.2.1 食葉級別法鑒定評價標準

根據行業標準NY/T 1248.5-2006[15]中的評價體系對心葉末期調查1代玉米螟危害情況。按以下描述記載玉米螟食葉級別，計算玉米螟對各鑒定品種葉片危害程度的平均值，根據食葉級別的平均值，劃分各鑒定材料的蟲害級別，評價抗蟲性。表2，表3

表2 玉米螟對心葉危害程度的分級標準Table 2 Grading standard of corn borer damage to heart leaves

表3 按食葉級別評定抗螟性的分級標準Table 3 Grading standards for assessing resistance to stem borers according to the level of eating leaves

食葉級別采用9級標準劃分，根據食葉級別的平均值，劃分各鑒定材料的蟲害級別及抗性水平計算各品種的食葉級別:

平均食葉級別=

當敏感對照材料達到相應蟲害級別(7～9級)，抗玉米螟材料鑒定為有效。

1.2.2.2 幼蟲體重評價法鑒定標準

根據《玉米抗螟性鑒定方法與評價標準》[24]以對照與各個鑒定品種的蟲重計算抗性指數，并根據抗性指數確定抗性級別：高抗(HR)抗性指數<0.29；抗(R)抗性指數0.30～0.49；中抗(MR)抗性指數0.50～0.69；感蟲(S)抗性指數0.70～0.89；高感(HS)抗性指數>0.9。

1.3 數據處理

數據采用 Microsoft office Excel 2010、IBM SPSS 22.0 進行處理，各處理間數據采用Duncan方差分析多重比較，綜合比較不同品種的抗螟性差異。

2 結果與分析

2.1 新疆19個主栽玉米品種心葉期抗螟性評價

2.1.1 食葉級別法鑒定

研究表明，高感對照品種丹340蟲害級別為7級，抗螟(玉米螟)性水平鑒定試驗有效。其中KWS1553、新玉57號平均食葉級別均為2.9，蟲害級別達1級，2個供試玉米品種在心葉期均表現出高抗(HR)水平；KWS6333、KWS3376、先玉335平均食葉級別分別為3.9、4.1及4.7，蟲害級別均為3級，3個供試玉米品種在心葉期達到抗(R)性水平；KWS9384、新玉59號、鄭單958、五谷631、新玉69號、新玉108號、KWS2564、五谷310、新玉52號、新玉54號，蟲害級別均為5級，10個供試玉米品種在心葉期達到中抗(MR)水平；新玉47號、先玉987、五谷568、九圣禾235平均食葉級別均大于7，蟲害級別為7級，在心葉期表現感蟲(S)水平。表4

表4 基于食葉級別法的新疆19個主栽玉米品種心葉期抗螟性評價Table 4 Evaluation of borer resistance of Xinjiang main maize varieties based on foliar feeding grade method

2.1.2 幼蟲體重評價法鑒定

研究表明，19個供試主栽玉米品種抗玉米螟水平方面存在顯著性差異(P<0.05)。KWS1553、先玉335、新玉57號、KWS6333抗性指數依次為0.11、0.13、0.24、0.27，均表現高抗(HR)水平，其蟲重值無顯著性差異(P>0.05)，且KWS1553(0.000 77 g)<先玉335(0.000 89 g)<新玉57號(0.001 64 g)0.05)，九圣禾235最低為57.20%，新玉47號存活率最高，達94.44%；此外，新玉108號、五谷310、新玉52號、KWS9384、KWS2564表現為抗性(R)水平，新玉69號、新玉54號、KWS3376、鄭丹958、五谷631、新玉59號則為中抗(MR)水平。表5

表5 基于幼蟲體重評價法的新疆19個主栽玉米品種心葉期抗螟性評價Table 5 Evaluation of borer resistance of Xinjiang main maize varieties based on feeding method

2.2 19個主栽玉米品種蠟熟期抗螟性評價

研究表明，在平均單株蛀孔數方面，敏感對照品種丹340莖稈為1.06個/株，與新玉57號無顯著性差異(P>0.05)；平均單株蛀孔數最少的則是新玉108號(0.03個/株)、五谷631(0.05個/株)、五谷310(0.08個/株)，且與其他供試品種存在顯著差異(P<0.05)；其次是KWS6333、新玉52號、KWS9384，平均單株蛀孔數為0.09、0.1和0.13個/株。新玉108號、五谷631、五谷310在玉米成熟期的抗螟性較其他供試品種表現最好，而品種新玉57號在玉米成熟期抗螟性表現最差。

平均單株隧道長度，敏感對照品種丹340最大，為4.96 cm/株，與供試玉米品種存在顯著差異(P<0.05)。新玉108號、五谷631、KWS6333、鄭單958分別為0.04、0.04、0.12和0.16 cm/株，五谷310、新玉47號、先玉987、KWS9384、KWS2564的平均單株隧道長度則分別為0.27、0.27、0.30、0.38和0.39 cm/株；平均單株隧道長度最長的是新玉57號，為3.06 cm/株。新玉108號、五谷631、KWS6333、鄭單958在玉米成熟期抗螟性表現較好，新玉57號在玉米成熟期抗螟性表現最差。

綜合平均單株蛀孔數及平均單株隧道長度，玉米蠟熟期抗螟性較好的是新玉108號、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958，而新玉57號抗螟性較差。圖1

注：同列數據后不同小寫字母表示鄧肯氏多重比較法檢驗，P<0.05 水平差異顯著

圖2 新疆19個主栽玉米品種平均單株隧道長度變化Fig.2 Column chart of average tunnel length per plant of 19 main maize varieties in Xinjiang

3 討 論

玉米品種間的抗螟性存在明顯差異，同一品種不同生育時期的抗螟性也不盡相同[25]。在玉米心葉末期通過田間及室內鑒定方法對新疆19個主栽玉米品種進行了抗螟性評價，發現KWS1553、新玉57號均達高抗(HR)，而新玉47號、先玉987、五谷568、九圣禾235則均為感(S)及高感(HS)，其余品種為抗性(R)及中抗(MR)。在玉米成熟期通過剖稈調查其莖稈平均單株蛀孔數及平均單株隧道長度發現抗螟性較好的是新玉108號、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958，新玉57號抗螟性最差，這與心葉末期得出的結果不一致，在評價玉米品種抗螟性時不能只關注玉米前期抗螟性，還應關注其他不同生育期的抗螟性[26]。KWS1553、新玉108號、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958抗螟性較好。

玉米抗蟲性是多種因素相互作用的結果，不能只依賴于一種鑒定方法[18]。田間及室內鑒定的結果來看，2種方法的檢測結果基本一致，但個別玉米品種的檢測結果有一定的出入：其中KWS6333、先玉335在感蟲法抗螟性評價中僅達抗性水平(R)，但在飼喂法抗螟性評價中達高抗水平(HR)；品種KWS3376在感蟲法抗螟性評價中達抗性水平(R)，但在飼喂法抗螟性評價中僅達中抗水平(MR)；品種新玉108號、KWS9384、新玉52號、五谷310、KWS2564在感蟲法抗螟性評價中僅達中抗水平(MR)，但在飼喂法抗螟性評價中達抗性水平(R)；新玉47號、先玉987、五谷568在感蟲法抗螟性評價中僅達感蟲水平(S)，但在飼喂法抗螟性評價中達高感水平(HS)，可能與2種鑒定方法的調查及鑒定標準有關，田間感蟲法是通過玉米螟食葉級別來劃分品種的蟲害級別，以此評價抗蟲性，而飼喂法則是通過對照與各品種的蟲重計算抗性指數，以此評價抗性級別。不同的鑒定方法可能對鑒定結果有一定影響，錢海濤等[27]對玉米螟食葉級別法、顯色反應法、蟲糞圈法3種主要玉米抗螟性快速檢測方法的效果進行了比較，結果基本一致。同樣的也可能與調查及處理對象有關，郭井菲等[17]指出莖稈機械強度、外表皮厚度、節間基環長度對植株抗螟性都有影響，但在飼喂法中可能規避了這些影響因子，使得評價結果略有差異。

4 結 論

心葉期抗螟性最好的是KWS1553，其平均食葉級別為2.9，幼蟲存活率為33.33%，幼蟲重為0.000 77 g，達高抗(HR)水平；成熟期抗螟性表現最好的是新玉108，平均單株蛀孔數、平均單株隧道長分別為0.03個/株、0.04 cm/株。品種KWS1553、新玉108號、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958苗期及成熟期抗螟性較好，而新玉57號苗期抗螟性達高抗水平，成熟期抗螟性則較差，生產上可優先選擇種植抗螟較優的品種，同時避免感蟲及高感品種的種植，可在一定程度上實現玉米螟的自然控制，并減少化學農藥施用。