陜A群、陜B群玉米自交系抗病性鑒定及產量評價

摘要：為了解陜A群、陜B群玉米自交系的抗病性和豐產性，研究大斑病、莖腐病和穗腐病在陜西關中西部的發生規律，探討抗病性與產量性狀的相關性，以42份玉米自交系為試驗材料，通過人工接種和病圃鑒定的方法，分類鑒選抗病、高產的玉米自交系。結果表明：陜A群、陜B群玉米自交系整體抗性水平較高，對大斑病的平均抗性為中抗，對莖腐病的平均抗性為抗，對穗腐病的平均抗性為中抗。A09、A12、A13、A14、B01、B07、B09、B14兼抗以上3種病害，可作為抗性資源重點利用；A06、A17、A16、A05、A04、A12、A14、B11、B15、B16、B07單穗粒重較高，可作為高產資源加以利用；A12、A14和B07既有較好的抗性，單穗粒重水平也較高，值得重點關注。該結果可為玉米抗病、高產育種及抗病機制研究提供理論參考和種質資源。

關鍵詞：玉米自交系；陜A群；陜B群；抗病性；產量；關中西部

Disease Resistance Identification and Yield Evaluation of Maize Inbred Lines in Shaanxi A Group and Shaanxi B Group

MENG Qingli，SHI YaQin，YANG Shaowei，LIU Dan，LIU Juanjuan，FAN Chunyan

（Baoji Academy of Agricultural Sciences，Baoji 722499，Shaanxi）

玉米是我國播種面積和總產量最大的農作物，在保障糧食和飼料安全方面具有舉足輕重的地位。近年來，隨著玉米種植密度的增加，極端氣候的常態化，以及不當的秸稈還田模式等方面的影響，導致病原菌不斷積累、擴張，各類氣傳和土傳病害發生更加頻繁和嚴重[1-2]。其中，玉米大斑病、莖腐病、穗腐病是陜西省關中西部玉米種植區最常見的葉部、莖部和穗部病害。玉米大斑病主要危害玉米葉片，也可侵染葉鞘和苞葉，在玉米生長期，中溫、高濕、寡照的氣候條件有利于大斑病的發生和流行[3-4]。大斑病在中國東北、華北北部、西北東部、黃淮西部、西南山區等地發病勢頭嚴重，一般造成減產20%[5-6]。莖腐病是全國性的重大病害，近年來在中國西北、東北、黃淮海部分地區重度發生，高感品種的發病率達到40%～100%[7-8]。穗腐病在全國不同玉米產區均有發生，感病品種的發病率可高達50%，致病菌在籽粒中產生的毒素直接威脅人畜健康[9]。這些病害的發生對玉米葉功能、抗倒性、產量和品質危害極大，對玉米青貯、機收、食用和飼用造成不同程度的影響。

為了維持玉米生產的可持續發展，除了采取必要的植保防治外，通過種植優良抗病品種不失為最經濟、有效和環保的措施。開展玉米自交系抗病性鑒定、發掘和利用抗性資源是選育抗病品種的前提。多位研究者對不同玉米種質進行病害鑒定、評價、改良和類群劃分，但對產量性狀的關注仍不夠[10-12]。陜A群、陜B群是西北農林科技大學構建的2個玉米雜種優勢群，目前已開展了15輪改良，西北農林科技大學和寶雞市農業科學研究院等單位利用上述群體，育成了一批早熟、耐密、宜機收的自交系，并研究了這些材料的抗旱性、耐密性、抗倒性、脫水性、配合力等[13-15]，但對其抗病性研究還較少。陜A群、陜B群對于簡化玉米育種模式具有重要價值，研究這兩類自交系的抗病性有助于持續提高玉米雜交種的綜合適應性。

本研究利用42份陜A群、陜B群自交系，于2023年在陜西省寶雞市岐山縣夏播種植，鑒定大斑病、莖腐病和穗腐病的抗性，分析不同種質對病害的抗性水平及與產量的相關性，為選育抗病、高產玉米品種提供種質基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料 供試材料共42份（表1），其中西北農林科技大學選育的陜A群、陜B群骨干自交系6份（A01～A04，B01～B02），寶雞市農業科學研究院選育的自交系36份，包含部分姊妹系。

1.2 試驗設計 試驗于2023年6-10月進行，地點位于寶雞市農業科學研究院試驗基地（34.45°N，107.57°E）。試驗田前茬作物為小麥（產量水平500kg/667m2），播種前旋耕施肥（尿素35kg/667m2，磷酸二銨15kg/667m2），6月16日所有自交系人工播種。試驗采用隨機區組設計，每個試驗設置2個重復，單行區，行長5m，行距0.6m，株距0.2m。

1.3 病原菌及田間接種方法 大斑病及田間接種方法 大斑病病原菌分離自陜西省寶雞市岐山縣田間采集的大斑病樣本。采用NY/T 1248.1—2006《玉米抗病蟲性鑒定技術規范 第1部分：玉米抗大斑病鑒定技術規范》中的高粱粒接種法接種。在玉米完全展開10片葉時，將制備好的帶菌高粱粒投入植株心葉中，每株接種15～20粒，接種時間為7月22日傍晚。莖腐病和穗腐病接種方法 均采用病圃自然發病，方法是連年采集玉米莖腐病殘體和穗腐病果穗，粉碎后均勻撒施到病圃。

1.4 玉米自交系抗病性評價 玉米大斑病抗性評價 采用整行調查法進行大斑病的病情分級，玉米進入乳熟后期時開始調查，重點調查穗位葉及果穗的上部和下部各1葉，根據感病葉片面積占整株葉片總面積的比例進行病情分級，分級方法參考NY/T 1248.1—2006《玉米抗病蟲性鑒定技術規范 第1部分：玉米抗大斑病鑒定技術規范》（表2）。

玉米莖腐病抗性評價 在玉米生理成熟后進行調查，以手指按捏植株基部第一莖節，莖稈發生空、軟或者莖皮明顯變褐者即為發病株。根據每份鑒定材料的總株數和發病株數，計算發病株率用于抗性評價，評價方法參考NY/T 1248.7—2016《玉米抗病蟲性鑒定技術規范 第7部分：鐮孢莖腐病》（表2）。

玉米穗腐病抗性評價 在玉米生理成熟后采收果穗，逐穗進行病情分級調查，分級方法參考NY/T"1248.8—2016《玉米抗病蟲性鑒定技術規范 第8部分：鐮孢穗腐病》。單穗發病面積占雌穗總面積0%～1%為1級，發病面積占雌穗總面積2%～10%為3級，發病面積占雌穗總面積11%～25%為5級，發病面積占雌穗總面積26%～50%為7級，發病面積占雌穗總面積51%～100%為9級。每行調查所有果穗，計算平均病情級別用于抗性評價（表2）。

2 結果與分析

2.1 玉米生育期內氣候條件 玉米病害的發生與氣候環境關系密切。2023年夏玉米生育期內，寶雞各月份平均氣溫均比歷年同期偏高，降水量除9月份外，均較歷年同期偏高，日照時數除6月份外，均較歷年同期偏多，平均濕度以9月和10月份較高（表3）。9月下旬到10月上旬，氣候逐漸轉為冷涼，日溫差變化幅度大，田間濕度高，適宜大斑病的發生。10月初連續陰雨結束后突然轉晴，部分自交系發病迅速且嚴重，主要表現為快速失水青枯，果穗下垂，莖腐病中度發生。9月下旬和10月上旬較高的空氣濕度，導致穗腐病發病較重。2023年玉米整個生育期內平均氣溫偏高，降水和日照充足，有利于玉米生長發育，能夠充分發揮各自交系的增產潛力。

2.2 陜A群、陜B群玉米自交系抗病性評價 對3種病害的抗性評價結果顯示，抗、中抗大斑病的材料分別為12個（陜A群6個，陜B群6個）、23個（陜A群13個，陜B群10個），高抗、抗、中抗莖腐病的材料分別為10個（陜A群7個，陜B群3個）、18個（陜A群7個，陜B群11個）和11個（陜A群6個，陜B群5個），高抗、抗、中抗穗腐病的材料分別為2個（均屬于陜B群）、19個（陜A群9個，陜B群10個）和17個（陜A群11個，陜B群6個），姊妹系間抗病性存在差異，其中兼抗這3種病害的材料有8個，分別為A09、A12、A13、A14、B01、B07、B09、B14（表4）。

陜A、陜B群自交系對玉米大斑病達到中抗及以上的材料占83.3%（陜A群45.2%，陜B群38.1%），但缺乏高抗材料；對玉米莖腐病中抗及以上的材料達92.9%（陜A群47.6%，陜B群45.2%），其中高抗材料占23.8%（陜A群16.7%，陜B群7.1%）；對玉米穗腐病中抗及以上的材料達90.5%（陜A群47.6%，陜B群42.9%），其中高抗材料僅占4.8%（均為陜B群）。從中抗及以上材料所占比例來看，陜A群自交系對3種病害的抗性水平整體較高；陜B群材料對穗腐病的抗性類型多，且達到抗和高抗的材料較陜A群多（圖1）。

2.3 陜A群、陜B群玉米自交系產量評價 2個自交系群體的產量相關性狀數據表明，陜A群的平均穗長、穗行數、行粒數和單穗粒重均較陜B群高，但百粒重偏低；穗長、穗粗、穗行數、行粒數和單穗粒重的最大值在陜A群，百粒重的最大值在陜B群；穗長、穗粗、穗行數、行粒數和單穗粒重的最小值均出現在陜B群（表5）。

陜A群、陜B群穗長最長的分別是A06（20.7cm）、B06（16.4cm），最短的是A20（14.5cm）、B21（12.5cm）；陜A群、陜B群穗粗最高的分別是A17（5.0cm）、B14（4.8cm），最低的是A19（3.8cm）、B21（2.8cm）；陜A群、陜B群穗行數最高的分別是A09和A17（18.7）、B05（18.2），最低的是A16（14.3）、B21（10.0）；陜A群、陜B群行粒數最高的分別是A06（37.3）、B08（31.3），最低的是A20（21.0）、B21（12.1）；陜A群、陜B群百粒重最高的分別是A17（28.0g）、B11（34.9g），最低的是A09（18.2g）、B02（20.0g）；陜A群、陜B群單穗粒重最高的分別是A06（120.4g）、B11（101.7g），最低的是A19（59.4g）、B21（52.6g），陜A群中單穗粒重gt;90.0g的自交系有A06、A17、A16、A05、A12、A04、A14，陜B群中單穗粒重gt;90.0g的自交系有B11、B15、B07、B16，其中A05和A06是姊妹系。

2.4 陜A群、陜B群玉米自交系抗病性與產量及其構成因素的相關性 使用DPS7.05軟件將陜A群、陜B群玉米自交系抗病性與產量性狀進行相關性分析（表6），可見玉米大斑病與莖腐病呈極顯著正相關，與穗粗和穗行數呈極顯著負相關；玉米莖腐病與穗腐病呈極顯著正相關（二者同為鐮孢菌侵染），與百粒重呈顯著負相關，說明玉米感病后籽粒灌漿進程受阻，干物質積累被迫中斷；玉米穗腐病與籽粒含水量呈極顯著負相關，因為受到侵害的玉米穗失去種皮的保護，籽粒水分蒸發速度加快，同時病菌能分解玉米籽粒中的營養物質，引起腐爛，進而導致籽粒中水分減少。3種病害與產量均呈負相關，但未達到顯著水平，這可能與材料自身產量基礎高有關。陜A群、陜B群玉米自交系的穗長、穗粗和行粒數與產量呈極顯著正相關。

3 結論與討論

玉米病害的發生與氣候條件、土壤條件、病原體和品種的抗性密切相關。玉米生育期內的氣溫、降雨量、光照和空氣濕度都對病害的發生發展起著重要作用。玉米大斑病是典型的水、氣流傳播病害，其發生與流行受年份間氣候影響明顯。涼爽的氣候條件有利于玉米大斑病流行暴發而造成大面積減產。在溫度20～26℃、相對濕度90%以上利于大斑病菌產孢[16]。玉米莖腐病屬于典型的土傳病害，病原菌存在于土壤中，可以通過種子、殘留植株、土壤和昆蟲傳播。高溫高濕、排水不良的環境，以及病原菌存在是玉米莖腐病適宜的發生環境。利用病株殘體建立病圃，由種子和土壤帶菌誘發苗期病害，逐步向上傳導，一般在灌漿末期至乳熟初期始發，經過長期連陰雨后，較有利于莖腐病的發生[17]。玉米穗腐病病原較多，包括禾谷鐮孢菌、輪枝鐮孢菌、黃曲霉菌、綠色木霉菌等近20多種霉菌。溫度在15～28℃，相對濕度在75%以上，有利于病菌的侵染和流行，玉米灌漿成熟階段遇到連續陰雨天氣，發生嚴重。

陜西關中西部地區位于黃淮海夏玉米區的最西端，秋季多雨，空氣濕度大（10月上旬相對濕度93%），溫度較為冷涼（9月、10月日平均溫度15.5～25.3℃），適宜大斑病和穗腐病的發生和擴展，10月上旬連陰雨后土壤含水量接近飽和，突然轉晴較適于莖腐病發生。本研究中，玉米大斑病發病普遍（100%發病），嚴重度中等（平均抗性評價MR）；莖腐病發病較普遍（76.2%），嚴重度較低（平均抗性評價R）；穗腐病發病普遍（95.2%），嚴重度中等（平均抗性評價MR），符合3種病害的發生規律。在試驗田鑒定抗病性受氣候影響較大，每年的發病情況會有所不同，除人為創造合適的發病環境外，今后有必要結合分子標記進行佐證。

大斑病、莖腐病和穗腐病是陜西省關中西部地區的主要病害，除了采取必要的植保防治措施外，選育兼抗型玉米品種仍是增產、提質、降風險的重要手段，而抗病、高產種質資源的發掘是抗病育種的基礎。本研究通過人工接種和病圃鑒定，發現陜A群、陜B群材料對上述病害的平均抗性中等偏高，意味著整體抗性較好。A09、A12、A13、A14、B01、B07、B09、B14兼抗以上3種病害，可作為抗性資源重點利用。產量相關性狀方面，A06、A17、A16、A05、A04、A12、A14、B11、B15、B16、B07單穗粒重較高，可作為高產資源加以利用。A12、A14和B07既有較好的抗性，單穗粒重水平也較高，值得重點關注。

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（收稿日期：2024-02-27）