外引玉米种质对3种玉米叶斑病的抗性鉴定与评价

董怀玉, 薛玉梅, 王丽娟, 刘可杰, 徐秀德

(1.辽宁省农业科学院植物保护研究所，沈阳 110161；2.沈阳市农业科学院，沈阳 110034)



外引玉米种质对3种玉米叶斑病的抗性鉴定与评价

董怀玉1*, 薛玉梅2, 王丽娟1, 刘可杰1, 徐秀德1

(1.辽宁省农业科学院植物保护研究所，沈阳 110161；2.沈阳市农业科学院，沈阳 110034)

2012-2013年，应用田间人工接种的方法对引进的165份国外玉米种质进行了玉米大斑病、灰斑病、弯孢菌叶斑病等3种病害同步抗性鉴定与评价，结果表明：引进的国外玉米种质对3种玉米叶斑病的抗性表现均存在差异，表现抗病的种质较少，大部分种质表现感病或高度感病；抗性种质均以中抗为主，表明国外玉米种质对3种叶斑病的抗病能力较低。筛选出一批单抗性种质和兼抗2种或3种叶斑病的多抗性种质37份，为抗病育种提供了重要基础材料。

外引玉米种质； 大斑病； 灰斑病； 弯孢菌叶斑病； 抗性鉴定与评价

玉米是我国第一大粮食作物，目前全国种植面积已超过3 500万hm2，其产量增长对全国粮食增产的贡献率达到了77.6%以上，在国民经济发展中占有重要地位，对我国粮食安全具有举足轻重的作用。而玉米病害是制约玉米生产的重要因素之一，每年因病害危害造成的产量损失高达10%以上，可能抵消或减少新品种或应用新技术创造的经济效益[1]。近年来由于气候环境和种植技术的变化，尤其随着全程机械化、秸秆还田、免耕、高密度种植技术的推广，导致玉米病害发生流行规律明显变化，呈现多变性、突发性态势，尤其是玉米大斑病、灰斑病、弯孢菌叶斑病等叶部病害发生程度日益严重，严重威胁玉米生产安全。如2012和2013年玉米大斑病在我国北方春玉米产区再度暴发流行，而玉米灰斑病2013年在辽宁大发生，均对当地玉米生产造成了严重影响。

种植抗病或耐病品种是防控玉米叶部病害最有效的根本措施，而筛选抗性种质是成功选育抗、耐病玉米品种的基础和必要手段[1-4]。为此，2012-2013年我们对引进的165份国外玉米种质进行了玉米大斑病(northern corn leaf blight，NCLB)、灰斑病(gray leaf spot，GLS)、弯孢菌叶斑病(Curvularialeaf spot，CLS)等3种玉米主要叶部病害的同步抗性鉴定，筛选出一批具有多抗特性的优异种质，为种质创新、抗病育种及生产上采取有效的防病措施提供资源和依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的外引玉米种质共165份，均由辽宁省农业科学院植保所引进，其中来源于法国、罗马尼亚的种质各14份，来源于德国的种质9份，来源于加拿大的种质13份，其余115份种质来源于美国。

供试的玉米大斑病菌[Exserohilumturcicum(Pass.)LeonardetSuggs，玉米大斑凸脐蠕孢菌]为分离自辽宁阜新的123号小种、吉林梨树县的1号小种以及黑龙江哈尔滨的0号小种等3个强致病力菌株，均为从各地田间采集的玉米感病叶片上的典型病斑按常规组织分离法分离培养而获得的纯培养物，其生理小种的鉴定采用含有不同Ht抗性基因的成套鉴别寄主，经温室隔离和田间人工接种鉴定完成[5]；而供试的玉米灰斑病病菌(Cercosporazeae-maydisTehon & Daniels，玉蜀黍尾孢菌)和弯孢菌叶斑病病菌[Curvularialunata(Wakker)Boed.，新月弯孢]是从沈阳地区采集的玉米感病叶片上典型病斑分离培养而获得的纯培养物，并经接种鉴定证明有较强的致病力。

1.2 方法

1.2.1 接种物制备

玉米大斑病田间鉴定接种物采用高粱粒培养基培养制备[2,6]，将供试3个菌株分别培养扩繁后，以水洗去高粱粒表面菌丝体后摊铺于洁净瓷盘中，保持高湿度，室温、黑暗条件下培养24～48 h，镜检确认大量产生分生孢子后，按照1∶1∶1混拌成混合菌种供田间接种；弯孢菌叶斑病接种物的制备方法参照大斑病；灰斑病菌采用玉米叶粉碳酸钙琼脂培养基培养[7]，于25 ℃培养4～5 d后用含0.1%Tween 20的无菌水将大量产生的分生孢子洗下，用无菌水稀释至1×105个/mL的分生孢子悬浮液作为接种物并及时应用于田间接种。

1.2.2 鉴定方法

玉米大斑病鉴定圃设于辽宁东部山区的清原县吴家沟村，该地区气候冷凉，日温差变化幅度大，田间湿度高，为辽宁省玉米大斑病常发重灾区，具备良好的温湿度条件和发病环境；玉米灰斑病和弯孢菌叶斑病鉴定圃设于辽宁省农业科学院实验基地，2种病害鉴定圃间隔50 m以上。鉴定材料于5月上旬播种，田间顺序排列，1次重复，单行区，行长4 m，行距0.6 m，行留苗15株左右。

田间鉴定接种在玉米植株喇叭口期(9～11叶期)进行。玉米大斑病和弯孢菌叶斑病采用接种物投心的接种方法[2]，将制备好的带菌高粱粒投入植株心叶中，接种5～10粒/株，每份材料接10株；玉米灰斑病采用人工注射孢子悬浮液的接种方法[7-8]，用喷嘴处装有20 mL注射器针头的手提式注射器，从植株喇叭口处平行插入，将分生孢子悬液以5 mL/株的注射量注入植株心叶中，每份材料接10株。

1.2.3 评价方法

抗性评价在玉米进入乳熟后期进行，田间目测调查接种部位上、下3片叶的发病情况，记载病情级别。3种叶斑病的病情级别及抗性评价标准一致[2,6,8]。1级：高抗(HR)，叶片上无病斑或仅有零星病斑，病斑占叶面积≤5%；3级：抗病(R)，叶片上有少量病斑，占叶面积6%～10%；5级：中抗(MR)，叶片上病斑较多，病斑相连，占叶面积11%～30%；7级：感病(S)，叶片上有大量病斑，占叶面积31%～70%；9级：高感(HS)，叶片基本为病斑覆盖，占叶面积≥71%，叶片枯死。

2 结果与分析

2.1 玉米种质对3种叶斑病的抗性评价

统计分析连续2年重复鉴定的试验结果可知，供试的165份种质对3种玉米叶斑病的抗性表现均存在差异，表现抗病的种质较少，大部分种质表现感病或高度感病(图1)。对玉米大斑病和灰斑病表现5级以上的抗性种质各有60份，占36.36%；而对弯孢菌叶斑病表现5级以上的抗性种质只有36份，仅占21.82%，表明外引玉米种质中抗弯孢菌叶斑病的材料较少，这与王晓鸣等[6]的研究结果一致。在对3种叶斑病表现抗性的种质中又均以中抗为主，分别有46份、47份和32份，各占其抗性种质的76.67%、78.33%和88.89%，其中对玉米大斑病表现高抗的种质只有H111和C103Ht1A等2份，有12份种质表现抗病；而对玉米灰斑病和弯孢菌叶斑病没有表现高抗的种质，表现抗病的种质分别只有13份和4份，表明供试的外引玉米种质对3种叶斑病的抗病能力较低(表1)。

2.2 多抗性玉米种质鉴选

本研究采用田间人工接种的方法，经过2年的鉴定与评价，从165份玉米种质中筛选出11份兼抗3种玉米叶斑病的多抗种质，兼抗2种叶斑病的多抗性玉米种质则有26份(表2)。这些多抗性种质的筛选对于我国玉米抗病育种和选育多抗性品种具有重要的利用价值，拓宽了抗性基因的遗传基础，是今后开展抗病育种的重要基础材料。

图1 外引玉米种质对大斑病、灰斑病和弯孢菌叶斑病等3种主要叶部病害的抗病性鉴定结果Fig.1 Resistance evaluation of introduced maize germplasms to northern corn leaf blight, gray leaf spot and Curvularia leaf spot

抗性等级Resistance自交系Inbredlines玉米大斑病NCLB玉米灰斑病GLS玉米弯孢菌叶斑病CLSHRH111A、C103Ht1AA--RA679A、Mo17wt1A、FR303A、H110A、CG40A、H95rhmrhmA、L30A、Mo17wA、MP305A、FR3484∗FR4341A、Mo17A、Va26Ht2ATE322R、TR227A、B68HtNA、De813A、De815A、GS18C2A、Mo17HtA、Pa8514A、Pa8528A、Pa8582A、W153RA、W1026GRA、RN6Ht1BAF742F、A679A、FR18SELA、OH43AMRTE351R、N538、SD203A、B37Ht1A、B37Ht2A、B37Ht3A、B37HtNA、B73A、B68Ht1A、B73HtA、B73Ht1A、B68HtNA、W153RA、RC103Ht1A、RN6Ht1BA、GS18C2A、CG108C、H100A、H103A、Pa8514A、Pa8528A、Pa8582A、FR33A、Mo17wt2A、OH43Ht1A、W1026GRA、W1028GRA、A619Ht2A、Ay499A、A661A、Ay560A、De813A、NC264A、McNair11A、MP17∗B73A、LB31A、RW64AHt1BA、FR4CA、OH43Ht1BA、OH43Ht2A、OH43Ht3A、Pa91Ht2A、Pa91Ht3A、Mo17Ht1A、Va26Ht1A、Va26Ht3ATA453R、TD282R、TD392R、TE335R、TE347R、N192G、N502G、N507G、CG108C、CG109C、TR110A、A679A、W1022GRA、W1023GRA、W1024GRA、W1025GRA、A682A、W1028GRA、LB31A、B68A、B76A、H95rhmrhmA、SD203A、Ay562A、B68Ht1A、De833A、De836A、FR33A、FR4CA、MP17∗B73A、Mo17wt1A、Mo17wt2A、Mo17Ht1A、Mo17A、H100A、H103A、H110A、OH43A、OH43Ht1BA、OH43Ht2A、OH43Ht3A、Pa91Ht2A、RC103Ht1A、R806A、NC283A、Va26A、Va26Ht1AF52F、F320F、F325F、F327F、Mo17wt2A、F431F、F1802F、TE317R、TE347R、TE350R、CG27C、CG41C、CG55C、De813A、K1888A、W153RA、A619A、A634A、Ay562A、MP17∗B73A、FR33A、H100A、MBS847A、McNair11A、OH43Ht1BA、OH43Ht2A、RC103Ht1A、H111A、A632A、A664A、RN6Ht1BA、RP8Ht1B1A

1) 表中上标A、F、R、G和C分别代表来源于美国、法国、罗马尼亚、德国和加拿大。

A, F, R, G and C represent the inbred lines from America, French, Romania, German and Canada, respectively.

表2 兼抗2种或3种叶斑病的多抗性玉米种质

续表2 Table 2(Continued)

自交系Inbredlines来源Origin抗性等级Resistance玉米大斑病NCLB玉米灰斑病GLS玉米弯孢菌叶斑病CLS自交系Inbredlines来源Origin抗性等级Resistance玉米大斑病NCLB玉米灰斑病GLS玉米弯孢菌叶斑病CLSOH43Ht2USAMRMRMRPa91Ht2USAMRMRSRN6Ht1BUSAMRRMRVa26Ht1USAMRMRSRC103Ht1USAMRMRMRB68HtNUSAMRRSMo17wt2USAMRMRMRSD203USAMRMRSH111USAHRSMRB68Ht1USAMRMRHSH110USARMRSMcNair11USAMRSMRMo17USARMRSW1026GRUSAMRRSMo17wt1USARMRHSAy562USASMRMRH95rhmrhmUSARMRHSOH43USAHSMRRPa8528USAMRRSCG108CANMRMRSPa8582USAMRRSTE347ROUHSMRMRGS18C2USAMRRS

3 结论与讨论

本研究采用田间人工接种的鉴定技术，对引进的165份国外玉米种质同步进行了玉米大斑病、灰斑病和弯孢菌叶斑病等3种主要叶斑病的抗病性鉴定与评价：国外玉米种质对3种玉米叶斑病的抗性表现均存在差异，但表现抗病的种质较少，大部分种质表现感病或高度感病；筛选出了一批单抗性种质和37份多抗性种质，但抗病种质均以中等抗性为主，表明了该批外引玉米种质对3种叶斑病的抗病能力较低。这些抗性种质将对我国玉米抗病育种和丰富我国玉米叶斑病抗性基因的遗传基础具有重要的利用价值[6,9]。

玉米大斑病、灰斑病以及弯孢菌叶斑病等气传性叶斑病是玉米生产中重要的玉米病害种类，尤其对我国春玉米生产的危害更大，具有在气候条件适宜年份暴发流行的潜在威胁和流行趋势。广泛应用具有中等抗性水平的玉米品种并合理布局是防御气传性叶斑病暴发流行、控制严重发生危害的重要措施和手段。同时玉米品种的抗病性与双亲的抗性均有较密切的关系。因此，本研究筛选出的抗性种质虽多为中等抗性，但仍可作为开展抗病育种和选育多抗性新品种的重要基础材料加以充分利用。

前人研究结果表明，利用对玉米弯孢菌叶斑病具有中等抗性的国外玉米种质改良国内种质资源，可选育出具有较好抗性的新种质[4,9-10]。本研究筛选出的玉米弯孢菌叶斑病抗性种质基本为中等抗性材料，可以充分利用这些抗性种质改良创新国内玉米资源，以期获得抗病能力较强、具有超前性和突破性的抗性新种质，加快抗病品种选育进程。

本研究中对玉米大斑病的抗性鉴定采用田间人工接种玉米大斑病菌混合菌种的方法，目的是针对当前玉米生产实践中存在的玉米大斑病病菌生理小种种群组成复杂、遗传变异速度快[5,11-12]的实际问题，加大和拓宽玉米种质对大斑病菌生理小种种群的抗性选择范围，以期获得对大斑病抗病能力强、抗性遗传基础广泛的种质材料，丰富玉米大斑病抗性遗传基础和抗病品种选育的基础材料。

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Resistance identification and evaluation of introduced maize germplasms to 3 kinds of maize leaf spot

Dong Huaiyu1，Xue Yumei2，Wang Lijuan1，Liu Kejie1，Xu Xiude1

(1.Institute of Plant Protection, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161, China;2. Shenyang Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110034, China)

During 2012-2013, a total of 165 maize germplasms introduced from abroad had been identified and evaluated for resistance to northern corn leaf blight, gray leaf spot andCurvularialeaf spot. The results showed that the introduced maize germplasms demonstrated significant difference in resistance to the above 3 kinds of maize leaf spot. Most of the germplasms were susceptible or highly susceptible to the diseases and only a small part of the germplasms were resistant to the diseases. The resistant germplasms were mostly middle resistant to the diseases. So generally speaking, the resistance of these introduced germplasms is relatively low. Totally, 37 germplasms were identified to be resistant to 2 or 3 kinds of the maize leaf spot diseases, which can be utilized for future disease resistant breeding.

maize germplasms from abroad; northern corn leaf blight; gray leaf spot;Curvularialeaf spot; resistance identification and evaluation

2014-03-13

2014-06-26

国家科技支撑计划项目(2011BAD16B12,2012BAD04B03,2013BAD07B03)

S 435.131.4

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.02.032

* 通信作者 E-mail： donghy618@163.com