玉米杂交种抗大斑病和丝黑穗病鉴定与评价

王春明，郭满库，郭 成 ，周天旺

(1.甘肃省农业科学院 植物保护研究所，兰州 730070；2.农业部天水作物有害生物科学观测实验站，甘肃天水 741200)

玉米(Zeamays)属禾本科(Poaceae)，为中国重要的粮食作物之一，也是饲料、油料和多种行业重要加工原料。做好玉米生产，不仅是确保粮食安全，提高人均占有粮的有效途径，而且对发展畜牧业和加工业，开展多种经营和促进农田生态系统平衡等方面都有重要的现实意义。

近年来，由于免耕和秸秆还田等栽培技术应用、环境气候变化以及病菌新生理小种出现、品种抗性丧失等原因，玉米大斑病(Northern leaf blight)和丝黑穗病(Head smut)发生和流行呈加重趋势，给玉米生产带来极大损失，引起广大植保和育种工作者的高度重视。玉米大斑病是由玉米大斑凸脐蠕孢菌 [Exserohilumturcicum(Pass.) Leonard et Suggs]侵染玉米而引起的一种重要真菌性叶部病害之一，主要为害玉米叶片，也可侵染叶鞘和苞叶。在中国东北、华北北部、西北、西南等春玉米产区普遍发生，且为害严重，一般年份减产约20%，严重流行年份减产可达 50%以上[1-4]。桑立君等[5]对230份自交系资源进行大斑病接种鉴定，结果显示11份表现高抗，占4.8%；张小利[6]对499份玉米种质资源进行 0、 1 和 N 号生理小种的接种鉴定，其中 96 份对0、1和N号生理小种表现抗以上水平，占到总材料的19.24%，对150份玉米种质进行0、1、N 和 123N 共4个生理小种的抗性鉴定，仅8份材料对4个生理小种共同表现抗以上水平，占5.33%；张治家等[7]对山西省推广的22份玉米品种进行大斑病抗性鉴定，仅发现高抗材料3份。玉米丝黑穗病是世界玉米产区普遍发生的病害，由丝孢堆黑粉菌(Sporisoriumreilianum)引起，是一种对玉米生产造成极大为害的土传真菌病害[8]。选育和种植抗病品种是防止玉米丝黑穗病发生流行和稳产增收的重要措施，而鉴定和评价玉米品种及育种亲本的抗病性则是抗病育种的重要环节[9]。刘长华等[10]对80份加拿大早熟群体杂交选系进行丝黑穗病抗性评价，未发现高抗材料。一些学者经过大量研究，筛选出一批高抗玉米丝黑穗病的自交系[11-17]，如‘KH13’‘FR218’‘D2374’‘T432’‘育系243’‘育系254’‘育系490’‘育系541’‘吉T5’‘吉63/o2’‘吉846’‘吉992’‘赤L5’‘赤L155’‘粤48’‘粤57-1’‘酒341-2’‘鲁原92’‘郑653’‘沙1’‘宁45’‘晋穗 54’等，但具备突出抗丝黑穗病特性的优异种质资源仍然缺乏。

由此可见，中国玉米高抗大斑病和丝黑穗病品种相对匮乏，应加强玉米种质资源和现有品种的抗性监测工作，特别是客观和准确地评价玉米品种的抗性类型，可为不同生态区品种的合理布局和病害综合防治提供科学依据。因此，本研究采用田间人工接种鉴定技术对2011-2014 年间参加甘肃省玉米区试的97份杂交种进行抗大斑病和丝黑穗病鉴定和评价，旨在为甘肃玉米品种审定和后续推广利用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为97份玉米杂交种，其中2011年21份，2012年17份，2013年24份，2014年35份，均由甘肃省农业科学院作物科学研究所和部分企业提供。

1.2 试验设计

试验设在甘肃省天水市甘谷县新兴镇五甲村 (甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站)，年平均气温为9.5～10.9 ℃，降雨量为480 mm左右，无霜期约180 d。

玉米抗大斑病鉴定材料在每年5月中旬播种，每行种5 m，行、穴距50 cm×40 cm，并在鉴定圃一条对角线上等距离设已知对照‘Mo17’(MR)和‘获白’(S)5组及以上。每穴留苗2株，每品种留苗20株以上。

玉米抗丝黑穗病鉴定材料在每年4月中旬播种，供试材料按照品种编号田间顺序排列，不设重复。每份材料种植2行，每行种5 m，行、穴距50 cm×40 cm，每穴点播种子4粒，并在鉴定圃一条对角线上等距离设已知对照‘Mo17’(HR)和‘黄早四’(HS)5组及以上。玉米生长到5～6叶期间苗，每穴留苗2株，每品种留苗40株以上。

1.3 大斑病抗性鉴定方法

1.3.1 接种方法 人工田间接种：参考文献[18]，采自上年病圃的病叶，阴干后常温保存，次年接种前用植物标本粉碎机将病叶充分粉碎，在大喇叭口期，每株玉米投放大约1 g于心叶内，接种后增加田间喷灌，每天 10：00和14：00各喷水30 min。

1.3.2 病情调查及抗性评价标准 在玉米进入乳熟后期调查，目测每份鉴定材料群体的发病级别，调查重点部分为玉米果穗上方3叶和下方3叶，按照参考文献[18-19]，分5级记载病情级别，并对每份材料进行抗性评价。

病情分级和抗性分级标准为：1级：叶片无病斑或在穗位下部叶片有少量病斑，病斑叶面积≤5%，高抗(HR)； 3级：穗位下部叶片有少量病斑，占叶面积6%～10%，穗位上部叶片有零星病斑，抗病(R)；5级：穗位下部叶片病斑较多，占叶面积11%～30%，穗位上部叶片有少量病斑，中抗(MR)；7级：穗位下部叶片有大量病斑，占叶面积31%～70%，穗位上部叶片病斑较多，感病(S)；9 级：全株叶片基本被病斑覆盖，叶片枯死，高感(HS)。

1.4 丝黑穗病抗性鉴定方法

1.4.1 接种方法 将接种前一年秋季从典型病株上采集的病瘿，阴干后置通风处越冬，以备下一年鉴定用。播种前一天将病瘿上的菌粉抖落，用40目铜筛筛出冬孢子，按菌粉∶细土=1∶1 000的质量比充分混合成菌土，播种时先播下种子，覆盖菌土100 g，上面再盖田土[20]。

1.4.2 病情调查及抗性评价标准 参照中华人民共和国农业部颁布的玉米抗丝黑穗病鉴定技术规范进行[21]。病情分级和抗性分级标准为：1级：病株率0～1.0%，高抗(HR)；3级：病株率1.1%～5.0%，抗(R)；5级：发病株率5.1%～10.0%，中抗(MR)；7级：发病株率10.1%～40.0%，感(S)；9级：发病株率40.1%～100%，高感(HS)。在玉米进入乳熟期后，对供试材料逐株进行调查，记载总株数和发病株数，计算发病株率。根据病株率，评价供试材料的抗感水平。

2 结果与分析

2.1 对照材料的抗性结果

表1结果表明，玉米抗大斑病对照材料‘Mo17’的4 a平均病情级别为3～5级，表现为中抗(MR)～抗(R)，高感对照材料‘获白’4 a的平均病级为9级，表明‘获白’连年都表现高感 (HS)；玉米丝黑穗病抗病对照材料‘Mo17’的4 a病株率在0.90%～3.15%，表现为抗(R)～高抗(HR)，感病对照材料‘黄早四’的4 a病株率均在60.00%以上，均表现高感(HS)。‘获白’和‘黄早四’在4 a鉴定中均表现高感，说明对该批次玉米品种的鉴定结果有效。

表1 大斑病和丝黑穗病对照材料历年病情Table 1 Resistance of maize inbred lines to leaf blight and head smut

注：病级为对照材料的平均发病级别，下同。

Note:The disease scale in the table was the average scale of control material, the same below.

2.2 玉米杂交品种对大斑病的抗性结果

表2表明，97份玉米杂交种中高抗材料有‘818’‘平玉8号’‘金穗51216’和‘兴达甜1号’共4份，占4.12%；表现抗病的有‘金518’‘陇单10号’‘KWS2564’‘敦玉1747’‘Hny02’‘兴达糯1号’‘玉源209’‘金苹果19’‘先农甜珍’‘Y7879’‘东单339’‘金凯265’‘西蒙668’‘晋单73’‘甘农1610’‘兴达1106’‘金凯3150’‘裕丰3号’‘DH656’共19份，占19.59%；表现中抗的有‘富早116’‘CN8706’‘豫丰96-68’‘敦玉2100’‘2100’‘BF2103’‘武科8号’‘正德306’‘陇源916’‘Hny50’‘FNL80’‘雪2112×309’‘星糯918’等共29份，占29.90%；感病和高感材料共45份，占46.39%。

2.3 玉米杂交种对丝黑穗病的抗性结果

表3表明，97份玉米杂交种中高抗玉米黑穗病的材料有‘正德305’‘5229’‘敦玉2512’‘宁玉524’‘先玉1225’‘兴达1106’共6份，占6.19%；表现抗病的有‘陇单10号’‘818’‘平玉8号’‘Hny02’‘玉源209’‘敦玉2100’‘2100’‘正德306’‘金苹果19’‘武试0260’‘Y7879’‘天瑞丰1001’‘裕丰3号’‘金穗1203’等共22份， 占22.68%；表现中抗的有‘垦玉2号’‘敦甜2号’‘敦玉616’‘敦玉1747’‘豫丰96-68’‘BF2103’‘方玉30’‘甘农1610’‘BF2202’‘金凯3150’等共16份，占16.49%；感病和高感材料共53份，占54.64%。

2.4 兼抗玉米大斑病和丝黑穗病品种

由鉴定结果可知， ‘818’‘平玉8号’‘陇单10号’‘敦玉1747’‘Hny02’‘玉源209’‘金苹果19’‘Y7879’‘甘农1610’‘兴达1106’‘金凯3150’‘裕丰3号’‘豫丰96-68’‘敦玉2100’‘2100’‘BF2103’‘正德306’‘方玉30’‘武试0260’‘天瑞丰1001’‘BF2202’‘金穗1203’共22个品种对玉米大斑病和玉米丝黑穗病均表现中抗及以上水平，占供试品种的22.68%，但未发现有品种同时表现高抗。

3 结论与讨论

生产实践表明，利用抗性品种是控制玉米病虫害最为经济有效的措施[22]。中国经过多年的不懈努力，在生产上推广和利用兼抗或多抗品种，从而保证玉米产业的健康发展[4]。抗病品种的推广应用，在部分病害风险区域淘汰高感品种，这对减轻大斑病和丝黑穗病的发生和流行起到积极作用，同时减少化学农药的用量，为环境保护做出积极贡献。因此，应加强玉米种质和当前品种的鉴定工作，筛选抗源并加快对抗源的利用[23]。同时，加大和拓宽玉米种质对大斑病菌和丝黑穗病生理小种的抗性选择范围，获得对大斑病和丝黑穗病抗病能力强、抗性遗传基础广泛的种质材料，丰富玉米大斑病和丝黑穗病抗性遗传基础和抗病品种选育的基础材料尤为重要。

本研究中大斑病感病对照自交系‘获白’4a的发病级数均为9级，达高感水平，丝黑穗感病对照自交系‘黄早四’4 a病株率均在40.0%以上。

表2 玉米杂交种对玉米大斑病的抗性类型Table 2 Resistance of maize hybrids to leaf blight

表3 玉米杂交种对玉米丝黑穗病的抗性类型Table 3 Resistance of maize hybrids to head smut

因此，对供试材料的抗性评价比较客观和准确，给种子管理部门和育种单位提示潜在风险品种，可为不同品种在不同生态区的合理布局及该病害的有效防控提供技术支撑。本研究在2011-2014年采用田间人工接种对97份玉米杂交种进行抗大斑病和丝黑穗病鉴定和评价，发现52份对大斑病表现中抗及以上，占53.61%；44个品种对丝黑穗病表现中抗及以上，占45.36%；其中22份材料对大斑病和丝黑穗病均表现中抗及以上，可在生产中推广应用。但从鉴定结果发现，供试品种‘潞玉36’对玉米大斑病表现为感病，这与张治家等[7]对山西省玉米栽培品种对玉米大斑病抗性鉴定表现为抗病的结果不一致，分析其主要原因可能是由于环境条件差异和生理小种不同，因本研究为了避免供试品种因单一生理小种而表现的抗感差异，故未采用优势生理小种进行试验，而采用粉碎后的发病组织进行混合接种鉴定。虽然鉴定方法与他人存在差异，但筛选出符合当地生态区的抗性材料。关于其对一个或多个已知的具有当地代表性且致病力强的生理小种进行接种鉴定，有待进一步开展相关研究。