玉米自交系对大斑病菌的抗性鉴定及抗性来源分析

孙瑞东 臧振原 慈佳宾 杨 巍 任雪娇 姜良宇 ，2 杨伟光

（1吉林农业大学农学院，130118，吉林长春；2吉林农业大学博士后流动站，130118，吉林长春）

玉米大斑病是由大斑病菌引起的真菌性病害，1876年首次在意大利[1]报道，而后相继在美国、墨西哥等地发现，我国于1899年首次发现。近年来，玉米大斑病在我国多有发生，且危害严重，尤其发生在西南地区和东北地区[2]，一般会造成玉米减产15%～20%，严重时会减产50%以上，甚至绝产[3]，因此，防治玉米大斑病势在必行。

目前，国内外已报道0、1、2、3、N、1N、2N等16个玉米大斑病菌生理小种[4]，10个主效抗病基因，分别为Ht1、Ht2、Ht3、HtN、HtM、HtP、NNc、St、Ht4和Rt[5-9]。由于大斑病菌的生理小种数量众多，变异复杂，目前推广的品种多属于专化性品种，推广几年后抗性下降，所以应用抗病品种是防治玉米大斑病最有效的途径，而在常规抗病育种中筛选抗源材料是抗病育种最为重要的一环。桑立君等[10]通过对国内外180份玉米自交系进行抗性鉴定，高抗系仅占5.5%。曹天昌等[11]对496份玉米自交系进行抗性鉴定，筛选出高抗材料仅为5份，抗病材料58份。前人研究多为单一抗性鉴定，本研究对玉米自选系抗性来源进行分析，对185份玉米自交系进行抗病鉴定并进行分级，筛选抗病玉米自交系，为玉米抗病品种的研究提供基础材料和理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为185份玉米自交系，分为自选自交系和骨干系，自选系95份，骨干系90份。自交系Mo17（中抗）和获白（高感）分别为抗、感对照。供试大斑病病菌株为混合菌，由吉林农业大学种子科学与工程实验室分离保存。

1.2 试验方法

1.2.1 接种菌的制备 将高粱粒用水煮沸30min，再用高压灭菌锅灭菌1h，取出备用。接种前把菌株放在PDA培养基平板上，在25℃条件下培养4～5d，对灭菌后的高粱粒进行接种，继续25℃培养至高粱粒长满菌丝，将高粱粒备用。

1.2.2 鉴定方法 采用人工接种鉴定的方法，在玉米大喇叭口期，将高粱粒放入植株心叶中，每株接种5～10粒，每个自交系至少接种10株。接种后24h内人工辅助喷施清水，提高植株心叶内的湿度，增加病菌侵染成功的几率。

1.2.3 抗病鉴定圃设置 试验在吉林农业大学田间试验基地温室进行，单行区，行长5m，密度为6万株/hm2，2次重复，随机区组排列。

1.2.4 评价方法 在玉米乳熟期之后进行调查，以玉米棒三叶为主要调查对象，调查玉米棒三叶上下两部分叶片发病情况。田间鉴定采用的反应分级和抗性评价标准：叶片上无病斑或仅在穗位下部叶片上有少量病斑，病斑占叶面积少于5%，为高度抗病，简称高抗（high resistance，HR）；穗位下部叶片上有少量病斑，占叶面积的6%～10%，穗位上部叶片有零星病斑，为抗病（resistance，R）；穗位下部叶片上病斑较多，占叶面积的11%～30%，穗位上部叶片有较多病斑，为中度抗病，简称中抗（moderate resistance，MR）；穗位上下部叶片上有大量病斑，病斑相连，占叶面积的31%～70%，为感病（susceptibility，S）；全株叶片基本被病斑覆盖，叶片枯死，为高度感病，简称高感（high susceptibility，HS）。

2 结果与分析

2.1 玉米自交系抗病性评价

将185份玉米自交系进行2年的重复鉴定试验。2017年鉴定结果如表1所示，大斑病病情表现为1级（HR）的种质仅有16份，占鉴定材料的8.65%；病情表现为3级（R）的种质61份，占鉴定材料的32.97%；病情表现为5级（MR）的种质有36份，占鉴定材料的19.46%；病情表现为7级（S）的种质有38份，占鉴定材料的20.55%；病情表现为9级（HS）的种质有34份，占鉴定材料的18.37%。其中7份自选系表现为高抗，37份表现为抗病，分别占自选系鉴定材料的3.78%和20.00%。

表1 2017年不同来源的玉米种质对大斑病的抗性鉴定结果Table 1 Resistance identification results of Exserohilum turcicum from different sources of maize germplasms in 2017

2018年鉴定结果如表2所示，大斑病病情表现为1级（HR）的种质仅有16份，占鉴定材料的8.65%；病情表现为3级（R）的种质59份，占鉴定材料的31.89%；病情表现为5级（MR）的种质有38份，占鉴定材料的20.54%；病情表现为7级（S）的种质有39份，占鉴定材料的21.08%；病情表现为9级（HS）的种质有33份，占鉴定材料的17.84%。其中7份自选系表现为高抗，36份表现为抗病，分别占自选系鉴定材料的3.78%和19.46%。不同玉米自交系对于大斑病的抗性差异较大，表现抗病的种质相对较多，中抗及以上的种质共113份，占鉴定材料数的近61.08%，但表现为高抗的种质较少，仅有16份。主要以3级和5级抗病种质为主，占抗病种质总数的52.43%；而38.92%的种质表现感病或高度感病。表3和表4分别是玉米自选系和骨干系具体病斑面积和抗性评级。

表2 2018年不同来源的玉米种质对大斑病的抗性鉴定结果Table 2 Resistance identification results of Exserohilum turcicum from different sources of maize germplasms in 2018

2.2 玉米自交系抗性来源初步分析

玉米大斑病抗性是由质量抗病性和数量抗病性共同控制，这种多基因联合控制的抗病性可以通过育种程序累加来获得[12]。通过分析不同玉米自交系的血缘，可大致分析出不同玉米自交系的抗性来源，为改良玉米抗病自交系提供理论基础。

通过连续2年抗性鉴定（表3、表4），筛选出 B12-1、J1881、J1577、J1828、6L1072、3DH2- 99、3DH2-108、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、

Y8、Y9高抗自交系共16个，其中B12-1、J1881、J1577、J1828是由Y6改良获得，可能带有相同的抗性基因；而6L1072是由Y25改良而来，3DH2-99、3DH2-108是通过DH选育，可能抗性基因来源不同。

表3 95份自选玉米自交系大斑病2017-2018年抗性鉴定结果Table 3 Resistance identification results of 95 self-selected maize inbred lines in 2017-2018

表4 90份骨干玉米自交系大斑病多年抗性鉴定结果Table 4 Multi-year resistance identification results of 90 elite maize inbred lines

由J1577和B12-1改良自交系，选育出6S4-30、6S4-44、6S4-32、7S5-25、7S5-29 等，抗病性优良。由Y70和B12-1作为亲本，选育出5S3-53-1、5S3-29-1、5S3-96-1、5S3-98、6S4-32、6S4-11、6S4-13等，其中只有5S3-53-1和5S3-29-1表现为中抗，其他均为感病或高感。由此推断Y70和B12作为亲本在抗性表现上更加倾向Y70，推断上述自交系的感病基因可能来自Y70，而抗病基因可能来自B12。

由Y57和Y70、Y42、Y25混粉作为亲本选育出了 7H1、7H2、7H15、7H16、7H17、7H18、7H19，他们多为抗病，而Y70、Y42、Y25混粉作为亲本改 良 出 7L120、7L124、7L145、7L1406、7L1411、7L1420为感病或高感，以Y23为主的先锋母本多为感病自交系，推断抗性来源为Y57。

3 讨论

通过分析不同玉米自交系的来源，发现父本系 Y6、Y25、B12-1、J1881、J1577和 旅 大 红 骨系Y11、Y22、5S3-96-1大多表现为抗病，瑞德系Y58、Y70、J4195、J1490等多为感病或高感，瑞德系抗性一般，但大多自交系配合力较好，通过将部分父本系血缘引入瑞德系，得到高配合力且高抗自交系。但将旅大红骨系血缘引入瑞德系，改良系抗性较好但配合力一般，所以可通过引入父本系血缘改良自交系。

高卫东等[13]进行玉米病害鉴定结果表明先锋群抗性表现为中抗，与本试验结果大致相符，温义鹏等[14]研究表明昌7-2抗性为中抗，而在本试验中昌7-2抗性为高感，出现这种情况的原因可能是大斑病的生理小种不同，或者是由于环境条件影响导致结果偏差。

虽然大斑病抗性来源复杂，受多基因共同控制，但通过材料改良和抗病基因累加可以改善玉米自交系的抗性[11]。然而，玉米自交系改良时间漫长，改良结果不稳定，通过筛选抗性基因，应用分子标记、遗传作图等技术，对玉米大斑病抗性基因进行染色体定位，数量性状基因座（quantitative trait locus）分析[15]可以加快抗病玉米自交系选育。开展抗病多基因聚合育种，通过轮回选择和群体改良快速、高效、准确地选育抗病玉米自交系。

4 结论

通过2年连续鉴定，从185份自交系中筛选出高抗自交系16份，其中自选系7份，通过抗性来源的初步分析，发现Y6和其改良的自交系B12-1、J1881、J1577抗病性遗传稳定。本试验自选自交系大多为改良自交系，改良基础大多为Y70、Y6、Y23、Y5等，通过抗性鉴定试验和其对应杂交种可以得知，Y6、Y5为高抗，Y70等为高感，通过血缘分析，Y6和Y70改良自交系B12-1、J1881、J1577、5S3-53-1、3L1585都是抗病自交系，由于Y6为高抗，Y70为高感，可以推断由Y6可以将抗性遗传给后代，故推断Y6在改良抗病玉米自交系中可能起到关键作用。综上可知，Y6和其改良的自交系B12-1、J1881、J1577可以用作改良玉米大斑病抗性的材料。