我国玉米灰斑病菌的种类及其分布调查

刘可杰 董怀玉 王丽娟

摘要 为了监测我国玉米灰斑病菌的种群及其分布，本研究于2016年-2019年从全国17省（直辖市）87地市（自治州）采集了1 341份玉米灰斑病样本，分离病原菌进行形态学和分子生物学鉴定。共分离到菌株4 186株，从中鉴定出玉蜀黍尾孢Cercospora zeae-maydis 3 272株、玉米尾孢C.zeina 914株。结果表明，引起我国玉米灰斑病的病原菌有玉蜀黍尾孢C.zeae-maydis和玉米尾孢C.zeina两个种，而且这两个种在我国的分布有一定的地域性。黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、北京、天津、山东、山西和安徽地区的玉米灰斑病菌均为玉蜀黍尾孢;河南的西、南部和陕西的中、南部是玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合发生;湖北、四川和湖南虽然分离到了玉蜀黍尾孢和玉米尾孢两种菌，但以玉米尾孢为主;贵州和云南的玉米灰斑病菌均为玉米尾孢。

关键词 玉米灰斑病; 玉蜀黍尾孢; 玉米尾孢; 分布

中图分类号： S 435.13

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.

2020339

Investigation on the species and distribution of pathogens causing gray leaf spot of maize in China

LIU Kejie， DONG Huaiyu*， WANG Lijuan

（Institute of Plant Protection， Liaoning Academy of Agricultural Sciences， Shenyang 110161， China）

Abstract

In order to monitor the species and distribution of pathogens causing gray leaf spot of maize in China， 1 341 samples of gray leaf spot of maize were collected from 87 prefecture-level cities （autonomous prefectures） of 17 provinces （municipalities） during 2016-2019. The pathogens were isolated and identified by morphology and molecular biology methods. A total of 4 186 isolates were obtained， 3 272 were Cercospora zeae-maydis and 914 were C.zeina. The results showed that the pathogen species causing gray leaf spot of maize were C.zeae-maydis and C.zeina in China， and the distribution of these two species was regional. In Heilongjiang， Jilin， Liaoning， Inner Mongolia， Hebei， Beijing， Tianjin， Shandong， Shanxi and Anhui， the pathogen species was C.zeae-maydis， while in the west and south of Henan and the middle and south of Shaanxi， the pathogen species were Czeae-maydis and C.zeina. In Hubei， Sichuan and Hunan， the pathogen species were also C.zeae-maydis and C.zeina， but the C.zeina was the main species. In Guizhou and Yunnan， the pathogen species was C.zeina.

Key words

gray leaf spot of maize; Cercospora zeae-maydis; Cercospora zeina; distribution

玉米灰斑病于1991年在我国辽宁丹东地区首次突然大发生[1]，这是玉米灰斑病在我国发生的首次报道。2000年以来，该病害在北方春玉米区的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古以及黄淮海夏玉米区的山东、河北、河南、北京和天津等地普遍发生，成为玉米上的一种常发病害[2-3]。2010年后，玉米灰斑病在我国西南各省的玉米产区发生严重，在云南、贵州、四川、湖南和湖北等省份的玉米生产中成为危害重、损失大的病害，而且有逐年加重的趋势[4-6]。玉米灰斑病在我国的分布已經越来越普遍，对我国东北、华北和西南等地区的玉米生产威胁越来越大，成为玉米生产中继大斑病、小斑病之后的又一重要叶部病害。

玉米灰斑病是由4种尾孢属Cercospora真菌引起的：玉蜀黍尾孢Cercospora zeae-maydis、玉米尾孢C.zeina、高粱尾孢玉米变种C.sorghi var. maydis及一个未确定种Cercospora sp.[7-8]。最初研究者普遍认为我国玉米灰斑病的病原菌是玉蜀黍尾孢，2013年首次报道由玉米尾孢引起的灰斑病在我国云南地区发生[9]，有研究表明我国玉米灰斑病菌存在玉蜀黍尾孢和玉米尾孢2个种[10-11]。为了监测我国玉米灰斑病菌的种群及其分布，本研究于2016年-2019年采集了全国17省（自治区、直辖市）87地市（自治州）的玉米灰斑病样品，分离病原菌进行形态学和分子生物学鉴定，以期为玉米灰斑病的田间诊断、流行研究及有效防控提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料

2016年-2019年，从我国17省（自治区、直辖市）87地市（自治州）的149个县（区）采集具有典型灰斑病症状的玉米病叶，每个县（区）选取3个采样地点，每个采样地点采集3份样本，4年间共获得玉米灰斑病样本1 341份。

1.2 方法

采用单孢分离法分离菌株，CTAB法提取基因组DNA，形态学及种特异性引物扩增法鉴定菌株[10]。利用3组种特异性引物CylH3F/CzeaeHIST/CylH3R、CylH3F/CzeinaHIST/CylH3R和CylH3F/ CmaizeHIST/CylH3R分别鉴定玉蜀黍尾孢C.zeae-maydis、玉米尾孢C.zeina和Cercospora sp.，扩增产物均为389 bp和284 bp[7]。进一步利用一对种特异性引物CZM2F/CZM2R鉴定玉蜀黍尾孢、玉米尾孢和高粱尾孢玉米变种C.sorghi var. maydis，扩增产物分别是760、310 bp和1 020 bp[12]。引物序列见表1。

2 结果与分析

2.1 玉米灰斑病菌分離及形态学鉴定结果

对采自我国17省（自治区、直辖市）87地市（自治州）的1 341份灰斑病样本进行病原菌单孢分离，每份样本分离2～4株菌株进行形态学鉴定，共获得4 186株菌株。所有的分离菌株在PDA培养基上生长缓慢，菌落致密，近圆形，边缘平滑略呈波浪状，菌落正面为灰白至灰色，背面铁灰色，有的菌株产生红色色素。分离菌株的分生孢子梗淡橄榄色或棕褐色，有1～8个隔膜;分生孢子单生，为倒棍棒状或纺锤形，无色，薄壁，光滑，顶端微钝，有1～10个隔膜。形态学鉴定表明，分离菌株均为尾孢属Cercospora真菌。不同地点的样本

上分离到的菌株在形态上有的略有差异，但同一样本上分离到的菌株在形态上都表现一致。

2.2 分离菌株的种特异性引物鉴定结果

从每份样本分离的2～4株菌株中选取1株，共计1 341株菌株，用种特异性引物进一步进行PCR鉴定。部分菌株的鉴定结果见图1。从分离到的1 341株菌株中共鉴定出玉蜀黍尾孢和玉米尾孢两个种，分别为1 067株和274株，未检测到Cercospora sp.和高粱尾孢玉米变种。

2.3 玉蜀黍尾孢和玉米尾孢在我国17省（自治区、直辖市）87地市（自治州）的分布

表2结果表明：我国黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、北京、天津、山东、山西和安徽等地分离到的玉米灰斑病菌，均为玉蜀黍尾孢;河南、陕西、湖北、四川和湖南分离到的玉米灰斑病菌为玉蜀黍尾孢和玉米尾孢两个种;贵州和云南分离到的玉米灰斑病菌均为玉米尾孢。进一步分析发现，两种尾孢菌在我国的分布有一定的地域性：山东和山西以北地区的玉米灰斑病菌均为玉蜀黍尾孢;河南的西、南部和陕西的中、南部是玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合发生的地区;湖北、四川和湖南虽然分离到了玉蜀黍尾孢和玉米尾孢两种菌，但以玉米尾孢为主;贵州和云南的玉米灰斑病菌均为玉米尾孢。

此外，本研究显示，河南的三门峡市、南阳市和驻马店市，陕西的安康市、商洛市、汉中市和西安市，湖北的武汉市，四川的广元市，湖南的长沙市是玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合发生的地市，两种菌在每个地市分离菌株数及所占比例见表3。

3 结论与讨论

对2016年-2019年分离自我国17省（自治区、直辖市）87地市（自治州）的1 341株菌株的鉴定结果表明：引起我国玉米灰斑病的病原菌有玉蜀黍和玉米尾孢两个种，未发现Cercospora sp.和高粱尾孢玉米变种;玉蜀黍尾孢分布的范围比较广，黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、山东、山西、河南、陕西、安徽、湖北、四川和湖南等地区都有分布;玉米尾孢分布范围相对较小，但正在以云南为中心向东北方向沿着贵州、四川、湖南、湖北、陕西和河南一线向我国黄淮海夏玉米区及北方春玉米区扩散。有研究认为，玉米尾孢比玉蜀黍尾孢具有更强的致病力和环境适应性，具有较玉蜀黍尾孢更好的寄主适合度[13-15]。刘庆奎等从2011年及以前分离的云南地区的玉米灰斑病菌中鉴定出少量的玉蜀黍尾孢[11]，但本研究从云南地区的玉米灰斑病菌中只鉴定出玉米尾孢，未分离到玉蜀黍尾孢，表明玉米尾孢在云南地区已经成为绝对优势种群。赵丽萍曾从哈尔滨双城市分离鉴定到玉米尾孢[16]，但本研究从哈尔滨地区分离的75株菌株（双城区18、五常市30、巴彦县27）均为玉蜀黍尾孢，未鉴定到玉米尾孢。本研究在黑龙江、吉林、辽宁、山东和云南等省份的采样密度较大，能够较为准确地表明这些省份玉米灰斑病菌的种类和分布，而其他省份由于受采样密度和采样时病害发生情况的限制，不可避免会有未检测到的病菌种类。未来有必要密切监测玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合发生的河南和陕西及其周边的甘肃、宁夏、内蒙古、山西、河北和山东等地区玉米灰斑病菌的种类和分布，并密切监测四川和湖北地区的玉蜀黍尾孢和玉米尾孢的演替情况。

调查中发现，玉米灰斑病发生的严重程度与环境条件和品种的抗病性密切相关。有研究表明：玉蜀黍尾孢分生孢子在20～30℃、相对湿度≥81%时更易于萌发，菌丝在24～25℃时生长最快[17];在田间条件下，20～30℃的温度和90%以上的相对湿度有利于病斑扩展[18]。实际调查表明，湿度大、温度相对较低的环境条件有利于玉米灰斑病的发生和流行。在黑龙江、吉林和辽宁，8月中下旬至9月中下旬为发病盛期，此时正是天气开始转凉而空气湿度相对较大的时期;辽宁本溪和丹东、湖北恩施、云南德宏和大理、四川雅安等地区的山区病害发生严重，也与山区湿度大、温度相对较低的环境有关。不同玉米种质对灰斑病的抗性差异很大，尚未发现免疫种质[19]，目前生产中种植的绝大多数品种的抗性在中抗以下，如果感病的品种遇上适宜的环境条件，植株大部分叶片几乎布满病斑并逐渐枯死。

玉米灰斑病现已成为我国玉米生产面临的重大病害之一，已在全国17省（自治区、直辖市）87地市（自治州）发生。玉蜀黍尾孢是北方春玉米区玉米灰斑病的唯一致病种，而玉米尾孢是西南地区玉米灰斑病的主要致病种，在河南西部、陕西中部和南部已经发现二者并存的区域，这两种灰斑病菌在不久的将来有可能会出现更快速、更大范围的分布变化。赵立萍等[4]研究认为，玉米尾孢是2001年从缅甸进入我国云南西南地区，在季风等因素的作用下，在云南全境快速扩散并向北传播，2013年-2014年已扩散至河南西部山区、陕西宝鸡市及杨凌区，未来数年，玉米尾孢将进入甘肃南部与东部，并可能通过宁夏、陕西北部、山西北部逐渐向玉米主产区的华北北部和东北扩散。玉米尾孢导致的灰斑病将对我国玉米生产构成新的威胁，为了应对有可能出现的玉米尾孢灰斑病大面积扩散流行，应未雨绸缪，加强玉米抗性种质筛选和抗性品种选育工作，并积极研究有效的防治措施。

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（责任编辑：田 喆）