35份新选育玉米自交系对4种病害抗性的精准鉴定与评价

肖明纲

(1.黑龙江省农业科学院生物技术研究所，黑龙江哈尔滨 150028； 2.黑龙江省农业科学院博士后工作站，黑龙江哈尔滨 150086)

玉米既是我国第一大粮食作物，也是主要的饲料作物，同时又是重要的工业原料和能源植物，在国民经济和农业生产中占有重要地位。2021年我国玉米种植面积达4 333万hm，总产量2.726亿t，同比增长5.0%、4.6%，分别为谷物总种植面积、总产量的43.2%、43.1%。因此，玉米生产的持续稳定与否直接影响到我国的粮食安全和农业生产的发展。病虫害的发生与流行是直接影响玉米产量的重要因素之一，我国玉米生产中发生的病虫害有280多种，其中高频率发生、严重危害的有20多种，每年造成约1 000万t的玉米产量损失。

目前，我国生产上常见的重要病害主要有玉米大斑病、茎腐病、灰斑病和瘤黑粉病等。玉米大斑病曾在我国发生多次流行，感病品种损失可达30%以上，黑龙江省每年因大斑病损失玉米6 000万～9 000万kg。随着秸秆还田、连作等耕作栽培制度的变化和玉米生长后期连续阴雨，近几年玉米茎腐病在我国各玉米主产区加重发生，已成为玉米减产的主要病害之一。玉米灰斑病对我国东北、华北及西南等地区的玉米生产威胁越来越大，且在云南、四川、湖北等地区的高海拔山区，已成为亟须解决的重要叶部病害之一。近年来，玉米瘤黑粉病发生呈逐渐加重趋势，特别是在夏玉米区、西北玉米制种区，瘤黑粉病对玉米生产的影响越来越大。

培育和种植抗病品种是控制玉米病害、减少产量损失的有效途径，而优异的抗性资源则是进行玉米抗病育种的基础。近年来，国内外学者开展了大量的玉米大斑病、茎腐病、灰斑病、瘤黑粉病的抗病鉴定和评价工作，筛选出了一批抗性资源。同时，众多学者也开展了多种病害的抗病鉴定工作，筛选出了兼抗几种病害的种质资源，为抗病育种提供了材料基础。

目前，玉米大斑病、茎腐病、灰斑病和瘤黑粉病在我国各玉米区发生越来越普遍，危害也越来越严重，仍需继续鉴定和寻找新的抗病种质材料，针对这种情况，本研究利用人工接种方法，通过多年对新选育的35份玉米自交系进行大斑病、茎腐病、灰斑病和瘤黑粉病的抗性鉴定和评价，以探究其真实抗性水平，持续为我国玉米抗病育种提供可利用的资源。

1 材料与方法

1.1 供试自交系

35份新选育玉米自交系。玉米大斑病抗病对照Mo17(MR)，感病对照获白(HS)；玉米茎腐病抗病对照齐319(HR)，感病对照掖478(HS)；玉米灰斑病抗病对照齐319(MR)，感病对照掖478(HS)；玉米瘤黑粉病抗病对照齐319(HR)，感病对照掖478(HS)。

1.2 供试病原菌

玉米大斑病病原菌为大斑突脐蠕孢()，分离自黑龙江省玉米发病叶片，菌源是多个生理小种的混合菌种；玉米茎腐病病原菌为禾谷镰孢菌()、玉米瘤黑粉病病原菌为玉蜀黍黑粉菌()、玉米灰斑病病原菌为玉蜀黍尾孢菌(-)，由本人所在课题组采集、分离、纯化、培养并保存。

1.3 抗病鉴定圃设置及抗性评价

抗病鉴定圃设置在黑龙江省哈尔滨市道外区黑龙江省农业科学院生物技术研究所民主试验基地。玉米大斑病、禾谷镰孢茎腐病、灰斑病和瘤黑粉病病圃设置、调查时期、调查方法和分级标准参见玉米抗病虫性鉴定技术规范。根据重复抗性鉴定结果对鉴定材料进行抗病性评价，抗性以记载的最高病情级别为准。

2 结果与分析

2.1 新选育玉米自交系对大斑病的抗性鉴定与评价

2018、2019年连续2年采用孢子悬浮液喷雾法评价了35份新选育玉米自交系对大斑病的抗性，感病对照获白充分发病，病情级别达9级，鉴定结果有效。在35份待鉴定材料中，共筛选到12份玉米自交系对大斑病具有抗性，占鉴定材料的34.3%，其中高抗抗病材料各1份，占鉴定材料的2.9%，中抗材料10份，占鉴定材料的28.6%。其余23份材料表现为感和高感大斑病，占鉴定材料的65.7%(表1)。鉴定结果表明，在新选育的35份玉米材料中，抗大斑病资源较少，需要继续引进新的抗源。2020年重复鉴定，12份抗玉米大斑病自交系3年间玉米大斑病抗性表现稳定，反映了其真实抗性水平(表2)，这些自交系可作为玉米抗大斑病的重要抗性资源加以利用。

表1 35份新选育玉米自交系对玉米大斑病抗性鉴定结果

表2 12份抗病自交系对玉米大斑病多年抗性鉴定结果

2.2 新选玉米自交系对禾谷镰孢茎腐病的抗性鉴定与评价

2018、2019年连续2年采用根埋法评价了35份新选育玉米自交系对禾谷镰孢茎腐病的抗性，抗病对照齐319发病株率分别为0%、1.7%，表现为高抗，感病对照掖478感病株率为83.3%、87.5%，表现为高感，抗感对照发病率差异明显，鉴定结果有效。在35份待鉴定材料中，共筛选到17份玉米自交系对禾谷镰孢茎腐病具有抗性， 占鉴定材料的48.6%，其中高抗材料7份，占鉴定材料的20%，抗病材料2份，占鉴定材料的5.7%，中抗材料8份，占鉴定材料的22.9%。其余18份材料表现为感和高感大斑病，占鉴定材料的51.4%，其中感病材料10份，占鉴定材料的28.6%，高感材料8份，占鉴定材料的22.9%(表3)。鉴定结果表明，在新选育的35份玉米材料中，抗禾谷镰孢茎腐病资源也不是太丰富。2020年对17份抗玉米禾谷镰孢茎腐病自交系进行了重复鉴定，结果表明重复鉴定的17份材料3年间玉米禾谷镰孢茎腐病抗性表现稳定，反映其真实抗性水平(表4)。

表3 35份新选育玉米自交系对禾谷镰孢茎腐病抗性鉴定结果

表4 17份抗病自交系对玉米禾谷镰孢茎腐病多年抗性鉴定结果

2.3 新选育玉米自交系对灰斑病的抗性鉴定与评价

2018、2019年连续2年采用灌注法评价35份玉米自交系对灰斑病的抗性，抗病对照齐319叶片上有少量病斑，病情级别为3级，感病对照掖478感病叶片基本为病斑覆盖，叶片枯死，表现为高感，抗感对照发病率差异明显，鉴定结果有效。在35份待鉴定材料中，共筛选到11份玉米自交系对灰斑病具有抗性，占鉴定材料的31.4%，其中高抗和抗病材料各3份，分别占鉴定材料的8.6%，中抗材料5份，占鉴定材料的14.3%。其余24份材料表现为感和高感灰斑病，占鉴定材料的68.6%，其中感病材料15份，占鉴定材料的42.9%，高感材料9份，占鉴定材料的25.7%(表5)，而Z16HEB-376、Z16HEB-377、Z16HEB-381和Z16HEB-390叶片全部为病斑覆盖，整株枯死。鉴定结果表明，在新选育的35份玉米材料中，抗灰斑病材料较少。

表5 35份新选育自交系对玉米灰斑病抗性鉴定结果

2020年对11份抗玉米灰斑病自交系进行了重复鉴定，感病对照掖478充分发病，病情级别达9级，人工接种鉴定有效。结果发现，重复鉴定的11份材料3年间玉米灰斑病抗性表现稳定，反映了其真实抗性水平(表6)，这些自交系可作为玉米抗灰斑病的重要抗性资源加以利用。

表6 11份抗病自交系对玉米灰斑病多年抗性鉴定结果

2.4 新选育玉米自交系对瘤黑粉病的抗性鉴定与评价

2018、2019年连续2年采用注射法评价了35份玉米自交系对瘤黑粉病的抗性，抗病对照齐319发病株率分别为0%、0.8%，表现为高抗，感病对照掖478感病株率为89.3%、89.1%，表现为高感，抗感对照发病率差异明显，鉴定结果有效。在35份待鉴定材料中，共筛选到18份玉米自交系对瘤黑粉病具有抗性，占鉴定材料的51.4%，其中高抗材料10份，占鉴定材料的28.6%，抗病材料5份，占鉴定材料的14.3%，中抗材料3份，占鉴定材料的8.6%。其余17份材料表现为感和高感瘤黑粉病，占鉴定材料的48.6%，其中Z16HEB-359(52.1%)、Z16HEB-363(66.3%)Z16HEB-370(83.3%)和Z16HEB-387(83.7%)发病株率均超过了50%(表7)。鉴定结果表明，在新选育的35份玉米材料中，有丰富的玉米瘤黑粉病抗源，可用于抗病亲本的选育及抗病材料的改良，以减轻玉米瘤黑粉病的危害，降低制种成本，提高制种产量。2020年对18份抗玉米瘤黑粉病材料，又进行了重复鉴定，感病对照掖478发病株率为87.1%，抗病对照齐319发病株率为0%，抗感对照充分发病，人工接种鉴定有效。结果表明，18份材料3年间玉米瘤黑粉病抗性表现稳定，反映了其真实的抗性水平(表8)。

表7 35份新选育玉米自交系对玉米瘤黑粉病抗性鉴定结果

表8 18份新选育自交系对玉米瘤黑粉病多年抗性鉴定结果

2.5 兼抗不同病害的玉米种质

在对35份新选育自交系进行抗性鉴定和评价中， 笔者所在课题组发现有些种质具有抵抗不同病害的能力，在抗性基因发掘和抗病品种培育中具有重要的应用价值。兼抗2种病害的材料共15份，Z16HEB-358、Z16HEB-374、Z16HEB-389高抗瘤黑粉病，兼抗灰斑病；Z16HEB-364高抗禾谷镰孢茎腐病，兼抗灰斑病；Z16HEB-365中抗禾谷镰孢茎腐病，兼抗灰斑病；Z16HEB-369高抗大斑病，高抗禾谷镰孢茎腐病；Z16HEB-376中抗大斑病和茎腐病；Z16HEB-377中抗茎腐病，兼抗大斑病；Z16HEB-388中抗禾谷镰孢茎腐病，中抗大斑病；Z16HEB-372中抗大斑病，兼抗灰斑病；Z16HEB-373中抗大斑斑，兼抗瘤黑粉病；Z16HEB-375中抗大斑病和瘤黑粉病；Z16HEB-379高抗瘤黑粉病，中抗大斑病；Z16HEB-381中抗禾谷镰孢茎腐病，兼抗瘤黑粉病；Z16HEB-390中抗瘤黑粉病，兼抗禾谷镰孢茎腐病；兼抗3种病害的有4份。Z16HEB-360、Z16HEB-385高抗禾谷镰孢茎腐病和瘤黑粉病，中抗大斑病；Z16HEB-362高抗禾谷镰孢茎腐病，中抗灰斑病和瘤黑粉病；Z16HEB-371高抗瘤黑粉病，中抗茎腐病和灰斑病；兼抗4种病害的有2份。Z16HEB-382高抗灰斑病，中抗大斑病和茎腐病，兼抗瘤黑粉病；Z16HEB-391高抗禾谷镰孢茎腐病、灰斑病和瘤黑粉病，中抗大斑病。

3 讨论

3.1 新选育的35份玉米自交系具有优良的农艺性状

新选育的35份自交系具有配合力高、耐密植、抗倒性好、脱水快、适宜机械化收获等特点。Z16HEB-357、Z16HEB-362、Z16HEB-368、Z16HEB-371、Z16HEB-378、Z16HEB-381、Z16HEB-382、Z16HEB-391等8份自交系均属极早熟材料；Z16HEB-359、Z16HEB-361、Z16HEB-373、Z16HEB-374、Z16HEB-375、Z16HEB-388、Z16HEB-389等7份自交系株高和穗位都较低，粒深轴细；自交系Z16HEB-365、Z16HEB-366、Z16HEB-376、Z16HEB-379、Z16HEB-384、Z16HEB-390抗低温能力较强；Z16HEB-358、Z16HEB-360、Z16HEB-364、Z16HEB-369、Z16HEB-372、Z16HEB-377、Z16HEB-383、Z16HEB-385等自交系籽粒硬粒型，株高低，秆韧性好，抗倒性极强。

3.2 种质资源抗性表型的精准鉴定是有效利用抗性种质的重要途径

玉米自交系的真实抗性水平对于抗病育种至关重要，自然发病条件下，由于受环境条件、病原菌数量、温湿度及生育期等影响，田间自然发病往往存在发病不充分的问题，影响鉴定结果的准确性。人工接种鉴定创造病害发生条件，在适宜侵染时期提供适宜的病原菌数量，保准充分发病，鉴定结果更能反映出真实的抗性水平。本研究在病害常发区设置人工病圃，对鉴定材料进行多年多种病害的重复鉴定，第3年鉴定结果和前2年相一致，反映了材料的真实抗性，对于材料的有效利用提供了重要抗性信息。

4 结论

连续3年通过人工接种对35份新选育自交系进行玉米大斑病、禾谷镰孢茎腐病、玉米灰斑病、玉米瘤黑粉病4种病害的抗病鉴定，结果筛选到抗大斑病自交系12份，抗禾谷镰孢茎腐病自交系17份，抗玉米灰斑病自交系11份，抗玉米瘤黑粉病自交系18份，同时发现有15份材料兼抗2种病害，4份材料兼抗3种病害，2份材料兼抗4种病害。这些抗病资源将会在一定程度上拓宽我国玉米抗病种质遗传基础，对我国玉米抗病资源创制及抗病品种培育具有重要的应用价值。