欧洲种质对玉米主要叶部病害的抗性鉴定与评价

那明慧, 陈晓旭, 赵睿杰, 王应玲, 王作英, 高增贵

(1.丹东农业科学院, 辽宁 凤城 118100;2.沈阳农业大学植物保护学院, 沈阳 110161)

因气候变化、秸秆还田等因素的影响,导致玉米大斑病、灰斑病等气传性叶斑病逐年加重,尤其在东华北春玉米生产区,条件适宜年份具有流行暴发的潜在威胁。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的重要措施和手段。而品种选择的前提是具有良好抗性的优质种质资源。现阶段大部分地区对玉米自交系的抗性鉴定(尤其叶部病害)大多选择田间自然发病,较为粗放,不同地区间环境因素不同,发病条件变化,自然发病存在许多不确定因素,容易导致发病不充分,或者有其他病原菌的干扰,最终导致鉴定结果不准确[1-2]。人工接种可以保障被鉴定的品种或种质资源接种上指定的病原菌,不被其他杂菌干扰,并且可以人工干预接种后鉴定圃的发病条件,适量的病原菌加上适宜的发病条件及环境可以诱导病害的发生和发展,从而使鉴定结果更为准确。国内外通过人工鉴定筛选出一批抗性水平不同的资源,对玉米抗病选育起到了重要的促进作用[3-5]。

随着对产量的追求,种植密度的加大,机收品种的选择,加之气候的变化导致致病生理小种的改变,我国玉米抗性种质资源无法满足现今市场需求,所以引进、鉴定和利用国外种质资源,具有重要意义。由于外引种质资源的所属环境不同,对各病害的抗性水平也不同。因此,国外种质资源的人工接种鉴定和抗性资源的定向筛选就显得格外重要。本研究采用人工接种方法,对引自西班牙、意大利、法国、罗马尼亚的欧洲玉米种质资源进行了3种叶部病害的鉴定和评价,该批种质资源具有耐密、早熟、抗倒伏等优良性状,但尚未进行系统的人工抗病鉴定,对主要叶部病害的抗性不明。明确种质资源的抗性,对具有优良性状的种质资源高效利用,可为抗病育种和种质资源的改良打下坚实基础。

1 材料与方法

1.1 材 料

51份引自欧洲的自交系。其中18份来自西班牙,12份来自意大利,10份来自法国,11份来自罗马尼亚,以上种质资源均由丹东农业科学院玉米研究所多年自交留存并提供。

1.2 供试菌株

玉米大斑凸脐蠕孢属[Exserohilumturcicum(Pass.) Leonard et Suggs]123号小种、新月弯孢[Curvularialunata(Wakker) Boedijn]由沈阳农业大学植保学院提供,玉蜀黍尾孢(Cercosporazeae-maydisTehon &Daniels)由丹东农业科学院植物保护研究所提供。

1.3 鉴定圃的设置

鉴定圃设置在辽宁省凤城市,该地区夏季低温冷凉,田间湿度大,是多种北方玉米叶部病害的发病重灾区,具有良好的天然鉴定条件。所有自交系共设置3个处理,处理1接种玉米大斑病,处理2接种玉米灰斑病,处理3接种玉米弯孢叶斑病,每个处理每份材料种植1行,行长4 m,行距0.6 m,每行15株。玉米大斑病的抗病对照是齐319,感病对照是获白;玉米灰斑病及玉米弯孢叶斑病的抗病对照是齐319,感病对照是掖478,每个处理设置1组抗感对照。由于接种病害为叶部病害,3个处理间设置隔离带,以隔绝不同病原菌之间混合侵染对鉴定结果的影响。接种鉴定田常规化管理。

1.4 方 法

1.4.1玉米大斑病的接种

接种期为玉米11～13叶期(早熟自交系10叶期接种),采用喷雾法,使用背负式手动喷雾器或机动喷雾器直接将孢子悬浮液喷洒于玉米叶片,选择阴天或傍晚进行接种(湿度高即可),同批次鉴定材料应在同一天完成。

将大斑凸脐蠕孢的3个生理小种分别接入煮熟灭菌后的高粱粒,在25 ℃下黑暗培养5～7 d,待高粱粒培养基上布满菌丝,用水洗掉高粱粒表面的菌丝体并置于干净的高湿度环境下暗培养,镜检确定产生分生孢子后,配置浓度为 105～106个/mL的孢子悬浮液,3个生理小种的病原菌悬浮液按照1∶1∶1的比例混合均匀,加入0.01%吐温(体积比)既可用于接种[5-13]。

1.4.2玉米灰斑病的接种

接种期为玉米展9～11叶期时(早熟自交系8叶期接种),用连动注射器从植株喇叭口处平行插入,将病菌孢子悬浮液以10 mL/株的灌注量注入植株心叶中。

在玉米叶粉碳酸钙琼脂培养基(Maize Leaf Powder Plus CaCO3Agar,简称MLPCA)平板上培养玉蜀黍尾孢菌5 d,待病原菌产孢后,用清水将分生孢子从菌落上洗下,经两层纱布过滤,配置浓度为2.5×103个/mL的孢子悬浮液,加入0.01%吐温(体积比)既可用于接种[14-21]。

1.4.3玉米弯孢叶斑病的接种

接种期为玉米11叶期时(早熟自交系9～10叶期接种),接种方法及注意事项与玉米大斑病相同。

将新月弯孢接入煮熟灭菌后的高粱粒,在25 ℃下黑暗培养5～7 d,待高粱粒培养基上布满菌丝,将高粱粒置于干净的高湿度环境下暗培养,镜检确定产生分生孢子后,配置浓度为 105～106个/mL的孢子悬浮液,加入0.01%吐温(体积比)既可用于接种[22-24,27]。

1.5 评价标准

1.5.1玉米叶部病害鉴定病情分级标准

在玉米进入乳熟后期进行调查。按照表1标准调查每份鉴定材料群体的发病状况。大斑病重点调查部位为玉米果穗的上方叶片和下方3叶,根据病害症状描述,逐份材料进行调查并记载病情级别[16]。灰斑病、弯孢叶斑病重点调查部位为玉米穗位叶及上方3个叶片,鉴定病情分级标准参考玉米大斑病鉴定评价标准[25-27]。

2 结果与分析

2.1 玉米种质对大斑病的抗性鉴定

人工接种玉米大斑病,鉴定评价51份来自欧洲的玉米种质,调查结果(图1)显示接种后发病充分,没有对玉米大斑病免疫的自交系。抗病对照齐319和感病对照获白分别表现为抗病(3级)和高感(9级)。对玉米大斑病表现抗、中抗、感和高感的种质分别为1份、15份、18份、18份,占比分别是2.0%,27.5%,35.3%,35.3%。其中来自西班牙的种质资源对玉米大斑病表现中抗、感和高感分别为4份、7份、7份,分别占总数的7.8%,13.7%,13.7%;来自意大利的种质资源对玉米大斑病表现抗、中抗、感和高感分别为1份、5份、5份、1份,分别占总数的2.0%,9.8%,9.8%,2.0%;来自法国的种质资源对玉米大斑病表现中抗、感和高感分别为2份、4份、4份,分别占总数的3.9%,7.8%,7.8%;来自罗马尼亚的种质资源对玉米大斑病表现中抗、感和高感分别为3份、2份、6份,分别占总数的5.9%,3.9%,11.8%;通过人工筛选鉴定,筛选出15份对大斑病抗性较好的种质,抗性表达达到中抗以上,是抗玉米大斑病的宝贵资源。

图1 玉米种质对大斑病的抗病性鉴定结果

2.2 玉米种质对灰斑病的抗性鉴定

人工接种玉米灰斑病,鉴定评价51份来自欧洲的玉米种质,调查结果(图2)显示接种后发病充分,没有对玉米灰斑病表现高抗及抗病的自交系。抗病对照齐319和感病对照掖478分别表现为抗病(3级)和高感(9级)。对玉米灰斑病表现中抗、感和高感的种质分别为7份、22份、22份,占比分别是13.7%,43.1%,43.1%。其中来自西班牙的种质资源对玉米灰斑病表现中抗、感和高感分别为2份、7份、9份,分别占总数的3.9%,13.7%,17.6%;来自意大利的种质资源对玉米灰斑病表现中抗、感和高感分别为2份、4份、6份,分别占总数的3.9%,7.8%,11.8%;来自法国的种质资源对玉米灰斑病表现中抗、感和高感分别为1份、7份、2份,分别占总数的2.0%,13.7%,3.9%;来自罗马尼亚的种质资源对玉米灰斑病表现为中抗、感和高感分别为2份、4份、5份,分别占总数的3.9%,7.8%,9.8%;通过人工筛选鉴定,筛选出7份对灰斑病抗性较好的种质,抗性表达达到中抗,是抗玉米灰斑病的宝贵资源,将为玉米抗灰斑病育种和品种抗性改良提供重要的抗源材料。

图2 玉米种质对灰斑病的抗病性鉴定结果

2.3 玉米种质对弯孢叶斑病的抗性鉴定

人工接种玉米弯孢叶斑病,鉴定评价51份国外的玉米种质,调查结果(图3)显示接种后发病充分,没有对玉米弯孢叶斑病表现为高抗及抗病的自交系。抗病对照齐319和感病对照掖478分别表现为抗病(3级)和高感(9级)。对玉米弯孢叶斑病表现中抗、感和高感的种质分别为6份、18份、27份,占比分别是11.8%,35.3%,52.9%。其中来自西班牙的种质资源对玉米弯孢叶斑病表现中抗、感和高感分别为3份、6份、9份,分别占总数的5.9%,11.8%,17.6%;来自意大利的种质资源对玉米弯孢叶斑病表现中抗、感和高感分别为1份、5份、6份,分别占总数的2.0%,9.8%,11.8%;来自法国的种质资源对玉米弯孢叶斑病表现中抗、感和高感分别为1份、2份、7份,分别占总数的2.0%,3.9%,13.7%;来自罗马尼亚的种质资源对玉米弯孢叶斑病表现中抗、感和高感分别为1份、5份、5份,分别占总数的2.0%,9.8%,9.8%;通过人工筛选鉴定,筛选出6份对弯孢叶斑病抗性较好的种质,抗性表达达到中抗,可为玉米抗弯孢叶斑病育种和品种抗性改良提供基础材料。

图3 玉米种质对弯孢叶斑病的抗病性鉴定结果

3 结论与讨论

随着玉米栽培方式及早熟耐密型玉米品种的广泛推广,相关种质资源的引进、改良、选育受到了关注。欧洲玉米种植历史久远,在自然和人工选择中形成了独具欧洲特色的玉米品种类群和遗传资源材料[28-29]。自交系抗性鉴定工作以往大部分研究选取的材料均以国内种质资源为主,具有一定的局限性,而玉米大斑病等主要叶部病害依靠气流传播,发生和为害程度受环境影响很大,人工鉴定结果更能全面地反映玉米种质资源对叶部病害的抗性。开展外引欧洲玉米种质资源抗3种主要叶部病害的人工接种鉴定与评价,定向选择抗性种质,为抗病育种明确方向,为改良种质资源和抗性品种选育奠定基础[30-32]。

对51份引自欧洲的玉米种质进行玉米大斑病、灰斑病、弯孢叶斑病的鉴定与评价,无高抗的种质资源,无对玉米灰斑病及弯孢叶斑病抗病的种质资源,大部分种质资源对3种病害的抗性表现为感病及高感,筛选出1份抗大斑病种质,14份中抗大斑病种质,7份中抗灰斑病种质,6份中抗弯孢叶斑病种质,2份兼抗3种叶部病害的种质。但单点单个年份的鉴定结果无法充分说明该批种质资源的抗性,仍需继续对该批种质资源进行多点多年份的多次重复鉴定,并积极加强国外种质资源的引进,尤其是兼抗多种病害的高产种质,同时通过外引种质进行国内资源的改良和创新,最终选育高产、密植、适合机械化收割且兼具多种抗性的品种。