河南省玉米小斑病菌生理小種鑒定及致病力分化

摘要：2013年從河南省4個(gè)地區(qū)采集玉米小斑病標(biāo)樣，對(duì)分離出的140個(gè)玉米小斑病菌菌株進(jìn)行了生理小種鑒定和群體結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明，河南省玉米小斑病菌有T、C、S、O等4種生理小種，但各小種在地區(qū)間的分布存在差異，其中，O小種是河南省各玉米產(chǎn)區(qū)小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種，且在豫南分布最廣泛，其次是C小種和S小種，T小種的比例最小。O小種具有不同致病力，強(qiáng)致病力菌株的出現(xiàn)頻率較弱致病力菌株高，強(qiáng)致病力菌株主要分布在豫南地區(qū)，弱致病力菌株主要分布在豫北地區(qū)。

關(guān)鍵詞：玉米小斑病菌（Bipolaris maydis）；生理小種；鑒定；致病力

中圖分類號(hào)：S435.131.4+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）07-1603-03

玉米小斑病為我國(guó)玉米產(chǎn)區(qū)重要病害之一，在黃河和長(zhǎng)江流域的溫暖潮濕地區(qū)發(fā)生普遍而嚴(yán)重[1，2]。近幾年，由于抗病品種的單一化大面積種植以及全球氣候的變暖，玉米小斑病逐漸成為河南省玉米生產(chǎn)中的重要病害之一，一般造成減產(chǎn)15%～20%，嚴(yán)重的減產(chǎn)達(dá)50%以上，甚至無(wú)收。小斑病菌有明顯的生理分化現(xiàn)象，鑒于玉米品種的細(xì)胞質(zhì)類型分為T型、C型、S型和正常N型4種，按照對(duì)不同細(xì)胞質(zhì)的專化性，通常把小斑病菌也分為T、C、S和O等4個(gè)小種。20世紀(jì)70年代，國(guó)際上報(bào)道玉米小斑病的O、T兩個(gè)小種[3，4]，我國(guó)于1974年提出玉米小斑病菌存在生理分化現(xiàn)象。1979年朱賢朝等[5]提出我國(guó)的玉米小斑病菌存在與美國(guó)類似的O、T這兩個(gè)生理小種，并且認(rèn)為T型小種在我國(guó)廣泛存在。1981年羅畔池等[6]提出將中國(guó)的玉米小斑病菌劃分為16個(gè)生理小種。1982年黃梧芳等[7]將我國(guó)的玉米小斑病菌分為6個(gè)小種，1989年魏建昆等[8]證實(shí)中國(guó)存在C小種。2005年孔令曉等[9]鑒定了河北省玉米小斑病菌生理小種，2010年王利智等[10]對(duì)云南玉米小斑病菌生理小種進(jìn)行了鑒定，研究表明玉米小斑病菌生理小種O、C、S和T小種均有分布，O小種是優(yōu)勢(shì)小種。河南省玉米栽培面積大，小斑病發(fā)生嚴(yán)重，有關(guān)病菌生理小種的組成和結(jié)構(gòu)目前還不清楚。為了指導(dǎo)玉米抗病育種和品種布局，本研究開展了河南省玉米小斑病菌生理小種的鑒定研究及群體結(jié)構(gòu)分析。

1 材料與方法

1.1 病原菌的采集與分離

2013年采集了河南省豫北、豫南、豫西和豫東4個(gè)地區(qū)的玉米小斑病病葉標(biāo)本，采用組織分離和保濕培養(yǎng)的方法，在雙目擴(kuò)大鏡下分離單孢菌株，共獲得140個(gè)玉米小斑病菌株.

1.2 鑒別寄主

分別為含有C、S、T型細(xì)胞質(zhì)和正常細(xì)胞質(zhì)的4份同核C103自交系，即C103C、C103S、C103T和C103N，由河南科技學(xué)院玉米研究所提供。

1.3 生理小種鑒定

將從各地采集分離到的玉米小斑病菌菌株接種在PDA斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng)，待產(chǎn)孢時(shí)，進(jìn)行單胞分離。將經(jīng)單孢純化的小斑病菌接在PDA+玉米汁液培養(yǎng)基上，于25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。將具有T、C、S、N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主分別播種于花盆內(nèi)，每盆15粒種子，保苗10株。待玉米長(zhǎng)到4～5葉期，將在PDA+玉米汁液培養(yǎng)基上培養(yǎng)10 d的玉米小斑病菌加入少量含5‰吐溫-20的無(wú)菌水刮洗，雙層紗布過(guò)濾，配成濃度為1×104/mL的孢子懸浮液，用噴霧器噴霧接種。接種后，將育苗盤移入25 ℃、相對(duì)濕度90%以上的接種室中，保持黑暗24 h后，轉(zhuǎn)入同一溫室接受自然光照。4～7 d后調(diào)查發(fā)病情況，測(cè)量病斑大小，記載病斑類型，確定生理小種類型。

1.4 鑒定標(biāo)準(zhǔn)

小種命名及致病力強(qiáng)弱標(biāo)準(zhǔn)參照孔令曉等[9]的方法。玉米小斑病病斑類型分為萎蔫型病斑和壞死型病斑，每一類型細(xì)胞質(zhì)玉米調(diào)查25個(gè)病斑，分別測(cè)量病斑的長(zhǎng)和寬，計(jì)算平均值。

T小種：在T型細(xì)胞質(zhì)不育系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長(zhǎng)和寬明顯大于在C、S型細(xì)胞質(zhì)不育系和正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑。

C小種：在C型細(xì)胞質(zhì)不育系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長(zhǎng)和寬明顯大于在T、S型細(xì)胞質(zhì)不育系和正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑。

S型菌株（對(duì)S型細(xì)胞質(zhì)致病力強(qiáng)的菌株）：S型細(xì)胞質(zhì)不育系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長(zhǎng)和寬明顯大于在T、C型細(xì)胞質(zhì)不育系和正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑。

O小種：在正常細(xì)胞質(zhì)自交系上，病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑，病斑的長(zhǎng)和寬明顯大于在T、C、S型細(xì)胞質(zhì)不育系上的病斑，或在T、C、S型細(xì)胞質(zhì)不育系上的病斑和在正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑大小差異不明顯。

強(qiáng)致病力菌株：在T、C、S、N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長(zhǎng)度大于或等于6 mm。

中致病力菌株：在T、C、S、N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長(zhǎng)度大于或等于4 mm，小于6 mm。

弱致病力菌株：在T、C、S、N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長(zhǎng)度小于4 mm。

2 結(jié)果與分析

2.1 河南省玉米小斑病菌生理小種分布

對(duì)140個(gè)河南省玉米小斑病菌菌株進(jìn)行了生理小種的鑒定，由表1可以看出，河南省玉米小斑病菌有T、C、S、O等4種生理小種，其中O小種的數(shù)量為66個(gè)，分離頻率為47.1%，C小種的數(shù)量為31個(gè)，分離頻率為22.1%，S小種的數(shù)量為28個(gè)，分離頻率為20.0%，T小種的數(shù)量為15個(gè)，分離頻率為10.7%。由此可見，O小種是河南省各玉米產(chǎn)區(qū)小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種，其次是C小種和S小種，T小種的比例最小。

從4種生理小種在豫東、豫西、豫南、豫北的分布數(shù)據(jù)分析可以看出，各小種在地區(qū)間的分布存在差異，O小種在豫南分布最廣泛，分離頻率為56.1%，其次是豫北和豫西，分離頻率分別為48.6%和43.3%，在豫東分布相對(duì)較少，分離頻率為37.5%；S小種在豫北分布最廣泛，分離頻率為27.0%，其次是豫西和豫南，分離頻率分別為20.0%和19.5%，在豫東分布相對(duì)較少，分離頻率為12.5%；C小種在豫東分布最廣泛，分離頻率為34.4%，其次是豫西，分離頻率為26.7%，在豫南和豫北分布相對(duì)較少，分離頻率分別為17.1%和13.5%；T小種在豫東分布最廣泛，分離頻率為15.6%，其次是豫西和豫北，分離頻率分別為10.0%和10.8%，在豫南分布相對(duì)較少，分離頻率為7.1%。

2.2 河南省玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布

由表2可以看出，河南省玉米小斑病菌優(yōu)勢(shì)小種O小種具有不同的致病能力，強(qiáng)致病力菌株出現(xiàn)頻率為33.3%，中致病力菌株出現(xiàn)頻率為47.0%，弱致病力菌株出現(xiàn)頻率為19.7%，因此，目前優(yōu)勢(shì)群體為中致病力菌株群體。O小種不同致病能力的菌株在不同地區(qū)之間也存在一定的差異，強(qiáng)致病力菌株在豫南地區(qū)出現(xiàn)頻率相對(duì)較高，出現(xiàn)頻率為34.8%，在豫西地區(qū)出現(xiàn)頻率最低；中致病力菌株在豫西地區(qū)出現(xiàn)頻率相對(duì)較高，出現(xiàn)頻率為53.8%，在豫南地區(qū)出現(xiàn)頻率最低；弱致病力菌株在豫北地區(qū)出現(xiàn)頻率相對(duì)較高，出現(xiàn)頻率為22.2%，在豫西地區(qū)出現(xiàn)頻率最低。

3 小結(jié)與討論

對(duì)河南省玉米小斑病菌生理小種進(jìn)行分析，結(jié)果表明生理小種主要有T、C、S、O等4種，O小種的分離頻率高達(dá)47.1%，是河南省各玉米產(chǎn)區(qū)小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種。這一結(jié)論與孔令曉[9]、王利智[10]和邱小燕[11]玉米小斑病菌生理小種的研究結(jié)論一致，由此說(shuō)明O小種是我國(guó)玉米小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種，仍然是抗病育種工作的主要研究對(duì)象。

從4種生理小種在豫東、豫西、豫南、豫北的分布數(shù)據(jù)分析可以看出，各小種在地區(qū)間的分布存在差異，O小種在豫南分布最廣泛，其次是豫北和豫西，在豫東分布相對(duì)較少；S小種在豫北分布最廣泛，其次是豫西和豫南，在豫東分布相對(duì)較少；C小種在豫東分布最廣泛，其次是豫西，在豫南和豫北分布相對(duì)較少；T小種在豫東分布最廣泛，其次是豫西和豫北，在豫南分布相對(duì)較少。造成這種現(xiàn)象的原因可能有兩個(gè)，一是與各地種植玉米的品種差異，以及玉米栽培方式有關(guān)系，由于某一細(xì)胞質(zhì)類型的玉米種質(zhì)有可能在某些地區(qū)長(zhǎng)期種植，導(dǎo)致病原菌對(duì)某一種細(xì)胞質(zhì)有?；缘纳硇》N出現(xiàn)頻率上升[12]；二是可能與各地的氣候條件有關(guān)系，不同的氣候條件對(duì)病原菌寄生適合度有影響，某個(gè)小種對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件適合度較高，其出現(xiàn)頻率就可能高，對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驐l件適合度較低的生理小種，其出現(xiàn)頻率就可能低[13]。因此各地區(qū)應(yīng)考慮和針對(duì)不同的生理小種選育和種植抗病品種，并進(jìn)行品種合理布局。在年度間，河南省玉米小斑病菌生理小種組成變化的趨勢(shì)為，O小種出現(xiàn)頻率先降低再逐步升高，S小種出現(xiàn)頻率逐年增加，C小種出現(xiàn)頻率逐年減少，T小種出現(xiàn)頻率先增加然后逐年減少。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能與當(dāng)年不同細(xì)胞質(zhì)類型的玉米品種栽培面積和布局有關(guān)系，導(dǎo)致病原菌對(duì)某一種細(xì)胞質(zhì)有?；缘纳硇》N出現(xiàn)頻率上升，另外可能與當(dāng)年的氣候條件有關(guān)系，影響病原菌不同生理小種的自然寄生適合度，適合度較高的小種出現(xiàn)頻率可能較高[14]。

河南省玉米小斑病優(yōu)勢(shì)小種O小種具有不同致病力，強(qiáng)致病力菌株和中致病力菌株的出現(xiàn)頻率較弱致病力菌株高，強(qiáng)致病力菌株主要分布在豫南地區(qū)，弱致病力菌株主要分布在豫北地區(qū)，說(shuō)明O小種的生物學(xué)特性在改變，更適合溫度高、濕度高的環(huán)境條件，應(yīng)引起當(dāng)?shù)赜N和生產(chǎn)部門的重視。

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