新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌小種群體結(jié)構及致病性分析

陸寧海,吳利民,郎劍鋒,霍云鳳,石明旺

（河南科技學院,新鄉(xiāng)河南453003）

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌小種群體結(jié)構及致病性分析

陸寧海,吳利民,郎劍鋒,霍云鳳,石明旺

（河南科技學院,新鄉(xiāng)河南453003）

2013—2015年從河南新鄉(xiāng)地區(qū)5個縣市采集玉米小斑病標樣,對分離出的413個玉米小斑病菌菌株進行了生理小種鑒定和群體結(jié)構分析.結(jié)果表明：新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌有T、C、S、O等4種生理小種.其中,O小種的分離頻率最高,是新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌的優(yōu)勢小種,分離頻率為56.1%；其次是S小種和T小種；C小種的出現(xiàn)頻率最低,分離頻率僅為5.1%.群體結(jié)構分析表明,在2013—2015年不同小種的數(shù)量在年度間動態(tài)變化規(guī)律有所差異：O小種群體數(shù)量逐漸減少；T小種和S小種群體數(shù)量逐年增加；C小種群體數(shù)量基本保持穩(wěn)定.新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌優(yōu)勢小種O小種具有不同的致病能力,強致病力菌株出現(xiàn)頻率為23.36%,中致病力菌株出現(xiàn)頻率為37.98%,弱致病力菌株出現(xiàn)頻率為38.66%.

玉米小斑病菌；生理小種；鑒定；致病力

玉米小斑病又稱玉米斑點病,是國內(nèi)外玉米上普遍發(fā)生的真菌性病害.20世紀60年代,玉米小斑病曾在我國河北石家莊和湖北宜昌大規(guī)模暴發(fā),導致兩地玉米大幅度減產(chǎn)[1],給農(nóng)戶帶來巨大的經(jīng)濟損失,由此引起玉米育種家的重視,開始注重抗性材料的選育.20世紀70年代后,隨著一些抗病品種的推廣,玉米小斑病在我國基本得到控制.近年來,由于一些地區(qū)長期單一種植特定的抗病品種,導致新的生理小種出現(xiàn),加上全球氣候的變暖,玉米小斑病的發(fā)病危害逐漸嚴重,已經(jīng)成為當前玉米栽培中的主要病害之一[2].

小斑病菌有明顯的生理分化現(xiàn)象,鑒于玉米品種的細胞質(zhì)類型分為T型、C型、S型和正常N型4種,按照對不同細胞質(zhì)的?；?通常把小斑病菌也分為T、C、S和O等4個小種.20世紀70年代,國際上報道玉米小斑病的O、T兩個小種[3-4],我國于1974年提出玉米小斑病菌存在生理分化現(xiàn)象.1979年,朱賢朝等人提出我國的玉米小斑病菌存在與美國類似的O、T這兩個生理小種,并且認為T型小種在我國廣泛地存在[5].1981年羅畔池等提出將中國的玉米小斑病菌劃分為16個生理小種[6].在1982年,黃梧芳等人將我國的玉米小斑病菌分為6個小種[7].1988年魏建昆等證實中國存在C小種[8].

河南新鄉(xiāng)地區(qū)玉米栽培面積大,小斑病發(fā)生嚴重,有關病菌生理小種的組成和結(jié)構目前還不清楚.為指導玉米抗病育種和品種布局,本課題組開展了河南新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌生理小種的鑒定、群體結(jié)構分析及致病性研究.

1 材料與方法

1.1 病原菌的采集與分離

2013—2015年采集了新鄉(xiāng)原陽縣、新鄉(xiāng)縣、衛(wèi)輝市、延津縣和輝縣市等5個地區(qū)的玉米小斑病葉標本,采用組織分離和單孢分離技術,共獲得413個玉米小斑病菌株.

1.2 鑒別寄主

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

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斜面上培養(yǎng),待產(chǎn)孢時,進行單胞分離.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的無菌水刮洗,雙層紗布過濾,配成孢子濃度為1×104個/mL的懸浮液,用噴霧器噴霧接種.接種后,將育苗盤移入25℃、相對濕度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,測量病斑大小,記載病斑類型,確定生理小種類型.

1.4 鑒定標準

小種命名及致病力強弱標準參照孔令曉等[9]的方法.玉米小斑病病斑類型分為萎蔫型病斑和壞死斑,每一類型細胞質(zhì)玉米調(diào)查25個病斑,分別測量病斑的長和寬,計算平均值.

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

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

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

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

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

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

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米小斑病菌群體結(jié)構分析

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小班病菌群體結(jié)構組成見圖1.

圖1 玉米小斑病菌群體結(jié)構組成Fig.1 The population structure of Bipolaris maydis in Xinxiang

由圖1可知,新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌群體主要由T小種、O小種、C小種和S小種組成,但不同小種的數(shù)量有所差異.O小種的數(shù)量最多,是玉米小斑病菌的優(yōu)勢小種,分離頻率為56.1%；其次是S小種和T小種；C小種的數(shù)量最少,分離頻率僅為5.1%.

2.2 玉米小斑病菌群體結(jié)構動態(tài)變化

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小班病菌群體結(jié)構動態(tài)變化見圖2.

圖2 玉米小斑病菌群體結(jié)構動態(tài)變化Fig.2 The change of population structure of Bipolaris maydis in Xinxiang

2013—2015年在新鄉(xiāng)地區(qū)采集分離了413株玉米小斑病菌菌株,其中2013年121株,2012年145株,2013年147株,并鑒定了生理小種.從圖2可知,新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌群體主要由T小種、O小種、C小種和S小種組成,其中O小種是玉米小斑病菌的優(yōu)勢小種.不同小種的數(shù)量在年度間動態(tài)變化規(guī)律有所差異：O小種在2013—2015年間數(shù)量逐漸減少；T小種和S小種的數(shù)量逐年增加；C小種的數(shù)量近3年基本保持穩(wěn)定.

2.3 玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布情況見表1.

表1 新鄉(xiāng)玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布Tab.1 Distribution frequency of race O with different pathogenicity in Xinxiang%

由表1可知,新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌優(yōu)勢小種O小種具有不同的致病能力：強致病力菌株出現(xiàn)頻率為23.4%；中等致病力菌株出現(xiàn)頻率為37.9%；弱致病力菌株出現(xiàn)頻率為38.7%.因此,目前優(yōu)勢群體為中等致病力菌株和弱致病力群體.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：新鄉(xiāng)縣中等致病力菌株出現(xiàn)頻率相對較高,出現(xiàn)頻率為43.5%；而輝縣弱致病力菌株出現(xiàn)頻率相對較高,出現(xiàn)頻率為41.9%.

3 小結(jié)與討論

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌群體主要由T小種、O小種、C小種和S小種組成,但不同小種的數(shù)量有所差異：O小種的數(shù)量最多,是玉米小斑病菌的優(yōu)勢小種,分離頻率為56.1%；其次是S小種和T小種；C小種的數(shù)量最少,分離頻率僅為5.1%.2005年孔令曉等鑒定了河北省玉米小斑病菌生理小種[9],2009年張金鳳等[10]對廣東省甜玉米主產(chǎn)區(qū)小斑病菌的分離并鑒定了生理小種,2010年王利智等對云南玉米小斑病菌生理小種進行了鑒定,2011年張立新等[11]對2007-2009年采集于安徽省中部和北部的玉米小斑病菌株進行鑒定,2012年邱小燕[12]鑒定了四川省內(nèi)不同地區(qū)分離的73株玉米小斑病菌的生理小種,王猛[13]于2011—2012年從我國四川、湖北、上海、河北、福建、江蘇、湖南、江蘇、重慶、廣東10個省市收集了67株能正常產(chǎn)孢的玉米小斑病菌株,鑒定發(fā)現(xiàn)采集的67株小斑病菌全部為O小種.由此可見,目前我國玉米小斑病主要流行小種是O小種,是抗病育種工作的主要研究對象.

在2013—2015年間,不同小種的數(shù)量在年度間動態(tài)變化規(guī)律有所差異,O小種在2013—2015年間數(shù)量逐漸減少,T小種和S小種的數(shù)量逐年增加,C小種的數(shù)量近三年基本保持穩(wěn)定.出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能與當年不同細胞質(zhì)類型的玉米品種栽培面積和布局有關系,導致病原菌對某一種細胞質(zhì)有專化性的生理小種出現(xiàn)頻率上升,另外可能與當年的氣候條件又關系,影響病原菌不同生理小種的自然寄生適合度,適合地較高的小種出現(xiàn)頻率可能較高[14-16].

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病優(yōu)勢小種O小種具有不同致病力,中等致病致病力菌株和弱致病力菌株的出現(xiàn)頻率較強致病力菌株高,這可能與近幾年玉米品種多樣性有關,寄主的多樣性減輕了對病菌的選擇壓力,導致種群結(jié)構豐富度增加[17].

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[7]黃梧芳.不同細胞質(zhì)王米對玉米小斑病菌（Bipolar maydis）侵染的反應[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報,1982,5（4）：60-63.

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[12]邱小燕.四川省玉米小斑病菌群體多樣性及對烯唑醇的敏感性研究[D].成都：四川農(nóng)業(yè)大學,2012.

[13]王猛.我國玉米小斑病菌生理小種鑒定[C]//吳孔明.創(chuàng)新驅(qū)動與現(xiàn)代植保：中國植物保護學會第十一次全國會員代表大會暨2013年學術年會論文集.北京：中國農(nóng)業(yè)科學出版社,2013：367.

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（責任編輯：鄧天福）

Analysis on population structure and pathogenic and pathogenicity differentiation of Bipolaris maydis in Xinxiang

LU Ninghai,WU Limin,LANG Jianfeng,HUO Yunfeng,SHI Mingwang
（Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003 China）

Samples of corn southern leaf blight were collected from 5 locations of Xinxiang region from 2013 to 2015 years.Among them,413 strains of Bipolaria maydis were identified with the identification hosts,and population structure of race of Bipolaria maydis was analyzed.The results showed that there were four races of Bipolaria maydis, which Race T,Race C,Type S and Race O.Isolation frequency of Race O was significant higher than those of the other races.It is suggested that Race O was the dominant race of B.maydis in the corn-growing area,which which frequency was 56.1%.Population structure analysis showed that there was significant change of Bipolaria maydis from 2013 to 2015,which the population quantity of Race O was reduced gradually,However that of Race T and Race S was increased year by year,that of Race C was stable.The pathogenicity of Race O was different.Strong virulent strain frequency was 23.36%,and the medium virulent strain frequency was 37.98%,virulent strains in,while weak virulent strain frequency was 38.66%.

Bipolaria maydis;physiological race;identification;pathogenicity

S435.131

A

1008-7516（2016）01-0023-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.01.006

2015-12-14

河南省基礎與前沿技術重點項目(132300410015)

陸寧海(1976―),男,甘肅寧縣人,博士,副教授.主要從事植物病理學研究.