不同玉米品種對瘤黑粉病抗性的初步鑒定

嚴理，李智敏，陳佳，高春生，余永廷，嚴準

(中國農業(yè)科學院麻類研究所，湖南 長沙 410205)

不同玉米品種對瘤黑粉病抗性的初步鑒定

嚴理，李智敏，陳佳，高春生，余永廷，嚴準*

(中國農業(yè)科學院麻類研究所，湖南 長沙 410205)

選擇22個玉米品種，在苗期采用注射法人工接種玉米黑粉菌，對玉米瘤黑粉病發(fā)病時間、發(fā)病率、病情指數(shù)進行統(tǒng)計分析，以鑒定玉米品種對瘤黑粉病的抗病性。結果表明：接種8 d后，玉米品種陸續(xù)開始發(fā)病，第13天進入發(fā)病增速期，第16天達到發(fā)病高峰期，第18天后病情基本穩(wěn)定；玉米品種間對瘤黑粉病的抗性存在差異，其中LD901、太平洋891表現(xiàn)為高抗，京科665、金糯628表現(xiàn)為中抗，耐斯1號、京單38、南美1號等12個品種表現(xiàn)為抗病，糯2000、太平洋98、Golden Bautam、中彩甜糯8號、15H–09、綠色先鋒F1表現(xiàn)為感病。

玉米；瘤黑粉??；抗病性

玉米瘤黑粉病病原菌為玉蜀黑粉菌(Ustilago maydis)，屬于擔子菌亞門[1]。玉蜀黑粉菌侵染植株的莖稈、果穗、雄穗、葉片的幼嫩組織[2–3]，所形成的黑粉瘤消耗大量的養(yǎng)分，導致植株空稈不結實，造成嚴重減產[4–6]。鑒于玉米瘤黑粉病對玉米生產的威脅，筆者對 22個玉米品種進行了抗病性鑒定，以期制定有效的防治措施，指導品種的合理應用，為相關抗病育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試玉米品種 22個：6個甜玉米品種(中甜11F1、夏王 F1–Hybrid、甜玉四號、雙色蜜玉、中彩甜糯8號、綠色先鋒F1)；3個糯玉米品種(金糯628、黑糯301、晶晶糯)；4個飼料用玉米品種(糯2000、京科665、京單38、先玉335)；6個國外品種(太平洋891、太平洋98、太平洋99、耐斯1號、南美1號、Golden Bautam)；3個其他品種(LD901、15H–09、15H–26)。

供試病原菌為Ustilago maydis的2個菌株FB1和FB2，均來源于加拿大多倫多大學，–80 ℃冰箱長期甘油保存。接種前，菌樣在冰浴中解凍，用無菌接種環(huán)粘取菌液在YEPSL固體培養(yǎng)基(1%酵母提取物、0.4%蛋白胨、0.4%蔗糖、1.5%瓊脂粉)上多次劃線，28 ℃培養(yǎng) 3 d。挑取單菌落接種于YEPSL液體培養(yǎng)基中，28 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)，至OD600nm≈ 1，備用。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

每個玉米品種保苗40～50株，接種23～38株，其他作為對照。6葉1心時，采用注射法[7]接種FB1和FB2的混合菌液。

按 1∶1比例混合菌液，使菌體終濃度為 9～10×108CFU。用5 mL注射器吸取混合菌液，將針頭刺入玉米植株莖稈的中下部，每株注入菌液1 mL左右，見心葉中冒出菌液即可[8–10]；對照苗注射等量的無菌水。接種后第8、11、13、16、18和19天記錄玉米植株的發(fā)病時間、發(fā)病數(shù)量與發(fā)病程度。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理與抗病性鑒定和評價標準

統(tǒng)計各品種發(fā)病時間、發(fā)病數(shù)量、發(fā)病等級，計算發(fā)病率、病情指數(shù)[11]，分析發(fā)病等級最高(4級)株數(shù)與發(fā)病率、病情指數(shù)的相關性，對發(fā)病率、病情指數(shù)、發(fā)病等級進行綜合統(tǒng)計分析，以確定品種的抗病性。

根據(jù)文獻[12]，將玉米品種對瘤黑粉病抗性評價標準劃分為 5級：病情指數(shù) 0～15.0%為高抗(HR)；15.1%～30.0%為中抗(MR)；30.1%～50.0%為抗病(R)；50.1%～70.0%為感病(S)；70.1%～100.0%為高感(HS)。

參照目前僅有的摩爾達維亞玉米高粱研究所關于玉米瘤黑粉病的分級評價[4]，綜合玉米其他病害的分級標準[13]，根據(jù)玉米瘤黑粉病自身的發(fā)病程度與特征，把玉米瘤黑粉病發(fā)病等級分為4級，對不同級別的玉米株數(shù)進行統(tǒng)計。玉米瘤黑粉病的分級標準見表1，瘤黑粉病侵染癥狀分級見圖1。

表1 玉米瘤黑粉病的分級標準Table 1 Grading standard on corn smut

圖1 玉米瘤黑粉病癥狀分級Fig.1 Typical symptom of different disease classification on corn smut

2 結果與分析

2.1 玉米接種黑粉菌后的發(fā)病率

從表2可見，6葉1心期的玉米苗在接種黑粉菌 8 d后，開始出現(xiàn)瘤黑粉病癥狀，發(fā)病率為38.71%～89.29%，其中京單 38、夏王 F1–Hybrid、中甜11F1較早感病。接種11 d后，除雙色蜜玉無癥狀外，其他都已發(fā)病，Golden Bautam發(fā)病率達39.29%；接種13 d后，所有品種進入發(fā)病增速期，Golden Bautam、晶晶糯、太平洋98發(fā)病率分別達53.57%、51.85%、51.72%；接種16 d后達到發(fā)病高峰期，太平洋98、Golden Bautam的發(fā)病率均超過 82%，發(fā)病最慢的太平洋 891的發(fā)病率也達到29.03%；18 d后發(fā)病率基本穩(wěn)定，截止到第19天，Golden Bautam、15H–09、太平洋98的發(fā)病率均已超過86%，LD901、太平洋891、金糯628的發(fā)病率均低于60%。

表2 不同玉米品種接種黑粉菌的發(fā)病率Table 2 Disease onset time and incident rate of different maize varieties inoculated with Ustilago mavdis

2.2 玉米接種黑粉菌的發(fā)病癥狀

受黑粉菌侵染的葉片先變黃，在葉片正反兩面或葉柄出現(xiàn)成串黃色珍珠點大的豆粒，豆粒隨即慢慢長大連成一片，由黃變淺紅，再變灰至黑色，漸漸隆起，使葉片扭曲、短縮、畸形萎蔫，或在莖部中間、莖基部形成明顯的瘤狀物，繼而造成植株死亡。這與曹玖燕[14]、蘆連勇等[15]研究結果一致。發(fā)生瘤變是受侵染部位如韌皮部、薄壁和厚壁等組織的細胞快速增大和增殖導致，同時也是黑粉病寄生菌絲在寄主細胞間隙不斷增長，由營養(yǎng)生長向有性生殖轉變的外部表現(xiàn)[16–18]。

2.3 玉米接種黑粉菌的發(fā)病等級與病情指數(shù)

對接種19 d后的植株(病情穩(wěn)定期)進行發(fā)病等級與病情指數(shù)統(tǒng)計，結果(表3)表明：接種19 d后，不同玉米品種受瘤黑粉病菌的侵染程度各不相同，按發(fā)病等級與病情指數(shù)分析，4級發(fā)病程度最嚴重的是夏王 F1–Hybrid，其后依次為甜玉四號、Golden Bautam、太平洋98。夏王F1–Hybrid、甜玉四號1、2、3級發(fā)病數(shù)量不多，所以病情指數(shù)并不是最高的。Golden Bautam、太平洋98各等級發(fā)病數(shù)量居多，發(fā)病程度較輕的是LD901、太平洋891。說明病情指數(shù)與發(fā)病等級呈正相關，發(fā)病等級越高，病情指數(shù)也偏高，這與玉米品種的抗性分析結果基本一致。

表3 供試玉米的發(fā)病等級與病情指數(shù)及抗性類型Table 3 Disease grade, disease index and resistant type for different maize varieties

表3 (續(xù))

玉米瘤黑粉病的病情指數(shù)與發(fā)病率、發(fā)病4級株數(shù)呈極顯著正相關關系，相關系數(shù)分別為 0.888與0.863；發(fā)病率與發(fā)病4級株數(shù)也呈極顯著正相關，相關系數(shù)為0.596。發(fā)病率、發(fā)病等級越高，病情指數(shù)也隨著增高；發(fā)病等級越高，發(fā)病率就越高。

22個品種中，LD901、太平洋891的發(fā)病率、發(fā)病等級與病情指數(shù)在所有品種中較低，其次是京科665、金糯628，另外12個品種耐斯1號、京單38、南美1號、雙色蜜玉、太平洋99、中甜11F1、黑糯301、甜玉四號、15H–26、晶晶糯、先玉335、夏王F1–Hybrid的病情指數(shù)為30.1%～50.0%，抗性評價為抗病(R)。Golden Bautam、太平洋98、糯2000、中彩甜糯8號、15H–09、綠色先鋒F1的3項指標偏高，病情指數(shù)為50.1%～70.0%，抗性評價為感病(S)。不同玉米品種對瘤黑粉病的抗性存在差異。

3 小結與討論

試驗結果表明，在玉米6葉1心期，用注射法接種FB1與FB2的玉米黑粉菌的混合液，第8天開始陸續(xù)出現(xiàn)侵染癥狀，第 11天已基本發(fā)病，第 13天所有品種進入發(fā)病增速期，第15—16天達到發(fā)病的高峰期，第18天后病情基本穩(wěn)定，至第19天基本停止發(fā)病，與黑粉病的發(fā)病進程有關，玉米黑粉菌是雙向型真菌，其生命周期分為單倍體孢子和雙核菌絲體2個階段[8]。單倍體擔孢子時是“酵母相”，以出芽方式無性繁殖，接種后2種交配型擔孢子交配形成的雙核菌絲以“菌絲相”入侵玉米，菌絲在寄主細胞間隙中不斷增加，影響植株的生長發(fā)育，8 d左右植株出現(xiàn)侵染癥狀，13 d左右受侵染部位細胞開始膨大，組織出現(xiàn)瘤變，第15—16天組織瘤變擴大，瘤變部位黑粉病菌絲由營養(yǎng)生長逐漸向有性生殖轉變，第17—18天產生厚垣孢子[19]，進入冬孢子發(fā)育時期，19 d后停止發(fā)病，逐步完成有性生殖生命周期，這一變化過程代表了黑粉病的生長周期。

玉米瘤黑粉病的病情指數(shù)與發(fā)病率、發(fā)病4級株數(shù)呈極顯著正相關關系，發(fā)病率、發(fā)病等級越高，病情指數(shù)也隨著增高。22個品種中，有高抗品種2個(LD901、太平洋891)，占9.1%；中抗品種2個(京科665、金糯628)，占9.1%；抗病品種12個(耐斯1號、京單38、南美1號、雙色蜜玉、太平洋99、中甜11F1、黑糯301、甜玉四號、15H–26、晶晶糯、先玉335、夏王F1–Hybrid)，占54.5%；感病品種6個(糯2000、太平洋98、Golden Bautam、中彩甜糯8號、15H–09、綠色先鋒F1)，占27.3%。

基于以上分析，從 22個品種中選擇玉米瘤黑粉病的抗性品種，應當首先選擇 LD901、太平洋891，其次選擇京科665、金糯628，再次從其他12個抗病品種中選取。

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責任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅 維

Primary identification of resistance in different maize varieties to Ustilago maydis

YAN Li, LI Zhimin, CHEN Jia, GAO Chunsheng, YU Yongting, YAN Zhun*
(Institute of Bast Fiber Crops, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Changsha 410205, China)

Maise seedlings from 22 of maise varieties were inoculated with Ustilago maydis by artificial injection, and disease resistance of these maise varieties were evaluated by onset of symptom, incidence rate and disease index.The results showed that the infection symptom was first observed at eight days post inoculation (dpi), the diseased maize of all varieties developed quickly since 13 dpi and become outbreak until 16 dpi and disease status become stable from 18 dpi.Disease resistance was different among maize varieties: varieties LD901 and TPY891 showed to be high resistant, varieties JK665 and JN628 showed to be middle resistant and 12 varieties of maize, such as NS1, JD38 and NM1 showed resistant to Ustilago maydis while varieties N2000, TPY98, Golden Bautam, ZCTN8, 15H–09 and LSXF F1 showed to be susceptible to Ustilago maydis.

maize; Ustilago maydis; resistance

S435.131.4+1

：A

：1007-1032(2017)01-0042-05

2016–09–29

2016–11–05

中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程項目(CAAS–ASTIP–IBFC09)；湖南省重點研發(fā)計劃(2016WK2030)；國家農業(yè)部項目(S158)

嚴理(1969—)，女，湖南澧縣人，高級實驗師，主要從事南方經濟作物有害生物防控研究，yanli214@126.com；*通信作者，嚴準，博士，研究員，主要從事南方經濟作物有害生物防控研究，yanzhun@caas.cn