外引改良玉米自交系對廣西主要病害抗性鑒定

蒙成 黃艷花

摘要：對外引改良玉米自交系進(jìn)行抗病性鑒定，篩選出抗病材料，為玉米抗病育種奠定基礎(chǔ)。采用田間人工接種鑒定和自然發(fā)病2種方法，對76份外引改良玉米自交系進(jìn)行南方玉米銹病、玉米紋枯病、玉米小斑病抗病鑒定。結(jié)果表明，通過人工接種抗病性鑒定，篩選出高抗南方玉米銹病5份;高抗玉米紋枯病14份;高抗玉米小斑病6份;高抗玉米紋枯病和玉米小斑病的自交系3份;高抗玉米紋枯病和南方玉米銹病的自交系1份;兼抗3種病害（含高抗、抗、中抗?。┑淖越幌?4份。對田間接種鑒定和自然發(fā)病2種鑒定方法比較表明，人工接種鑒定發(fā)病病級(jí)普遍重于自然發(fā)病鑒定，進(jìn)行人工接種鑒定是鑒定玉米自交系抗病性準(zhǔn)確、有效的途徑。

關(guān)鍵詞：玉米自交系;外引改良;人工接種;抗病性鑒定;外引改良玉米;人工接種;自然發(fā)病

中圖分類號(hào)： S513.02 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）07-0111-05

南方玉米銹病已成為我國黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)和南方玉米區(qū)的重要病害，會(huì)對我國玉米生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅[1]。玉米紋枯病是一種世界性病害，在許多國家和地區(qū)均有發(fā)生和危害的報(bào)道，在我國南方玉米產(chǎn)區(qū)以及東南亞國家和地區(qū)發(fā)生尤為嚴(yán)重[2-5]。玉米小斑病是玉米主產(chǎn)區(qū)的重要病害之一，是我國溫暖潮濕玉米產(chǎn)區(qū)的重要葉部病害[6]。南方玉米銹病、玉米紋枯病、玉米小斑病這3種病害是廣西壯族自治區(qū)玉米生產(chǎn)上的主要病害，廣西地處亞熱帶地區(qū)，溫度適中、濕度大，比較適宜這些病害的發(fā)生流行與危害[7]。在玉米育種工作中，新種質(zhì)、新材料的應(yīng)用是培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)玉米雜交種的基礎(chǔ)，而新材料的抗病性與其所組配出的雜交種的抗病性有著極大的關(guān)系[8]。近代以來，我國已有不少研究人員分別開展了玉米抗紋枯病、南方玉米銹病、玉米小斑病種質(zhì)資源材料篩選和鑒定的基礎(chǔ)研究工作[9-13]，并從大量的玉米品種（品系）中篩選出一些抗病品種（品系）。李石初等也開展了雜交種對這3種病害的抗病性鑒定研究[7]。但同時(shí)開展這3種病害種質(zhì)資源材料篩選鑒定未見報(bào)道?？共¤b定方法常用人工接種鑒定法和自然誘發(fā)鑒定法，在種質(zhì)資源材料篩選和鑒定中2種方法鑒定結(jié)果差異比較未見報(bào)道。為豐富廣西玉米種質(zhì)資源，2013年從國外引進(jìn)了一批玉米自交系并進(jìn)行3年6代適應(yīng)性等性狀改良后開展抗病性鑒定，試圖通過成株期對多種病害的抗病性鑒定，篩選出適合廣西栽培的多抗性外引改良玉米自交系，為培育出優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病、適應(yīng)性強(qiáng)的玉米新品種奠定基礎(chǔ)。本研究同時(shí)采用田間接種和自然發(fā)病2種方法，對76份外引改良玉米自交系進(jìn)行3種病害抗病性鑒定，初步明確其抗病性，并對田間接種和自然發(fā)病2種鑒定方法進(jìn)行比較，為玉米抗病育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

76份玉米自交系來自美國、泰國、巴西、印度、老撾等地，經(jīng)3年6代改良。試驗(yàn)于2017年春秋2季進(jìn)行3種主要病害接種鑒定。接種鑒定用的南方銹病病原菌（夏孢子）是從當(dāng)年廣西早播春糯玉米品種南方銹病典型病株葉上采集到的。玉米紋枯病病菌及小斑病病菌從廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院作物研究所玉米試驗(yàn)基地采集、分離獲得。

1.2 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)地點(diǎn) 試驗(yàn)在廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院作物研究所玉米育種試驗(yàn)基地進(jìn)行，前茬作物為玉米，試驗(yàn)地四周種植各類玉米種質(zhì)材料。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)南方玉米銹病、玉米紋枯病、玉米小斑病各1個(gè)處理，自然發(fā)病設(shè)1個(gè)處理，每個(gè)處理76份玉米自交系，每份種植1行，行距0.7 m、行長3.5 m，每行定植15株。以齊319、黃早四作對照品種，常規(guī)田間管理。

1.3 鑒定方法

1.3.1 田間人工接種鑒定1.3.1.1 南方玉米銹病 從早播糯玉米品種上采集布滿銹病夏孢子堆而無其他明顯病害癥狀的新鮮病葉或莖桿，用自來水洗下夏孢子后，用紗布過濾，配成濃度為100倍顯微鏡下每視野40～50個(gè)孢子的孢子懸浮液，加入0.02%吐溫-80[14]，充分?jǐn)嚢杈鶆颍帽池?fù)式噴霧器噴霧接種植株葉片，每株噴孢子懸浮液約10 mL。接種在傍晚進(jìn)行，采用噴霧接種法，在玉米7～8片展開葉時(shí)進(jìn)行首次接種，1周后再接種1次。接種前先進(jìn)行田間澆灌，接種后連續(xù)7 d早晚對葉面噴水保濕，滿足其發(fā)病要求的濕度條件。

1.3.1.2 玉米紋枯病 從試驗(yàn)地采集典型新鮮的玉米紋枯病菌核，在無菌室內(nèi)超凈工作臺(tái)下，利用CMA（玉米粉瓊脂）平板培養(yǎng)基[15]作常規(guī)無菌分離、培養(yǎng)、純化后，再轉(zhuǎn)入滅菌的帶皮小麥粒培養(yǎng)基上擴(kuò)繁。在28 ℃恒溫黑暗條件下培養(yǎng) 20 d 后獲得田間接種菌物[8]，保存?zhèn)溆?。于玉?0～12片展開葉時(shí)接種，接種時(shí)將病菌培養(yǎng)物接于植株靠近地表的2片葉的葉鞘內(nèi)，每個(gè)葉鞘接3粒。接種在傍晚進(jìn)行，接種前先進(jìn)行田間澆灌，接種后保持田間土壤濕潤。

1.3.1.3 玉米小斑病 玉米小斑病菌從試驗(yàn)地感病植株病葉上分離獲得，單孢分離后保存于PCA斜面，置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆肹16]。小斑病菌在PDA培養(yǎng)基上復(fù)壯培養(yǎng)后再轉(zhuǎn)入滅菌的帶皮高粱粒培養(yǎng)基上擴(kuò)繁，在26 ℃下培養(yǎng)12～15 d，于玉米10～13片展開葉時(shí)接種，將病菌培養(yǎng)物撒入玉米心葉喇叭口內(nèi)，每株投放量約5 g，在傍晚進(jìn)行。接種前先進(jìn)行田間澆灌，接種后連續(xù)7 d早晚對葉面噴水保濕。

1.3.2 自然誘發(fā)鑒定 以自然誘發(fā)方式對76份供試玉米自交系進(jìn)行鑒定，田間管理及時(shí)進(jìn)行澆灌，保證病害發(fā)生所需的條件。其他管理與接種鑒定的3個(gè)處理一致。

1.4 田間調(diào)查與抗病鑒定

1.4.1 南方玉米銹病 在第2次接種后30 d，對每份材料進(jìn)行調(diào)查，對每份玉米自交系以目測的方法對其進(jìn)行整體觀察，調(diào)查重點(diǎn)部位為玉米果穗下方的接種葉片，根據(jù)其整體發(fā)病情況確定該自交系的病級(jí)，記錄病情級(jí)別（表1），然后依據(jù)病情級(jí)別評價(jià)自交系抗性[17]。

1.4.2 玉米紋枯病 在玉米蠟熟期進(jìn)行逐株調(diào)查，調(diào)查重點(diǎn)部位為果穗以下莖節(jié)，記錄病害級(jí)別及各級(jí)別株數(shù)，計(jì)算病情指數(shù)，依據(jù)病情指數(shù)評價(jià)自交系抗性。病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)按照王曉鳴編著的《玉米病蟲害田間手冊》[17]紋枯病鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，詳見表2。

病情指數(shù)=[∑（各病級(jí)株數(shù)×相應(yīng)病級(jí)數(shù)值）/（調(diào)查總株數(shù)×最高病級(jí)數(shù)值）]×100%。

1.4.3 玉米小斑病 在玉米蠟熟期逐株進(jìn)行調(diào)查，對接種的植株以目測的方法對其進(jìn)行整體觀察，根據(jù)玉米果穗上3葉與下3葉病斑劃分病級(jí)，病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)按照王曉鳴編著的《玉米病蟲害田間手冊——病蟲害鑒別與抗性鑒定》[17]玉米小斑病鑒定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，詳見表3。

1.4.4 自然誘發(fā)鑒定 南方玉米銹病、玉米紋枯病、玉米小斑病3種病害自然誘發(fā)的田間調(diào)查時(shí)間與人工接種鑒定法調(diào)查時(shí)間同日，鑒定標(biāo)準(zhǔn)一致。

2 結(jié)果與分析

外引改良玉米自交系采用田間人工接種鑒定法和自然誘發(fā)鑒定法，對廣西3種重要病害的抗病性鑒定結(jié)果具體見表4。

2.1 人工接種鑒定與自然誘發(fā)鑒定比較

2.1.1 南方玉米銹病鑒定結(jié)果比較 南方玉米銹病對76份玉米自交系人工接種鑒定抗病級(jí)別大于或等于自然發(fā)病抗病級(jí)別，5份材料抗病級(jí)別相等，占6.6%;1份材料抗病級(jí)別相差1.0，占1.3%;24份材料抗病級(jí)別相差2.0，占31.6%;40份材料抗病級(jí)別相差4.0，占52.6%;6份材料抗病級(jí)別相差 6.0，占7.9%?？共〖?jí)別相等的5份材料中，有3份材料抗病級(jí)別為1級(jí)。

2.1.2 玉米紋枯病鑒定結(jié)果比較 南方玉米紋枯病對76份玉米自交系人工接種鑒定病情指數(shù)大于或等于自然發(fā)病病情指數(shù)，1份材料病情指數(shù)相等，都是1.6，占1.3%;19份材料病情指數(shù)相差4.7～19.0，占25.0%;28份材料病情指數(shù)相差 20.6～39.7，占36.8%，19份材料病情指數(shù)相差25.0～57.1，占25.0%;9份材料病情指數(shù)相差60.3～77.8，占11.8%。

2.1.3 玉米小斑病鑒定結(jié)果比較 玉米小斑病對76份玉米自交系人工接種鑒定抗病級(jí)別大于或等于自然發(fā)病抗病級(jí)別，7份材料抗病級(jí)別相等，占9.2%;2份材料抗病級(jí)別相差1.0，占2.6%;44份材料抗病級(jí)別相差2.0，占57.9%;3份材料抗病級(jí)別相差3.0，占3.9%;20份材料抗病級(jí)別相差4.0占26.3%?？共〖?jí)別相等的7份材料中，有4份材料抗病級(jí)別為1。

2.2 人工接種鑒定方法抗病結(jié)果

從表4比較可見，南方玉米銹病和玉米小斑病人工接種鑒定抗病級(jí)別大于或等于自然發(fā)病抗病級(jí)別，玉米紋枯病人工接種鑒定病情指數(shù)大于或等于自然發(fā)病病情指數(shù)。借鑒王曉鳴編著的《玉米病蟲害田間手冊》[17]，根據(jù)2季抗性鑒定結(jié)果對材料進(jìn)行抗病性評價(jià)，抗性以記載的最高病情級(jí)別為準(zhǔn)。本試驗(yàn)76份玉米自交系對南方玉米銹病、玉米小斑病、玉米紋枯病鑒定評價(jià)以人工接種鑒定評價(jià)結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 不同玉米自交系對南方玉米銹病抗病性評價(jià) 從表4可以看出，在鑒定的76份玉米自交系中HR材料5份，占6.6%;R材料5份，占6.6%;MR材料21份，占27.6%;S材料28份，占36.8%;HS材料17份，占22.4%。說明這批自交系多數(shù)表現(xiàn)為感南方玉米銹病，抗病材料相對較少。

2.2.2 不同玉米自交系對玉米紋枯病抗病性評價(jià) 從表4可以看出，在鑒定的76份自交系中HR材料14份，占 18.4%;R材料26份，占34.2%;MR材料20份，占26.3%;S材料14份，占18.4%;HS材料2份，占2.6%。說明這批玉米自交系中含有較豐富的玉米紋枯病抗源，這對抗玉米紋枯病育種是極其重要的寶貴資源，在今后的抗病育種中應(yīng)加以重視，并通過各種育種技術(shù)手段充分利用。

2.2.3 不同玉米自交系對玉米小斑病抗病性評價(jià) 從表4可以看出，在鑒定的76份玉米自交系中HR材料6份，占 7.9%;R材料28份，占36.8%;MR材料33份，占43.4%;S材料9份，占11.8%;沒有HS材料。說明這批自交系中含有較豐富的玉米小斑病抗源，這對抗玉米小斑病育種是極其重要的寶貴資源，在今后的抗病育種中應(yīng)加以重視，并通過各種育種技術(shù)手段充分利用。

2.2.4 不同玉米自交系抗病性綜合評價(jià) 供試材料的抗性鑒定結(jié)果表明，對3種病害的抗性表現(xiàn)不同，有的是單抗，有的是雙抗，有的是多抗。76份玉米自交系中沒有同時(shí)高抗3種病害的自交系。同時(shí)高抗紋枯病和玉米小斑病的材料有津巴M1、Jan-11、那空H9;同時(shí)高抗紋枯病和南方玉米銹病的材料有太99-2;兼抗3種病害（含高抗、抗、中抗?。┑牟牧嫌蠸11、TS1129、3104、ID352、泰3-1、TS3717、M36、TS3629、TS33、TS3926、先1388、M11、集88、TS771、泰3-19、013A-6、華168-1、東正1、Jan-11、Y8201、Y8204、南美-2、5085-1-1、大99-2共24份，占31.6%。多抗性鑒定結(jié)果表明，這批外引自交系經(jīng)過改良后對玉米主要病害的抗性是豐富的，不同的自交系對南方玉米銹病、玉米紋枯病、玉米小斑病的抗性差異較大。總體來看，在這些抗性資源中抗玉米小斑病和玉米抗紋枯病的材料占的比重相對較大，而抗南方玉米銹病的材料相對較少。

3 討論與結(jié)論

玉米抗病性鑒定現(xiàn)尚缺統(tǒng)一的病害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和抗性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，各單位和研究人員采用的鑒定方法有所不同;目前許多育種單位育種時(shí)只是靠自然誘發(fā)鑒定率來確定自交系及雜交種的抗病性，在種質(zhì)資源的抗病評價(jià)上缺乏人工控制下的接種病菌鑒定，并且材料抗病評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一[18]。充分發(fā)病是抗病性鑒定的前提條件[19-20]。初始菌量和溫濕度是影響病害發(fā)病程度的重要因素[21]。李石初等采用人工接種鑒定方法開展了玉米雜交種對南方玉米銹病、玉米紋枯病、玉米小斑病3種病害的抗病性鑒定研究，從54個(gè)供試玉米雜交種中篩選出3個(gè)兼抗3種病害的玉米雜交種[7]。本研究同時(shí)采用田間接種和自然發(fā)病2種方法，對76份外引改良玉米自交系進(jìn)行3種病害的抗病鑒定，對田間人工接種和自然發(fā)病2種鑒定方法結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，人工接種鑒定發(fā)病病級(jí)普遍重于自然誘發(fā)鑒定，除了抗病級(jí)別都為1以外，南方玉米銹病 97.3% 的材料相差1～6級(jí);玉米小斑病95.8%的材料相差1～4級(jí);紋枯病除了1份材料病情指數(shù)都是1.6外，其余病情指數(shù)相差4.7～77.8。這與戴法超等的研究結(jié)果[22]相一致。李蘆江等也認(rèn)為人工接種是鑒定玉米種質(zhì)資源抗性準(zhǔn)確、有效的途徑[23]，因此在玉米種質(zhì)資源抗病材料篩選過程中，進(jìn)行人工接種鑒定其抗性是必要的。

通過對76份外引改良玉米自交系的抗病性鑒定結(jié)果表明，參試的76份玉米自交系對玉米主要病害的抗性是豐富的，不同的自交系間抗性差異顯著，試驗(yàn)篩選出高抗南方玉米銹病材料5份，占6.6%;抗病材料5份，占 6.6%;中抗材料21份，占27.6%;玉米紋枯病高抗材料14份，占18.4%;抗病材料26份，占34.2%;中抗材料20份，占26.3%。玉米小斑病高抗材料6份，占7.9%;抗病材料28份，占36.8%;中抗材料33份，占43.4%。其中一些具有多抗性，同時(shí)高抗玉米紋枯病和玉米小斑病的材料有3份;同時(shí)高抗玉米紋枯病和南方玉米銹病的材料有1份;兼抗3種病害（含高抗、抗、中抗病）的玉米材料有24份，占31.6%;抗2種以上病害的種質(zhì)資源有33份，占43.4%。這些多抗性自交系的篩選對于我國玉米抗病育種和選育多抗性品種具有重要的利用價(jià)值，拓寬了抗性基因的遺傳基礎(chǔ)，是今后開展抗病育種的重要基礎(chǔ)材料。鑒定篩選出的這批抗源可以通過各種育種技術(shù)手段在今后的育種工作中創(chuàng)造性地加以利用，有的放矢，達(dá)到事半功倍的效果。

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