湖南省玉米引種品種抗病性鑒定分析

胡細貴，郭思佳，易圖永，羅紅兵，陳烈臣*，劉銑初

（1郴州市農科所，湖南郴州 423042；2湖南農業(yè)大學植物保護學院，長沙 410128；3湖南農業(yè)大學農學院，長沙 410128；4張家界百農生物科技開發(fā)有限公司，湖南慈利 427200）

玉米病害的發(fā)生、流行與品種抗病性密切相關，而大面積種植感病品種是病害流行的重要原因。已有研究表明，玉米不同品種對病害的抗性存在差異，選育和種植抗病品種是防治玉米病害最經濟有效的措施，而品種抗病性的鑒定則是抗病育種的重要環(huán)節(jié)［1］。目前玉米紋枯病是我國玉米產區(qū)一種普遍發(fā)生的病害。20世紀70年代以來，隨著玉米種植面積的迅速擴大和高產栽培技術的不斷推廣，該病發(fā)展蔓延較快，病情逐漸加重，且大多省份均有發(fā)生［2］。在南方玉米種植區(qū)，一般年份發(fā)病率為40%左右，嚴重時達70%，個別地塊或品種高達100%［3］。在西南玉米種植區(qū)，由于玉米生長期氣溫高、濕度大，紋枯病已成為玉米第一大病害。多數(shù)研究者認為，玉米紋枯病的病原菌為立枯絲核菌（Rhizoctonia solani）［4，5］。玉米小斑病屬于世界性流行病害，在熱帶濕潤和亞熱帶地區(qū)廣泛發(fā)生。玉米小斑病的病原菌為玉蜀黍平臍孺孢（Bipolaris maydis），可在玉米全生育期發(fā)生，主要為害玉米的葉片、葉鞘、苞葉和果穗，發(fā)病嚴重時造成果穗腐爛，導致嚴重減產甚至絕收［6］。玉米莖腐病俗稱玉米青枯病，主要通過鐮刀菌屬（Fusarium spp.）和腐霉菌屬（Pythium spp.）等真菌性或細菌性病原菌單獨或復合侵染植株根系，造成根部和莖基部腐爛。病株根系發(fā)育不良，莖基部變軟，莖部及地面上1～3節(jié)間多出現(xiàn)黑色軟腐，嚴重者倒伏，莖髓部空松，顏色由白色變?yōu)闇\粉色，果穗下垂，穗柄柔軟，籽粒干癟，脫粒困難。玉米莖腐病為土傳病害，一般可造成減產10%～20%［7］。

對主要病害進行抗性鑒定是玉米新品種跨區(qū)域引種和推廣的重要環(huán)節(jié)，是確保新品種生產安全性的基礎［8］。2017年，根據(jù)湖南省農業(yè)農村廳《湖南省主要農作物品種引種備案實施辦法》（湘農發(fā)［2017］48號），湖南省農業(yè)農村廳種業(yè)管理處委托湖南省作物學會組織湖南省玉米工程技術研究中心、湖南省植物病理學會，聯(lián)合郴州市農科所、張家界百農生物科技開發(fā)有限公司進行湖南省玉米引種品種紋枯病、小斑病、莖腐病的抗病性鑒定，其中郴州、張家界負責自然誘發(fā)鑒定，湖南省植物病理學會負責人工接種鑒定，根據(jù)病害調查情況，進行病情指數(shù)鑒定與抗性評價，鑒定結果作為湖南省引種備案的依據(jù)之一。

本文對2017—2020年湖南引種的玉米品種進行抗病性鑒定分析，以為湖南省玉米品種引種、備案、推廣提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 品種來源

品種來自西南春玉米組及中低海拔組玉米新品種選育相關單位，其中2017、2018、2019、2020年鑒定的玉米品種數(shù)分別為88、116、79、55個。

1.2 自然誘發(fā)鑒定

自然誘發(fā)鑒定設兩個點，分別在湖南西北部的慈利縣鑼鼓村和南部的郴州市華塘鎮(zhèn)郴州市農科所試驗基地。選擇排灌方便、肥力均勻的田塊，采取隨機區(qū)組排列，每小區(qū)種植4行，每行20株，重復3次，密度為54 000株/hm2，每隔5個品種種植2行感病品種作為誘發(fā)品種，四周保護行種植感病品種。試驗期間只防蟲，不防病，其他耕作管理與當?shù)卮筇锷a相同。

1.3 人工接種鑒定

人工接種鑒定設在長沙縣長安村湖南農業(yè)大學教學試驗基地。

（1）玉米紋枯病。參照四川省《玉米抗紋枯病性田間鑒定技術規(guī)程》（DB51/T1366-2011），制備紋枯病菌的高粱粒接種體。以通過鑒定的抗病、感病品種作為對照，在玉米大喇叭口期的傍晚或陰天，將高粱培養(yǎng)物以每株2粒的用量接種在玉米植株基部由下往上數(shù)第3或第4可見葉鞘內側。接種前后保持土壤濕潤2～3 d，每份鑒定材料接種25株。

（2）玉米小斑病。用大麥粒制備小斑病菌的接種體。以通過鑒定的抗病、感病品種為對照，在玉米大喇叭口期的傍晚或陰天將長滿菌絲的大麥粒放到玉米頂部進行接種，每株5 g，每份鑒定材料接種25株，接種前后保持土壤濕潤2～3 d。

（3）玉米莖腐病。采用注射法進行人工接種鑒定。接種孢子液的制備：制作5%綠豆湯培養(yǎng)基，于250 mL三角瓶中每瓶裝100 mL滅菌備用。取培養(yǎng)4 d的禾谷鐮孢菌（Fusarium graminearum）菌餅接種至上述培養(yǎng)基中，每瓶培養(yǎng)基接種10個菌餅，26℃下震蕩培養(yǎng)10 d，用3層無菌紗布過濾去除菌絲，制得接種孢子液，孢子量控制在106個/mL。接種：在玉米植株第二莖節(jié)2/3處，以45°角斜向下打孔，打孔不能穿透植株，然后注射制備好的鐮孢菌孢子液1 mL入孔內，隨后用封口膜將鉆孔封緊。

1.4 調查方法

在蠟熟期，對每個品種的全部植株進行調查，根據(jù)病情分級進行記載。小斑病重點調查果穗上、下方各3片葉；紋枯病從果穗下第4葉開始往上部葉片調查；莖腐病重點觀察莖基部，調查植株莖基部是否中空、發(fā)軟，髓部顏色是否變色變黑。根據(jù)玉米發(fā)病程度的分級記載，計算各品種小斑病、紋枯病的病情指數(shù)和莖腐病發(fā)病株率，最后對3個試驗點的調查數(shù)據(jù)進行結果分析和抗性評價。

1.5 病害分級

玉米紋枯病、小斑病按蠟熟期調查的病情指數(shù)劃分為高抗、抗、中抗、感、高感5級（表1）；玉米莖腐病按蠟熟期調查的發(fā)病株率劃分為高抗、抗、中抗、感、高感5級（表2）。

表1 玉米紋枯病、小斑病的抗性水平劃分Table 1 Classification of resistance level of maize sheath blight and leaf spot

表2 玉米莖腐病病情分級和抗性評價Table 2 Disease classification and resistance evaluation of corn stalk rot

2 結果與分析

2.1 2017—2020年鑒定點氣候情況

湖南為亞熱帶季風濕潤氣候，既有光溫豐富的特點，又有雨水充沛、空氣濕潤的特征。湘南一般3月初，湘西北一般為3月20日左右入春，入春后氣溫回升，常有陰雨低溫寡照天氣。玉米品種從湘南到湘西北播種期一般在3月中下旬至4月初。玉米出苗后，正是氣溫回升、雨水增加的季節(jié)，既適合玉米的生長，也有利于玉米病害的發(fā)生，為玉米病害鑒定提供了良好的氣候條件。在玉米生長期，郴州自然誘發(fā)鑒定點4—7月的氣溫為18.6～28.6℃，降水量為233.0～314.1 mm；慈利自然誘發(fā)鑒定點4—7月的氣溫為18.2～28.2℃，降水量為75.6～188.5 mm；長沙人工接種鑒定點4—7月的氣溫為18.2～28.3℃，降水量為167.5～219.6 mm。紋枯病多發(fā)于高溫（最適溫26～31℃）、高濕（RH＞85%）環(huán)境，溫度＜20℃、RH＜75%則不利于病菌菌絲的生長；小斑病多發(fā)于玉米生長中后期較高溫（26～29℃）、高濕的環(huán)境；莖腐病發(fā)生適于中溫（真菌性病害發(fā)生最適溫23～25℃）、高濕環(huán)境或高溫（細菌性病害發(fā)生最適溫30～35℃）、高濕環(huán)境。3個鑒定點在玉米生長期的氣溫、雨水情況都符合3個病害的發(fā)病條件。

2.2 鑒定結果

2.2.1 玉米紋枯病

4年的鑒定結果（表3，表4）表明，不同年份的紋枯病高抗和抗病品種數(shù)量變化較大，感病品種數(shù)量有逐漸增加的趨勢。如2017年高抗品種占5.7%，2018年沒有高抗品種，2019年高抗品種占8.9%，2020年只占1.8%；2017年抗病品種數(shù)量占26.1%，2018年只有0.9%的抗病品種，2019年抗病品種占32.9%，而2020年只有16.4%的抗病品種；2017年感病品種數(shù)量占22.7%，2018年占68.1%，2019年占15.2%，2020年增加到40.0%。除引種品種本身的抗性變化外，也與當年玉米生長期間的降水等氣候條件有關（郴州2017年降水量1 450.4 mm，2018年降水量1 514.6 mm；張家界2019年降水量1 031.0 mm，2020年降水量1 973.2 mm）。

表3 2017—2018年玉米引種品種抗病性鑒定結果Table 3 Results of identification of maize resistance in 2017—2018

表4 2019—2020年玉米引種品種抗病性鑒定結果Table 4 Results of identification of maize resistance in 2019—2020

2.2.2 玉米小斑病

小斑病的高抗品種數(shù)量在不同年份表現(xiàn)基本一致（2017年為45.4%，2018年為42.2%，2019為1.3%，2020年為1.8%），而抗性品種數(shù)量的增加（2017年為27.3%，2018年為40.5%，2019年為20.3%，2020年為45.5%）與中抗品種數(shù)量的減少（2017年為15.9%，2018年為8.6%，2019年為51.9%，2020年為27.3%）是因為引種品種本身的抗性不同，這與幾年來病害發(fā)生時的溫度、降水等氣候條件對小斑病的鑒定結果影響較小相一致。因此，小斑病的感病品種在不同年份均有存在，且感病程度基本相同。

2.2.3 玉米莖腐病

莖腐病抗性趨勢基本一致，4年參加鑒定的338個品種中，有高抗品種219個、中抗品種70個、抗性品種39個、感病品種7個、高感品種3個，而且隨著鑒定年份的增加，高抗品種所占比率逐年減少，如2017年為90.9%、2018年為73.3%、2019年為65.8%、2020年僅占3.6%，這與品種、耕作制度、栽培管理及氣候環(huán)境條件有關。

3 討論

3.1 玉米病害的變化

近年來，隨著耕作制度（水旱輪作）、耕作方式（旋耕機的使用）的改變以及化肥的使用，玉米病害發(fā)生情況也有了變化。并且由于氣候的變化，不同年份的玉米紋枯病、莖腐病發(fā)生程度也會有較大的差異，這對玉米品種抗病性鑒定的準確性會有一定影響。其次，玉米大斑病、南方銹病發(fā)生有所減輕，而粗縮病發(fā)生有所加重，也給抗病性鑒定提出了新的要求［9-11］。

3.2 害蟲防治的必要性

玉米苗期除小地老虎、黃地老虎危害會造成缺苗外，莖腐病、頂腐病、粗縮病的發(fā)生也會造成病害調查株數(shù)的不確定性。其次，玉米螟、粘蟲、草地貪夜蛾等害蟲的為害，也會造成葉片缺刻、缺口和缺失，造成病害調查的不準確性；稻飛虱等害蟲的為害也會增加玉米矮縮病、花葉病等的發(fā)生。如2017年，在所有參試的品種中，粗縮病總發(fā)病株率為0.4%，而其中某一品種粗縮病的發(fā)病株率則高達11.7%。因此，在進行玉米病害鑒定時，為保證玉米病害調查的準確性及玉米葉片的完整性，對玉米害蟲的及時、有效防治顯得很有必要。

3.3 水旱輪作的重要性

南方玉米以紋枯病、粗縮病、矮花葉病、莖腐病、灰斑病、大斑病、小斑病、南方銹病等為主要病害。通過水旱輪作，可減少蟲源和菌源。但從田間表現(xiàn)來看，水田濕度大、地下水位高，有利于玉米紋枯病、莖腐病的發(fā)生。同時，由于玉米連作可能在土壤中積累某些自毒物質，尤其是在有機質含量和土壤微生物活性降低的情況下，自毒物質不易及時從土壤中分解清除，因此玉米連作2年后，便會出現(xiàn)“化感自毒”現(xiàn)象［12-14］。在生產上玉米連作2～3年后要需與其他作物進行輪作。

3.4 雜草防除的普遍性

雜草是稻飛虱（粗縮?。?、蚜蟲（矮花葉?。┑闹饕闹?，是病菌的主要來源。玉米播種后應及時用除草劑進行土壤封閉除草，減少害蟲寄主。為防止后期雜草生長，減少稻飛虱、蚜蟲的傳毒機會，在玉米5～8葉期，可及時用玉米除草劑進行定向除草，防止帶毒蟲源引起粗縮病、矮花葉病等病毒病的發(fā)生。

4 結論

湖南省玉米引種品種的抗病性鑒定，從2017年開始，采用自然誘發(fā)和人工接種相結合的方法，4年338個品種的鑒定試驗表明，紋枯病在不同年份高抗品種數(shù)量變化較大，抗性品種逐漸減少，這與當年降水的增加有關；小斑病的高抗品種占比在不同年份表現(xiàn)基本一致，抗性品種增加、中抗品種數(shù)量則有所減少；莖腐病的抗性趨向一致，即高抗品種數(shù)＞中抗品種數(shù)＞抗性品種數(shù)＞感病品種數(shù)＞高感品種數(shù)，而且隨著試驗年份的增加，高抗品種數(shù)逐漸減少，這與品種、栽培管理、耕作制度、環(huán)境條件有關。

綜合分析，湖南省近4年的玉米引種品種大多數(shù)屬于高抗莖腐病，抗或中抗紋枯病品種，少數(shù)為感或高感紋枯病、小斑病品種。玉米引種品種紋枯病、小斑病、莖腐病的抗性整體表現(xiàn)為中抗品種數(shù)＞抗病品種數(shù)＞感病品種數(shù)＞高抗品種數(shù)＞高感品種數(shù)，符合生產實際。