96份玉米雜交種抗矮花葉病鑒定與評價

周天旺，王春明，閆筱苗，郭 成

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護研究所，蘭州 730070；2.甘肅省種子總站，蘭州 730030)

玉米矮花葉病(Maize dwarf mosaic disease)是由病毒引起的玉米病害，也是玉米生產(chǎn)中的主要病害[1-2]。早期認(rèn)為引起玉米矮花葉病的主要病毒有玉米矮花葉病毒(Maizedwarfmosaicvirus，MDMV)和甘蔗花葉病毒(Sugarcanemosaicvirus，SCMV)，20世紀(jì)90年代初開始施行的新分類系統(tǒng)依據(jù)血清學(xué)和氨基酸序列同源性將MDYV和SCMV劃分到SCMV亞組[3]，而中國以甘蔗花葉病毒為主[3-6]。該病害于1963年首次在美國俄亥俄州發(fā)現(xiàn)并報道[7]。在中國該病害在各玉米產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，產(chǎn)量損失可達到20%～80%[4,8-9]，分析其原因主要是現(xiàn)有品種抗病性低，且傳毒介體蚜蟲種類多、繁殖快，通過治蚜防病達不到預(yù)想效果[10-11]。

國外在抗病材料的鑒定研究上起步較早，并做了大量研究工作，篩選出一批抗玉米矮化葉病的材料，如美國Louie等[12]鑒定出玉米自交系‘Pa405’‘B68’‘Oh1EP’‘Pa11’等9個抗病材料；前蘇聯(lián)Gorbunov等[13]篩選出‘Vostok’‘IATV’‘BS661’；伊拉克Shawkat等[14]發(fā)現(xiàn)‘TCT5’和‘Akber’；前南斯拉夫Ivanovic等[15]鑒定出‘L138’‘38-11’‘L2309’和‘C103’；保加利亞Hill[16]篩選的‘Pr169’以及埃及Agrama等[17]的‘SD79’。國內(nèi)許多專家和學(xué)者搜集和引進國內(nèi)外玉米種質(zhì)，通過田間人工接種鑒定，篩選出一批高抗自交系和雜交種,如林肯恕[18]鑒定220份玉米材料，篩選出16個抗病自交系和14個抗病雜交種；曹如槐等[19]從1549份玉米品種資源中鑒定出12個高抗、17個抗病品種；王富榮等[20]從1329份玉米種質(zhì)資源中篩選出65個抗病自交系和25個抗病雜交種；陳雨天等[21]從2538份玉米種質(zhì)資源中鑒定出212個抗病品種；石秀清等[22]鑒定2798份玉米種質(zhì)資源，從中選出503個抗病自交系和299個抗病雜交種；郭滿庫等[23]從893份玉米種質(zhì)資源中鑒定出66個抗病品種；賈志森等[24]從816份玉米種質(zhì)資源中鑒定出162個抗病自交系和79個抗病雜交種；王建軍等[25]從238份特用玉米中鑒定出186個抗病品種；張成和等[26]從831份材料中鑒定出51份高抗自交系和21份高抗雜交種。

近年來抗病材料的鑒定和應(yīng)用取得長足進步，高抗自交系和雜交種的挖掘和利用，拓寬玉米抗矮化葉病的種質(zhì)和對該病害的有效防控。本研究于2011-2015年間采用田間人工摩擦接種和成株期田間自然感病相結(jié)合的方法首次鑒定96份參加甘肅省區(qū)試的玉米品種，以發(fā)掘有穩(wěn)定抗病性的材料，同時為新品種審定提供有效的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試玉米材料共96份，全部來自甘肅省區(qū)試品種，其中2011年21份，2012年17份，2013年23份，2014年35份。按品種特性普通玉米76份，鮮食玉米20份。

1.2 試驗方法

1.2.1 鑒定圃設(shè)計與播種 鑒定圃設(shè)在甘肅省天水市甘谷縣新興鎮(zhèn)五甲村(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所甘谷試驗站)。供試材料按鑒定編號排列。每年6月上旬播種，每材料種植2行，1行用于苗期人工摩擦接毒，調(diào)查后全部清除，另1行用于自然感病，行長5 m，行距40 cm，株距20 cm，穴播3～4粒，每行約保苗50株以上，在鑒定圃一條對角線上等距離設(shè)已知對照‘黃早四’(R)和‘Mo17’(HS)2～3組。

1.2.2 接種體制備、接種方法和抗性評價標(biāo)準(zhǔn) 接種體病原從已鑒定為甘蔗花葉病毒的保毒幼苗上采集，保存擴繁后用于苗期人工接種，苗期人工接毒采用汁液摩擦法。苗期調(diào)查在接種后15～20 d進行，逐株調(diào)查并記錄總株數(shù)和發(fā)病株數(shù)，計算發(fā)病株率；成株期調(diào)查在植株抽雄后20～ 25 d進行，逐株調(diào)查病情，按照0、1、3、5、7、9癥狀級別標(biāo)準(zhǔn)進行調(diào)查記載，計算病情指數(shù)，確定其癥狀級別。接種體制備、接種方法、癥狀級別劃分及抗性評價標(biāo)準(zhǔn)參考文獻[23]和[27]。每年鑒定為中抗以上的品種次年進行重復(fù)鑒定，2015年僅對2014年表現(xiàn)中抗以上的9份品種進行重復(fù)鑒定。苗期和成株期最終抗性以2 a病情重者為準(zhǔn)。品種的最終抗性以苗期和成株期病情重者為準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對照材料抗性結(jié)果

所設(shè)2個對照自交系‘黃早四’(R)和‘Mo 17’(HS)歷年鑒定結(jié)果為，‘黃早四’2011-2015年苗期平均病株率依次為14.7%、10.5%、13.2%、14.4%和9.6%，均表現(xiàn)抗病(R)；成株期平均病情指數(shù)依次為10.2、7.9、15.8、15.1和 8.9，均表現(xiàn)抗病(R)及以上。‘Mo 17’苗期平均病株率依次為89.2%、96.2%、83.3%、91.5%和 77.9%，均表現(xiàn)高感(HS)；成株期平均病情指數(shù)依次為90.6、59.6、69.8、82.5和64.4，均表現(xiàn)高感(HS)。對照材料均表現(xiàn)正常抗性，說明鑒定結(jié)果有效。

2.2 玉米品種苗期對矮花葉病的不同抗性類型

苗期鑒定結(jié)果顯示，在供試的96份材料中，無高抗(HR)材料；12份材料表現(xiàn)抗病(R)，占12.5%，分別是‘興達糯1號’‘五谷2010’‘2011’‘正德306’‘BF2202’‘豫豐96-68’‘818’‘臨早雜1號’‘正德305’‘甘農(nóng)963’‘金穗51216’和‘058-1-3-1×雪2112’；‘CN8706’‘甘農(nóng)821’‘武試0260’‘2070’‘金穗1203’等26份材料表現(xiàn)中抗(MR)，占27.1%；‘9009’‘寧玉524’‘墾白糯2號’等23份材料表現(xiàn)感病(S)；‘龍單1號’‘平玉8號’‘興達1106’‘FNL80’等35份材料表現(xiàn)高感(HS)，分別占24.0%和 36.4%(表1)。

2.3 玉米品種成株期對矮花葉病的不同抗性類型

成株期鑒定結(jié)果表明，在供試的96份材料中，21份表現(xiàn)高抗(HR)，占21.9%，分別是‘金穗51216’‘東單339’‘平玉8號’‘臨早雜1號’‘興達糯1號’‘2011’‘正德306’‘ND366’‘敦玉1747’‘興達91418’‘NF09’‘818’‘2070’‘豫豐96-68’‘32D22’‘裕豐3號’‘正德305’‘SN318’‘墾玉2號’‘9009’和‘寧玉524’；13份材料表現(xiàn)抗病(R)，占13.5%，分別是‘敦玉2512’‘甘農(nóng)963’‘雪2112×309’‘Hny02’‘敦玉7009’‘敦玉2100’‘玉源209’‘BF2103’‘甘甜糯3號’‘五谷2010’‘金518’‘CN8706’和‘星糯918’；‘武試0260’‘金凱265’等11份材料表現(xiàn)中抗(MR)，占11.5%；‘FNL80’‘敦玉616’等24份材料表現(xiàn)感病(S)，‘泰玉1028’‘西蒙668’等27份材料表現(xiàn)高感(HS)，感和高感材料占總鑒定材料53.1%(表1)。

2.4 品種抗性評價

結(jié)合苗期和成株期鑒定結(jié)果，在供試材料中，無高抗(HR)材料；10份材料表現(xiàn)抗病(R)，占供試材料的10.4%，分別是‘興達糯1號’‘2011’‘正德306’‘豫豐96-68’‘818’‘五谷2010’‘臨早雜1號’‘正德305’‘金穗51216’和‘甘農(nóng)963’；22份材料表現(xiàn)中抗(MR)，占供試材料的 22.9%，分別是‘CN8706’‘甘農(nóng)821’‘東單339’‘NF09’‘敦玉1747’‘興達91418’‘玉源209’‘2070’‘32D22’‘墾玉2號’‘敦玉2512’‘Hny02’‘雪2112×309’‘敦玉7009’‘敦玉2100’‘BF2103’‘甘甜糯3號’‘星糯918’‘金凱265’‘武試0260’‘金穗1204’和‘金穗1203’；‘9909’‘寧玉524’‘ND366’‘裕豐3號’‘SN318’等22份材料表現(xiàn)感病(S)，占供試材料的22.9%；‘龍單1號’‘平玉8號’‘金518’‘富早118’‘FN180’等42份材料表現(xiàn)高感(HS)，占供試材料的43.8% (表1)。各抗性類型品種所占比例見圖1。

表1 玉米雜交種對矮花葉病的抗性類型Table 1 Resistance of maize hybrids to Sugarcane mosaic virus

(續(xù)表1 Continued table 1)

3 討 論

從本研究鑒定結(jié)果可以看出，苗期和成株期對矮花葉病抗性一致的材料共34份，占鑒定總數(shù)的35.4%，抗性不一致的材料共62份，占鑒定材料總數(shù)的64.6%。進一步分析發(fā)現(xiàn)，大部分供試品種苗期摩擦接種病情重于蚜蟲自然傳毒，如‘興達糯1號’‘正德306’和‘2011’等8個材料苗期表現(xiàn)抗病(R)而成株期表現(xiàn)高抗(HR)，‘興達91418’‘32D22’和‘NF09’等7個品種在苗期表現(xiàn)中抗(MR)而在成株期表現(xiàn)高抗(HR)，‘Hny02’‘敦玉2100’和‘甘甜糯3號’等10個品種在苗期表現(xiàn)中抗(MR)而在成株期表現(xiàn)抗病(R)，‘SN318’‘ND366’和‘裕豐3號’等5個品種苗期表現(xiàn)感病(S)而成株期表現(xiàn)高抗(HR)，‘先玉1225’‘紫玉糯839’‘Y7879’等5個品種苗期表現(xiàn)感病(S)而成株期表現(xiàn)中抗(MR)。但‘BF2202’‘龍生1號’和‘天宇1號’等12份材料卻與之相反，表現(xiàn)出蚜蟲自然傳毒感病病情高于人工摩擦接毒，如‘BF2202’苗期表現(xiàn)抗病(R)而成株期表現(xiàn)感病(S)，‘058-1-3-1×雪2112’苗期表現(xiàn)抗病(R)而成株期表現(xiàn)高感(HS)，‘龍生1號’‘甘農(nóng)1610’‘隴單026’和‘臨早玉4’個品種苗期表現(xiàn)中抗(MR)而成株期表現(xiàn)感病(S)，‘泰玉1028’‘先農(nóng)甜珍’‘超甜603’‘天宇1號’‘SBS903’和‘武試0674’等6個品種在苗期表現(xiàn)感病(S)而成株期表現(xiàn)高感(HS)，這一結(jié)果與郭滿庫等[23]的結(jié)論一致，分析原因可能與部分品種對人工摩擦接種和蚜蟲自然傳毒的抗病機制等不同有關(guān)。

同時分析鮮食玉米品種對玉米矮花葉病的抗性水平發(fā)現(xiàn)，在11份糯玉米中，1份品種‘興達糯1號’表現(xiàn)抗病(R)，4份品種‘Hny02’‘雪2112×309’‘星糯918’‘甘甜糯3號’表現(xiàn)中抗(MR)，2份品種‘墾白糯2號’和‘紫玉糯839’表現(xiàn)感病(S)，4份品種‘星糯656’‘景糯318’‘香甜糯9號’和‘058-1-3-1×雪2112’表現(xiàn)高感(HS)，但9份甜玉米‘敦甜2號’‘金鑲玉’‘酒甜1號’‘興達甜1號’‘超甜603’‘先農(nóng)甜珍’‘SBS903’‘超甜白+黃’‘華泰甜216’全部高感矮花葉病，發(fā)現(xiàn)糯玉米的抗性水平高于甜玉米，分析其原因可能與品種本身的抗病遺傳背景及蚜蟲取食趨向等有關(guān)，也可能與樣本數(shù)量少有關(guān)，因此應(yīng)加大群體數(shù)量進行鑒定。

以往在對玉米品種抗矮花葉病的鑒定研究過程中，不同學(xué)者采用的病情分級方法、接種方法、調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)查次數(shù)等有所不同，可能導(dǎo)致鑒定結(jié)果存在一定差異。如林肯恕[18]在劃分病級標(biāo)準(zhǔn)時，將產(chǎn)量的減少作為劃分標(biāo)準(zhǔn)的參照之一，而在實際生產(chǎn)中因?qū)е聹p產(chǎn)的原因眾多，操作者比較難以掌握。曹如槐等[19]、陳雨天等[21]采用苗期介體帶毒接種，該方法要花費大量時間和人力進行田間采蚜、飼蚜和接毒，易受天氣因素影響。王富榮等[20]、石秀清等[22]、賈志森等[24]以及張成和等[26]通過苗期汁液摩擦法進行接毒，提高了接種成功率，僅反映了苗期抗性。王曉鳴等[27]采用溫室和田間苗期摩擦接種以及苗期和田間成株期各進行1次病情調(diào)查來評價品種抗性，提高了鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。郭滿庫等[23]采用苗期摩擦接毒和成株期田間自然感病相結(jié)合的方法，解決了鑒定結(jié)果中部分品種蚜蟲自然傳毒致病重于人工摩擦接毒的問題，更能客觀反映品種對矮花葉病的真實抗性。

抗性遺傳研究已發(fā)現(xiàn)幾十對玉米抗甘蔗花葉病毒的基因[28]，其抗性可能存在多種機制[29]。國外對玉米矮花葉病的抗性遺傳研究結(jié)果各不相同，Johnson[30]、Naidu等[31]、Josephson等[32]和Dollinger等[33]認(rèn)為其抗性主要以顯性效應(yīng)為主，而Loesch等[34]認(rèn)為以加性效應(yīng)為主。國內(nèi)曹如槐等[35]和呂香玲等[36]研究表明，在遺傳變異中以加性效應(yīng)為主，而林肯恕[18]和王振華等[28]則認(rèn)為是以顯性為主。以上研究結(jié)果存在不同程度的分歧，可能與抗性機制有關(guān)；因此，采用單一的的鑒定方法不能準(zhǔn)確反應(yīng)品種的抗病性，應(yīng)采取多種方法相結(jié)合的措施對其進行綜合抗性鑒定與評價。

4 結(jié) 論

本研究以苗期人工摩擦接毒和成株期自然感病相結(jié)合的方法對96份玉米雜交種進行抗矮化葉病鑒定，未檢測出高抗(HR)品種，10份表現(xiàn)抗病(R)，22份表現(xiàn)中抗(MR)，22份表現(xiàn)感病(S)，42份表現(xiàn)高感(HS)?？梢罁?jù)其抗性類型，為該批次品種在不同生態(tài)區(qū)的有效利用提供技術(shù)支持。