我國(guó)玉米灰斑病菌的種類及其分布調(diào)查

劉可杰 董懷玉 王麗娟

摘要 為了監(jiān)測(cè)我國(guó)玉米灰斑病菌的種群及其分布，本研究于2016年-2019年從全國(guó)17?。ㄖ陛犑校?7地市（自治州）采集了1 341份玉米灰斑病樣本，分離病原菌進(jìn)行形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定。共分離到菌株4 186株，從中鑒定出玉蜀黍尾孢Cercospora zeae-maydis 3 272株、玉米尾孢C.zeina 914株。結(jié)果表明，引起我國(guó)玉米灰斑病的病原菌有玉蜀黍尾孢C.zeae-maydis和玉米尾孢C.zeina兩個(gè)種，而且這兩個(gè)種在我國(guó)的分布有一定的地域性。黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、北京、天津、山東、山西和安徽地區(qū)的玉米灰斑病菌均為玉蜀黍尾孢;河南的西、南部和陜西的中、南部是玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合發(fā)生;湖北、四川和湖南雖然分離到了玉蜀黍尾孢和玉米尾孢兩種菌，但以玉米尾孢為主;貴州和云南的玉米灰斑病菌均為玉米尾孢。

關(guān)鍵詞 玉米灰斑病; 玉蜀黍尾孢; 玉米尾孢; 分布

中圖分類號(hào)： S 435.13

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.

2020339

Investigation on the species and distribution of pathogens causing gray leaf spot of maize in China

LIU Kejie， DONG Huaiyu*， WANG Lijuan

（Institute of Plant Protection， Liaoning Academy of Agricultural Sciences， Shenyang 110161， China）

Abstract

In order to monitor the species and distribution of pathogens causing gray leaf spot of maize in China， 1 341 samples of gray leaf spot of maize were collected from 87 prefecture-level cities （autonomous prefectures） of 17 provinces （municipalities） during 2016-2019. The pathogens were isolated and identified by morphology and molecular biology methods. A total of 4 186 isolates were obtained， 3 272 were Cercospora zeae-maydis and 914 were C.zeina. The results showed that the pathogen species causing gray leaf spot of maize were C.zeae-maydis and C.zeina in China， and the distribution of these two species was regional. In Heilongjiang， Jilin， Liaoning， Inner Mongolia， Hebei， Beijing， Tianjin， Shandong， Shanxi and Anhui， the pathogen species was C.zeae-maydis， while in the west and south of Henan and the middle and south of Shaanxi， the pathogen species were Czeae-maydis and C.zeina. In Hubei， Sichuan and Hunan， the pathogen species were also C.zeae-maydis and C.zeina， but the C.zeina was the main species. In Guizhou and Yunnan， the pathogen species was C.zeina.

Key words

gray leaf spot of maize; Cercospora zeae-maydis; Cercospora zeina; distribution

玉米灰斑病于1991年在我國(guó)遼寧丹東地區(qū)首次突然大發(fā)生[1]，這是玉米灰斑病在我國(guó)發(fā)生的首次報(bào)道。2000年以來(lái)，該病害在北方春玉米區(qū)的黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古以及黃淮海夏玉米區(qū)的山東、河北、河南、北京和天津等地普遍發(fā)生，成為玉米上的一種常發(fā)病害[2-3]。2010年后，玉米灰斑病在我國(guó)西南各省的玉米產(chǎn)區(qū)發(fā)生嚴(yán)重，在云南、貴州、四川、湖南和湖北等省份的玉米生產(chǎn)中成為危害重、損失大的病害，而且有逐年加重的趨勢(shì)[4-6]。玉米灰斑病在我國(guó)的分布已經(jīng)越來(lái)越普遍，對(duì)我國(guó)東北、華北和西南等地區(qū)的玉米生產(chǎn)威脅越來(lái)越大，成為玉米生產(chǎn)中繼大斑病、小斑病之后的又一重要葉部病害。

玉米灰斑病是由4種尾孢屬Cercospora真菌引起的：玉蜀黍尾孢Cercospora zeae-maydis、玉米尾孢C.zeina、高粱尾孢玉米變種C.sorghi var. maydis及一個(gè)未確定種Cercospora sp.[7-8]。最初研究者普遍認(rèn)為我國(guó)玉米灰斑病的病原菌是玉蜀黍尾孢，2013年首次報(bào)道由玉米尾孢引起的灰斑病在我國(guó)云南地區(qū)發(fā)生[9]，有研究表明我國(guó)玉米灰斑病菌存在玉蜀黍尾孢和玉米尾孢2個(gè)種[10-11]。為了監(jiān)測(cè)我國(guó)玉米灰斑病菌的種群及其分布，本研究于2016年-2019年采集了全國(guó)17?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）87地市（自治州）的玉米灰斑病樣品，分離病原菌進(jìn)行形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)鑒定，以期為玉米灰斑病的田間診斷、流行研究及有效防控提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

2016年-2019年，從我國(guó)17?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）87地市（自治州）的149個(gè)縣（區(qū)）采集具有典型灰斑病癥狀的玉米病葉，每個(gè)縣（區(qū)）選取3個(gè)采樣地點(diǎn)，每個(gè)采樣地點(diǎn)采集3份樣本，4年間共獲得玉米灰斑病樣本1 341份。

1.2 方法

采用單孢分離法分離菌株，CTAB法提取基因組DNA，形態(tài)學(xué)及種特異性引物擴(kuò)增法鑒定菌株[10]。利用3組種特異性引物CylH3F/CzeaeHIST/CylH3R、CylH3F/CzeinaHIST/CylH3R和CylH3F/ CmaizeHIST/CylH3R分別鑒定玉蜀黍尾孢C.zeae-maydis、玉米尾孢C.zeina和Cercospora sp.，擴(kuò)增產(chǎn)物均為389 bp和284 bp[7]。進(jìn)一步利用一對(duì)種特異性引物CZM2F/CZM2R鑒定玉蜀黍尾孢、玉米尾孢和高粱尾孢玉米變種C.sorghi var. maydis，擴(kuò)增產(chǎn)物分別是760、310 bp和1 020 bp[12]。引物序列見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米灰斑病菌分離及形態(tài)學(xué)鑒定結(jié)果

對(duì)采自我國(guó)17?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）87地市（自治州）的1 341份灰斑病樣本進(jìn)行病原菌單孢分離，每份樣本分離2～4株菌株進(jìn)行形態(tài)學(xué)鑒定，共獲得4 186株菌株。所有的分離菌株在PDA培養(yǎng)基上生長(zhǎng)緩慢，菌落致密，近圓形，邊緣平滑略呈波浪狀，菌落正面為灰白至灰色，背面鐵灰色，有的菌株產(chǎn)生紅色色素。分離菌株的分生孢子梗淡橄欖色或棕褐色，有1～8個(gè)隔膜;分生孢子單生，為倒棍棒狀或紡錘形，無(wú)色，薄壁，光滑，頂端微鈍，有1～10個(gè)隔膜。形態(tài)學(xué)鑒定表明，分離菌株均為尾孢屬Cercospora真菌。不同地點(diǎn)的樣本

上分離到的菌株在形態(tài)上有的略有差異，但同一樣本上分離到的菌株在形態(tài)上都表現(xiàn)一致。

2.2 分離菌株的種特異性引物鑒定結(jié)果

從每份樣本分離的2～4株菌株中選取1株，共計(jì)1 341株菌株，用種特異性引物進(jìn)一步進(jìn)行PCR鑒定。部分菌株的鑒定結(jié)果見圖1。從分離到的1 341株菌株中共鑒定出玉蜀黍尾孢和玉米尾孢兩個(gè)種，分別為1 067株和274株，未檢測(cè)到Cercospora sp.和高粱尾孢玉米變種。

2.3 玉蜀黍尾孢和玉米尾孢在我國(guó)17?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）87地市（自治州）的分布

表2結(jié)果表明：我國(guó)黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、北京、天津、山東、山西和安徽等地分離到的玉米灰斑病菌，均為玉蜀黍尾孢;河南、陜西、湖北、四川和湖南分離到的玉米灰斑病菌為玉蜀黍尾孢和玉米尾孢兩個(gè)種;貴州和云南分離到的玉米灰斑病菌均為玉米尾孢。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，兩種尾孢菌在我國(guó)的分布有一定的地域性：山東和山西以北地區(qū)的玉米灰斑病菌均為玉蜀黍尾孢;河南的西、南部和陜西的中、南部是玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合發(fā)生的地區(qū);湖北、四川和湖南雖然分離到了玉蜀黍尾孢和玉米尾孢兩種菌，但以玉米尾孢為主;貴州和云南的玉米灰斑病菌均為玉米尾孢。

此外，本研究顯示，河南的三門峽市、南陽(yáng)市和駐馬店市，陜西的安康市、商洛市、漢中市和西安市，湖北的武漢市，四川的廣元市，湖南的長(zhǎng)沙市是玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合發(fā)生的地市，兩種菌在每個(gè)地市分離菌株數(shù)及所占比例見表3。

3 結(jié)論與討論

對(duì)2016年-2019年分離自我國(guó)17省（自治區(qū)、直轄市）87地市（自治州）的1 341株菌株的鑒定結(jié)果表明：引起我國(guó)玉米灰斑病的病原菌有玉蜀黍和玉米尾孢兩個(gè)種，未發(fā)現(xiàn)Cercospora sp.和高粱尾孢玉米變種;玉蜀黍尾孢分布的范圍比較廣，黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、北京、天津、河北、山東、山西、河南、陜西、安徽、湖北、四川和湖南等地區(qū)都有分布;玉米尾孢分布范圍相對(duì)較小，但正在以云南為中心向東北方向沿著貴州、四川、湖南、湖北、陜西和河南一線向我國(guó)黃淮海夏玉米區(qū)及北方春玉米區(qū)擴(kuò)散。有研究認(rèn)為，玉米尾孢比玉蜀黍尾孢具有更強(qiáng)的致病力和環(huán)境適應(yīng)性，具有較玉蜀黍尾孢更好的寄主適合度[13-15]。劉慶奎等從2011年及以前分離的云南地區(qū)的玉米灰斑病菌中鑒定出少量的玉蜀黍尾孢[11]，但本研究從云南地區(qū)的玉米灰斑病菌中只鑒定出玉米尾孢，未分離到玉蜀黍尾孢，表明玉米尾孢在云南地區(qū)已經(jīng)成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種群。趙麗萍曾從哈爾濱雙城市分離鑒定到玉米尾孢[16]，但本研究從哈爾濱地區(qū)分離的75株菌株（雙城區(qū)18、五常市30、巴彥縣27）均為玉蜀黍尾孢，未鑒定到玉米尾孢。本研究在黑龍江、吉林、遼寧、山東和云南等省份的采樣密度較大，能夠較為準(zhǔn)確地表明這些省份玉米灰斑病菌的種類和分布，而其他省份由于受采樣密度和采樣時(shí)病害發(fā)生情況的限制，不可避免會(huì)有未檢測(cè)到的病菌種類。未來(lái)有必要密切監(jiān)測(cè)玉蜀黍尾孢和玉米尾孢混合發(fā)生的河南和陜西及其周邊的甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、河北和山東等地區(qū)玉米灰斑病菌的種類和分布，并密切監(jiān)測(cè)四川和湖北地區(qū)的玉蜀黍尾孢和玉米尾孢的演替情況。

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，玉米灰斑病發(fā)生的嚴(yán)重程度與環(huán)境條件和品種的抗病性密切相關(guān)。有研究表明：玉蜀黍尾孢分生孢子在20～30℃、相對(duì)濕度≥81%時(shí)更易于萌發(fā)，菌絲在24～25℃時(shí)生長(zhǎng)最快[17];在田間條件下，20～30℃的溫度和90%以上的相對(duì)濕度有利于病斑擴(kuò)展[18]。實(shí)際調(diào)查表明，濕度大、溫度相對(duì)較低的環(huán)境條件有利于玉米灰斑病的發(fā)生和流行。在黑龍江、吉林和遼寧，8月中下旬至9月中下旬為發(fā)病盛期，此時(shí)正是天氣開始轉(zhuǎn)涼而空氣濕度相對(duì)較大的時(shí)期;遼寧本溪和丹東、湖北恩施、云南德宏和大理、四川雅安等地區(qū)的山區(qū)病害發(fā)生嚴(yán)重，也與山區(qū)濕度大、溫度相對(duì)較低的環(huán)境有關(guān)。不同玉米種質(zhì)對(duì)灰斑病的抗性差異很大，尚未發(fā)現(xiàn)免疫種質(zhì)[19]，目前生產(chǎn)中種植的絕大多數(shù)品種的抗性在中抗以下，如果感病的品種遇上適宜的環(huán)境條件，植株大部分葉片幾乎布滿病斑并逐漸枯死。

玉米灰斑病現(xiàn)已成為我國(guó)玉米生產(chǎn)面臨的重大病害之一，已在全國(guó)17?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）87地市（自治州）發(fā)生。玉蜀黍尾孢是北方春玉米區(qū)玉米灰斑病的唯一致病種，而玉米尾孢是西南地區(qū)玉米灰斑病的主要致病種，在河南西部、陜西中部和南部已經(jīng)發(fā)現(xiàn)二者并存的區(qū)域，這兩種灰斑病菌在不久的將來(lái)有可能會(huì)出現(xiàn)更快速、更大范圍的分布變化。趙立萍等[4]研究認(rèn)為，玉米尾孢是2001年從緬甸進(jìn)入我國(guó)云南西南地區(qū)，在季風(fēng)等因素的作用下，在云南全境快速擴(kuò)散并向北傳播，2013年-2014年已擴(kuò)散至河南西部山區(qū)、陜西寶雞市及楊凌區(qū)，未來(lái)數(shù)年，玉米尾孢將進(jìn)入甘肅南部與東部，并可能通過(guò)寧夏、陜西北部、山西北部逐漸向玉米主產(chǎn)區(qū)的華北北部和東北擴(kuò)散。玉米尾孢導(dǎo)致的灰斑病將對(duì)我國(guó)玉米生產(chǎn)構(gòu)成新的威脅，為了應(yīng)對(duì)有可能出現(xiàn)的玉米尾孢灰斑病大面積擴(kuò)散流行，應(yīng)未雨綢繆，加強(qiáng)玉米抗性種質(zhì)篩選和抗性品種選育工作，并積極研究有效的防治措施。

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（責(zé)任編輯：田 喆）