歐洲種質(zhì)對玉米主要葉部病害的抗性鑒定與評價

那明慧, 陳曉旭, 趙睿杰, 王應(yīng)玲, 王作英, 高增貴

(1.丹東農(nóng)業(yè)科學院, 遼寧 鳳城 118100;2.沈陽農(nóng)業(yè)大學植物保護學院, 沈陽 110161)

因氣候變化、秸稈還田等因素的影響,導致玉米大斑病、灰斑病等氣傳性葉斑病逐年加重,尤其在東華北春玉米生產(chǎn)區(qū),條件適宜年份具有流行暴發(fā)的潛在威脅。應(yīng)用具有中等抗性水平的玉米品種并合理布局是防御氣傳性葉斑病的重要措施和手段。而品種選擇的前提是具有良好抗性的優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源。現(xiàn)階段大部分地區(qū)對玉米自交系的抗性鑒定(尤其葉部病害)大多選擇田間自然發(fā)病,較為粗放,不同地區(qū)間環(huán)境因素不同,發(fā)病條件變化,自然發(fā)病存在許多不確定因素,容易導致發(fā)病不充分,或者有其他病原菌的干擾,最終導致鑒定結(jié)果不準確[1-2]。人工接種可以保障被鑒定的品種或種質(zhì)資源接種上指定的病原菌,不被其他雜菌干擾,并且可以人工干預(yù)接種后鑒定圃的發(fā)病條件,適量的病原菌加上適宜的發(fā)病條件及環(huán)境可以誘導病害的發(fā)生和發(fā)展,從而使鑒定結(jié)果更為準確。國內(nèi)外通過人工鑒定篩選出一批抗性水平不同的資源,對玉米抗病選育起到了重要的促進作用[3-5]。

隨著對產(chǎn)量的追求,種植密度的加大,機收品種的選擇,加之氣候的變化導致致病生理小種的改變,我國玉米抗性種質(zhì)資源無法滿足現(xiàn)今市場需求,所以引進、鑒定和利用國外種質(zhì)資源,具有重要意義。由于外引種質(zhì)資源的所屬環(huán)境不同,對各病害的抗性水平也不同。因此,國外種質(zhì)資源的人工接種鑒定和抗性資源的定向篩選就顯得格外重要。本研究采用人工接種方法,對引自西班牙、意大利、法國、羅馬尼亞的歐洲玉米種質(zhì)資源進行了3種葉部病害的鑒定和評價,該批種質(zhì)資源具有耐密、早熟、抗倒伏等優(yōu)良性狀,但尚未進行系統(tǒng)的人工抗病鑒定,對主要葉部病害的抗性不明。明確種質(zhì)資源的抗性,對具有優(yōu)良性狀的種質(zhì)資源高效利用,可為抗病育種和種質(zhì)資源的改良打下堅實基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

51份引自歐洲的自交系。其中18份來自西班牙,12份來自意大利,10份來自法國,11份來自羅馬尼亞,以上種質(zhì)資源均由丹東農(nóng)業(yè)科學院玉米研究所多年自交留存并提供。

1.2 供試菌株

玉米大斑凸臍蠕孢屬[Exserohilumturcicum(Pass.) Leonard et Suggs]123號小種、新月彎孢[Curvularialunata(Wakker) Boedijn]由沈陽農(nóng)業(yè)大學植保學院提供,玉蜀黍尾孢(Cercosporazeae-maydisTehon &Daniels)由丹東農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所提供。

1.3 鑒定圃的設(shè)置

鑒定圃設(shè)置在遼寧省鳳城市,該地區(qū)夏季低溫冷涼,田間濕度大,是多種北方玉米葉部病害的發(fā)病重災(zāi)區(qū),具有良好的天然鑒定條件。所有自交系共設(shè)置3個處理,處理1接種玉米大斑病,處理2接種玉米灰斑病,處理3接種玉米彎孢葉斑病,每個處理每份材料種植1行,行長4 m,行距0.6 m,每行15株。玉米大斑病的抗病對照是齊319,感病對照是獲白;玉米灰斑病及玉米彎孢葉斑病的抗病對照是齊319,感病對照是掖478,每個處理設(shè)置1組抗感對照。由于接種病害為葉部病害,3個處理間設(shè)置隔離帶,以隔絕不同病原菌之間混合侵染對鑒定結(jié)果的影響。接種鑒定田常規(guī)化管理。

1.4 方 法

1.4.1玉米大斑病的接種

接種期為玉米11～13葉期(早熟自交系10葉期接種),采用噴霧法,使用背負式手動噴霧器或機動噴霧器直接將孢子懸浮液噴灑于玉米葉片,選擇陰天或傍晚進行接種(濕度高即可),同批次鑒定材料應(yīng)在同一天完成。

將大斑凸臍蠕孢的3個生理小種分別接入煮熟滅菌后的高粱粒,在25 ℃下黑暗培養(yǎng)5～7 d,待高粱粒培養(yǎng)基上布滿菌絲,用水洗掉高粱粒表面的菌絲體并置于干凈的高濕度環(huán)境下暗培養(yǎng),鏡檢確定產(chǎn)生分生孢子后,配置濃度為 105～106個/mL的孢子懸浮液,3個生理小種的病原菌懸浮液按照1∶1∶1的比例混合均勻,加入0.01%吐溫(體積比)既可用于接種[5-13]。

1.4.2玉米灰斑病的接種

接種期為玉米展9～11葉期時(早熟自交系8葉期接種),用連動注射器從植株喇叭口處平行插入,將病菌孢子懸浮液以10 mL/株的灌注量注入植株心葉中。

在玉米葉粉碳酸鈣瓊脂培養(yǎng)基(Maize Leaf Powder Plus CaCO3Agar,簡稱MLPCA)平板上培養(yǎng)玉蜀黍尾孢菌5 d,待病原菌產(chǎn)孢后,用清水將分生孢子從菌落上洗下,經(jīng)兩層紗布過濾,配置濃度為2.5×103個/mL的孢子懸浮液,加入0.01%吐溫(體積比)既可用于接種[14-21]。

1.4.3玉米彎孢葉斑病的接種

接種期為玉米11葉期時(早熟自交系9～10葉期接種),接種方法及注意事項與玉米大斑病相同。

將新月彎孢接入煮熟滅菌后的高粱粒,在25 ℃下黑暗培養(yǎng)5～7 d,待高粱粒培養(yǎng)基上布滿菌絲,將高粱粒置于干凈的高濕度環(huán)境下暗培養(yǎng),鏡檢確定產(chǎn)生分生孢子后,配置濃度為 105～106個/mL的孢子懸浮液,加入0.01%吐溫(體積比)既可用于接種[22-24,27]。

1.5 評價標準

1.5.1玉米葉部病害鑒定病情分級標準

在玉米進入乳熟后期進行調(diào)查。按照表1標準調(diào)查每份鑒定材料群體的發(fā)病狀況。大斑病重點調(diào)查部位為玉米果穗的上方葉片和下方3葉,根據(jù)病害癥狀描述,逐份材料進行調(diào)查并記載病情級別[16]?；野卟?、彎孢葉斑病重點調(diào)查部位為玉米穗位葉及上方3個葉片,鑒定病情分級標準參考玉米大斑病鑒定評價標準[25-27]。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米種質(zhì)對大斑病的抗性鑒定

人工接種玉米大斑病,鑒定評價51份來自歐洲的玉米種質(zhì),調(diào)查結(jié)果(圖1)顯示接種后發(fā)病充分,沒有對玉米大斑病免疫的自交系?？共φ正R319和感病對照獲白分別表現(xiàn)為抗病(3級)和高感(9級)。對玉米大斑病表現(xiàn)抗、中抗、感和高感的種質(zhì)分別為1份、15份、18份、18份,占比分別是2.0%,27.5%,35.3%,35.3%。其中來自西班牙的種質(zhì)資源對玉米大斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為4份、7份、7份,分別占總數(shù)的7.8%,13.7%,13.7%;來自意大利的種質(zhì)資源對玉米大斑病表現(xiàn)抗、中抗、感和高感分別為1份、5份、5份、1份,分別占總數(shù)的2.0%,9.8%,9.8%,2.0%;來自法國的種質(zhì)資源對玉米大斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為2份、4份、4份,分別占總數(shù)的3.9%,7.8%,7.8%;來自羅馬尼亞的種質(zhì)資源對玉米大斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為3份、2份、6份,分別占總數(shù)的5.9%,3.9%,11.8%;通過人工篩選鑒定,篩選出15份對大斑病抗性較好的種質(zhì),抗性表達達到中抗以上,是抗玉米大斑病的寶貴資源。

圖1 玉米種質(zhì)對大斑病的抗病性鑒定結(jié)果

2.2 玉米種質(zhì)對灰斑病的抗性鑒定

人工接種玉米灰斑病,鑒定評價51份來自歐洲的玉米種質(zhì),調(diào)查結(jié)果(圖2)顯示接種后發(fā)病充分,沒有對玉米灰斑病表現(xiàn)高抗及抗病的自交系?？共φ正R319和感病對照掖478分別表現(xiàn)為抗病(3級)和高感(9級)。對玉米灰斑病表現(xiàn)中抗、感和高感的種質(zhì)分別為7份、22份、22份,占比分別是13.7%,43.1%,43.1%。其中來自西班牙的種質(zhì)資源對玉米灰斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為2份、7份、9份,分別占總數(shù)的3.9%,13.7%,17.6%;來自意大利的種質(zhì)資源對玉米灰斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為2份、4份、6份,分別占總數(shù)的3.9%,7.8%,11.8%;來自法國的種質(zhì)資源對玉米灰斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為1份、7份、2份,分別占總數(shù)的2.0%,13.7%,3.9%;來自羅馬尼亞的種質(zhì)資源對玉米灰斑病表現(xiàn)為中抗、感和高感分別為2份、4份、5份,分別占總數(shù)的3.9%,7.8%,9.8%;通過人工篩選鑒定,篩選出7份對灰斑病抗性較好的種質(zhì),抗性表達達到中抗,是抗玉米灰斑病的寶貴資源,將為玉米抗灰斑病育種和品種抗性改良提供重要的抗源材料。

圖2 玉米種質(zhì)對灰斑病的抗病性鑒定結(jié)果

2.3 玉米種質(zhì)對彎孢葉斑病的抗性鑒定

人工接種玉米彎孢葉斑病,鑒定評價51份國外的玉米種質(zhì),調(diào)查結(jié)果(圖3)顯示接種后發(fā)病充分,沒有對玉米彎孢葉斑病表現(xiàn)為高抗及抗病的自交系?？共φ正R319和感病對照掖478分別表現(xiàn)為抗病(3級)和高感(9級)。對玉米彎孢葉斑病表現(xiàn)中抗、感和高感的種質(zhì)分別為6份、18份、27份,占比分別是11.8%,35.3%,52.9%。其中來自西班牙的種質(zhì)資源對玉米彎孢葉斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為3份、6份、9份,分別占總數(shù)的5.9%,11.8%,17.6%;來自意大利的種質(zhì)資源對玉米彎孢葉斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為1份、5份、6份,分別占總數(shù)的2.0%,9.8%,11.8%;來自法國的種質(zhì)資源對玉米彎孢葉斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為1份、2份、7份,分別占總數(shù)的2.0%,3.9%,13.7%;來自羅馬尼亞的種質(zhì)資源對玉米彎孢葉斑病表現(xiàn)中抗、感和高感分別為1份、5份、5份,分別占總數(shù)的2.0%,9.8%,9.8%;通過人工篩選鑒定,篩選出6份對彎孢葉斑病抗性較好的種質(zhì),抗性表達達到中抗,可為玉米抗彎孢葉斑病育種和品種抗性改良提供基礎(chǔ)材料。

圖3 玉米種質(zhì)對彎孢葉斑病的抗病性鑒定結(jié)果

3 結(jié)論與討論

隨著玉米栽培方式及早熟耐密型玉米品種的廣泛推廣,相關(guān)種質(zhì)資源的引進、改良、選育受到了關(guān)注。歐洲玉米種植歷史久遠,在自然和人工選擇中形成了獨具歐洲特色的玉米品種類群和遺傳資源材料[28-29]。自交系抗性鑒定工作以往大部分研究選取的材料均以國內(nèi)種質(zhì)資源為主,具有一定的局限性,而玉米大斑病等主要葉部病害依靠氣流傳播,發(fā)生和為害程度受環(huán)境影響很大,人工鑒定結(jié)果更能全面地反映玉米種質(zhì)資源對葉部病害的抗性。開展外引歐洲玉米種質(zhì)資源抗3種主要葉部病害的人工接種鑒定與評價,定向選擇抗性種質(zhì),為抗病育種明確方向,為改良種質(zhì)資源和抗性品種選育奠定基礎(chǔ)[30-32]。

對51份引自歐洲的玉米種質(zhì)進行玉米大斑病、灰斑病、彎孢葉斑病的鑒定與評價,無高抗的種質(zhì)資源,無對玉米灰斑病及彎孢葉斑病抗病的種質(zhì)資源,大部分種質(zhì)資源對3種病害的抗性表現(xiàn)為感病及高感,篩選出1份抗大斑病種質(zhì),14份中抗大斑病種質(zhì),7份中抗灰斑病種質(zhì),6份中抗彎孢葉斑病種質(zhì),2份兼抗3種葉部病害的種質(zhì)。但單點單個年份的鑒定結(jié)果無法充分說明該批種質(zhì)資源的抗性,仍需繼續(xù)對該批種質(zhì)資源進行多點多年份的多次重復(fù)鑒定,并積極加強國外種質(zhì)資源的引進,尤其是兼抗多種病害的高產(chǎn)種質(zhì),同時通過外引種質(zhì)進行國內(nèi)資源的改良和創(chuàng)新,最終選育高產(chǎn)、密植、適合機械化收割且兼具多種抗性的品種。