玉米抗穗腐病研究进展

玉米是世界上最重要的农作物之一,中国玉米总产量占全国所有谷物产量的38.12%。穗腐病是玉米生产中的重要病害,在降低玉米产量和品质的同时,产生的毒素也危害人畜安全。抗性品种的选育和利用是控制玉米穗腐病的经济、安全和有效措施。目前,国内外对玉米穗腐病的致病菌进行了较为详细的研究,鉴定出40余种病原真菌,其中拟轮枝镰孢、禾谷镰孢和黄曲霉引起的穗腐病发生普遍,危害最为严重。建立了4种玉米抗穗腐病鉴定的方法,即双牙签接种法、花丝喷雾法、花丝通道注射法和针刺果穗注射法,从数千份玉米种质资源中筛选出一批抗拟轮枝镰孢、禾谷镰孢或黄曲霉穗腐病的材料。明确了玉米抗穗腐病的物理与生化机制,主要表现为抗侵染和抗扩散两个方面。对部分材料进行了抗性遗传分析和抗性基因QTL定位研究,在玉米1—8号染色体上检测到60余个抗黄曲霉侵染或抑制黄曲霉毒素积累的QTL;定位了55个抗拟轮枝镰孢穗腐病、29个抗禾谷镰孢穗腐病、16个抗伏马毒素和DON毒素的QTL,并通过meta-QTL分析获得了数个能稳定表达且贡献率较大的QTL位点。创制了10余份抗穗腐病种质,育成了少数对穗腐病具有较好抗性的玉米新品种。尽管如此,抗性研究和抗病育种成果用于生产实践的事例仍很少,生产上缺乏抗穗腐病且高产优质的玉米品种。本文从玉米穗腐病病原类型、抗性种质筛选与评价、抗性遗传及抗性基因的发掘与分子定位、抗性机制、抗病品种的选育等方面对国内外玉米抗穗腐病研究进行了综述,并对今后的相关研究进行了展望,以期对促进玉米抗穗腐病研究有所裨益。

玉米种质资源对丝黑穗病的抗性鉴定

采用新的抗性评价标准,对162份普通玉米自交系、22份爆裂玉米自交系、59份甜玉米自交系及122份糯玉米自交系人工接种丝黑穗病菌并进行抗性鉴定,筛选出US3195等127份抗病系,占鉴定总数的34.80%,多数材料尤其是特用玉米材料感或高感丝黑穗病,无免疫及高抗材料。

玉米丝黑穗病菌对寄主防御相关酶活性的影响

玉米丝黑穗病是玉米生产上的一种主要病害,对玉米生产造成了严重损失。研究表明:当丝黑穗病菌侵染玉米后,激活寄主体内相关防御酶系,使PAL、SOD、EST和PPO四种酶活性明显提高,抗病品种新铁10的酶活性升高幅度大于感病品种沈单16;而POD和CAT酶活性却下降,抗病品种新铁10的酶活性下降幅度大于感病品种沈单16。不同品种的成株期抗病性与其相关防御酶活性高低明显相关。

玉米丝黑穗病接种浓度与发病关系研究

采用人工控制的土壤接种方法,对玉米丝黑穗病[Sporisorium reilianum(Kühn)Langdon&Fullerton]病菌不同接种菌土浓度与发病程度的关系进行了研究。结果表明,土壤接菌量与玉米丝黑穗病发病率关系密切,供试玉米品种的丝黑穗病发病率均随着接种菌土浓度的增加而增加,当接种菌土达到一定浓度后,发病率不再显著提高。抗性材料的接种浓度达到3‰以上时其发病率不再显著提高。因此,在玉米抗病育种中可采用3‰接种菌土浓度筛选抗病种质或品种。

吉林省玉米丝黑穗病研究进展及抗病品种选育

吉林省近几年玉米丝黑穗病有逐年加重的趋势,给粮食生产带来巨大的损失。丝黑穗病是以土壤传病为主,发病轻重取决于品种抗病性和土壤内越冬菌源数量以及播种和出苗期环境因素的影响。玉米对丝黑穗病的抗性呈数量性状遗传。根据其抗性遗传特点,在抗病品种选育上应坚持以拓宽种质基础为主的综合选择方法。

玉米穗腐病样品中木贼镰孢菌的分离鉴定及生物学特性

为明确甘肃玉米(Zea mays L.)穗腐病的病原菌种类,在甘肃4大生态区采集玉米穗腐病样品,以组织分离法进行病原物的分离培养,对分离得到的镰孢菌(Fusarium)菌落进行纯化和单孢分离后,以形态学为基础,参照Leisle分类系统进行鉴定。结果表明:分离到271株镰孢菌菌株中有14株经形态学鉴定为木贼镰孢菌(F.equiseti),占分离镰孢菌的5.17%。按照柯赫氏法则用混合菌株接种法进行致病性测定,证实木贼镰孢菌对玉米果穗的致病性。选取3株木贼镰孢菌菌株进行rDNA-ITS基因序列分析,将PCR产物回收测序后在GenBank上比对,菌株GSJC5-2-1和GSZY16-1-1的序列与GenBank上登记的木贼镰孢菌GQ505694和GQ505743;菌株GSZN7-2-2与FJ459981,HQ248199,HQ380774,AB425996和FJ459975的亲缘关系最近,同源性达99%。利用DNAStar软件绘制其系统发育树状图,菌株GSJC5-2-1,GSZY16-1-1和GSZN7-2-2分别与以上亲缘关系最近的木贼镰孢菌位于系统发育树的同一分支,聚为一类,与形态学的鉴定结果相一致。木贼镰孢菌GSJC5-2-1的生长温度范围为15~35℃,最适温度为25℃;菌落在pH值为4~10的培养基上能够迅速扩展,最适pH为6~7;碳源和氮源对木贼镰孢菌菌丝生长影响相对稳定;完全黑暗条件下,菌丝扩展最快;病原菌菌丝致死温度为60℃下10 min。

60g/L戊唑醇悬浮种衣剂对玉米丝黑穗病防治效果试验

【目的】明确60g/L戊唑醇悬浮种衣剂对玉米丝黑穗病的防治效果和安全性,为其生产应用提供科学依据。【方法】设60g/L戊唑醇悬浮种衣剂50、100、150mL/100kg种子,对照药剂2%立克莠湿拌种剂400g/100kg种子及空白对照5个处理;采用土壤接种病菌以测定药剂的防治效果。【结果】60g/L戊唑醇悬浮种衣剂50～150mL拌种100kg,对玉米丝黑穗病的防治效果达57.03%～91.06%,玉米增产25.8%～44.4%,药后观察未见玉米苗出现药害现象。【结论】60g/L戊唑醇悬浮种衣剂对玉米丝黑穗病有较好的防治效果,且对玉米安全,可作为防治玉米丝黑穗病的药剂在生产上推广应用,建议使用剂量为60g/L戊唑醇悬浮种衣剂100mL/100kg种子。

玉米丝黑穗病及病菌生理分化研究进展

玉米丝黑穗病是玉米生产上的一种主要病害,从玉米丝黑穗病的发生与危害、病原菌生物学、抗病性鉴定与育种、防治、病原菌生理分化以及植物病原菌生理分化鉴定技术等方面进行了综述。

对丝黑穗病不同抗性的玉米自交系的遗传多样性研究

采用RAPD标记,将33份对玉米丝黑穗病有不同抗性的普通玉米骨干自交系分为5个类群,RAPD标记划分的结果与传统的遗传系谱不完全一致,但与杂种优势利用的结果相符,生产上优良的杂交组合无一出现在类群内;18个抗病或中抗系分散于5个类群中,依据杂种优势利用的原理,可用类群内的抗病系改良类群内的感病系选育优良的抗病系。

玉米丝黑穗病菌DNA多态性的初步研究

从169个随机引物中筛选出了9个单引物和3个双引物,利用这些引物对玉米丝黑穗病菌进行了RAPD遗传多态性分析。聚类分析结果将24个菌株划分为3个致病类型:菌株03-12、03-13、03-01、03-02、03-03、03-11、03-04、03-16、03-07、03-08和03-14聚为一类;03-18、03-20、03-17、03-26、03-29、03-27、03-23、03-25、03-28聚为一类;03-21、03-22、03-15和03-10聚为一类。表明玉米丝黑穗病菌菌株间存在一定的遗传多态性和遗传分化,分化与菌株地域来源关系不大。

玉米杂交种抗大斑病和丝黑穗病鉴定与评价

2011-2014年在甘肃省天水市甘谷县采用田间人工接种法共对97份玉米杂交种进行田间人工接种抗性鉴定和评价,明确不同玉米杂交种对大斑病和丝黑穗病的抗性差异。结果表明,在供试材料中仅发现‘818’‘平玉8号’‘金穗51216’和‘兴达甜1号’共4份品种对玉米大斑病表现高抗;‘金518’‘陇单10号’‘KWS2564’‘敦玉1747’‘Hny02’等19份品种表现抗病;‘富早116’‘CN8706’‘豫丰96-68’‘敦玉2100’‘2100’‘BF2103’‘武科8号’‘正德306’‘陇源916’等29份品种表现中抗;其余45份表现感病和高感,分别占供鉴材料的4.12%、19.59%、29.90%和46.39%。表现高抗玉米丝黑穗病材料有‘兴达1106’等共6份;‘陇单10号’‘818’‘平玉8号’‘Hny02’‘玉源209’‘敦玉2100’‘2100’‘正德306’等共22份表现抗病;‘敦玉1747’‘豫丰96-68’‘BF2103’‘方玉30’‘甘农1610’‘BF2202’‘金凯3150’等共16份表现中抗;感病和高感材料共53份,分别占供鉴材料的6.19%、22.68%、16.49%和54.64%。同时对玉米大斑病和玉米丝黑穗病均表现中抗及以上水平的有‘818’‘平玉8号’‘陇单10号’‘敦玉1747’‘Hny02’等22份材料,占供鉴材料的22.68%。

应用UP-PCR进行玉米丝黑穗病菌遗传多样性研究

本研究探讨了UP-PCR技术在玉米丝黑穗病菌遗传多样性分析中的利用可行性。在13个通用引物中，筛选出9个扩增多态性好且稳定的通用引物，共扩增出113条DNA条带，大小分布于250~2000bp之间，其中多态性条带为95条，为总条带数的84．07％。遗传距离为0．76处时，所有丝黑穗病菌菌株被聚为6个组。利用UP-PCR技术，可以充分展现玉米丝黑穗病菌菌株间的亲缘关系及差异性，可用于玉米丝黑穗病菌遗传多样性研究，为有效地开展玉米丝黑穗病菌的遗传进化甚至探讨病菌致病性的生理分化提供了一个新的技术方法。

9种玉米种衣剂对玉米丝黑穗病的田间药效比较

比较了9种国内外最新研制的玉米种衣剂对丝黑穗病的田间药效。结果表明,有8种玉米种衣剂对玉米丝黑穗病的效果较好,其中BASF(中国)有限公司生产的300 g/L灭菌唑悬浮种衣剂在商品剂量200 mL拌100 kg种子的情况下对玉米丝黑穗病的防效最好,为86.68%,高于其他药剂。

玉米丝黑穗病防治探讨

近年来玉米丝黑穗病已越来越影响玉米的产量。介绍了玉米丝黑穗病的病害循环,从品种因素、减少初侵染来源、合理耕作管理、掌握播期、药剂防治等方面探讨了丝黑穗病的防治,指出品种的抗病性是防治玉米丝黑穗病发生的主导因素。

药剂拌种对玉米丝黑穗病的防治效果

丝黑穗病是玉米主要病害之一,采用杀菌剂可有效地防止该病的侵染,控制其为害。为了筛选对丝黑穗病防效好的拌种药剂,2010年对山西省市售的8种药剂进行了田间药效试验。结果表明,8种药剂拌种对玉米出苗基本没有影响,对玉米丝黑穗病防效明显,降低了发病率,相对防效达到50.6%～86.9%,其中,以20%吡.福.戊唑的防治效果最好,丝黑穗病株率最低,为3.1%,相对防治效果为86.9%;其次为戊唑醇,病株率为3.7%,防治效果为84.4%。

黄早四抗玉米丝黑穗病近等基因系的创建

[目的]创建黄早四抗玉米丝黑穗病近等基因系,为其在育种和生产中的广泛应用奠定基础。[方法]采用常规的杂交、回交、自交技术与分子标记辅助选择相结合,对黄早四进行了抗丝黑穗病的成功转育,并对其近等基因系进行研究,观察回交转育成的近等基因系的抗感变异及配合力变化特点。[结果]对照黄早四发病率46%,入选的25个抗病黄早四近等基因系发病率均小于10%,入选率为92.6%;多数抗病黄早四近等基因系与对照黄早四之间的配合力差异不显著,而M135、M140等几个自交系所配制的杂交种产量突出,超过对照郑单958,表现出较高的配合力。[结论]试验所得抗玉米丝黒穗病黄早四近等基因系的表型和配合力都已经非常接近黄早四,而其抗玉米丝黑穗病能力大大提高,从而解决了黄早四不抗玉米丝黑穗病的难题。

玉米对丝黑穗病的抗性及其与产量的关系

选用国内外对丝黑穗病抗性不同的15份自交系及其组配的56份杂交组合作为供试材料,进行了丝黑穗病的人工接种鉴定与配合力分析。结果表明:表现抗病的自交系材料有10份,占总鉴定自交系材料的66.6%,其中表现抗病的有F349和Mo17,表现中抗的有6WC、5918、J1782、4CV、丹8415、东D202、丹黄34、中106;杂交组合抗病类型有39份,占总杂交组合的69.64%。对其配合力进行分析,发现在有无接丝黑穗病菌条件下,组合6WC×东D202、6WC×丹8415小区产量较高,其亲本的一般配合力也较高,并且这些组合及其亲本的抗性均达到抗病或中抗水平,所以在抗玉米丝黑穗的育种中既要重视玉米抗病等级的鉴定,也要加强其配合力的分析和产量的测定。

玉米丝黑穗病田间接种浓度与发病率关系的研究

试验以10个抗性不同的玉米自交系为材料,研究了玉米丝黑穗病不同接种浓度与田间发病率的关系。结果表明,随着病原菌接种浓度增加,玉米自交系田间发病率呈逐步增高的趋势,线性方程为y=2.3364x+19.443,相关系数为0.924。接种浓度在0.05%、0.1%、0.3%和0.5%时,田间发病率差异没有达到极显著水平,与1%接种浓度发病率差异极显著。

42份鲜食玉米品种对丝黑穗病和瘤黑粉病的抗性

为明确鲜食玉米品种对由丝孢堆黑粉菌(Sporisorium reilianum)引起的玉米丝黑穗病和玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis)引起的玉米瘤黑粉病的抗性差异,于2019年通过人工接种对42份鲜食玉米进行田间抗性鉴定。对丝黑穗病的鉴定结果表明,在42份鲜食玉米品种中,未发现高抗材料;‘盛甜糯9号’和‘三禾甜加糯6号’表现抗病;‘盛彩甜3号’‘福王9号’和‘脆甜1号’3份材料表现中抗;16份材料表现感病;21份材料表现高感。对瘤黑粉病的鉴定结果表明,3份材料表现高抗,分别为‘脆甜168’‘金陇12’和‘原玉黄糯1168’;‘盛甜糯10号’和‘陇糯2号’表现中抗;9份材料表现感病;28份材料表现高感。参试材料中未发现同时兼抗丝黑穗病和瘤黑粉病的品种,由此说明,在鲜食玉米上,对黑粉类病害的抗性品种较为匮乏,需进一步加强抗性材料的筛选利用,并加快多抗组合的选育。

2%戊唑醇湿拌种剂防治玉米丝黑穗病的效果

田间测定了2％戊唑醇湿拌种剂对玉米丝黑穗病的防治效果，结果表明，用该制剂400～600g拌种100kg，防治效果达80．8％～90．4％，增产7．0％-10．1％，且对玉米出苗安全。