苗期PCR检测玉米丝黑穗病的取样时期及部位研究

以2份抗病及2份感病玉米自交系为试验材料,模拟玉米丝黑穗病适宜的侵染及田间发病条件,采用室内菌土接种方法培养玉米幼苗,通过PCR检测病原菌侵染率,研究苗期PCR检测抗、感玉米自交系的最佳取样时期和检测部位.结果表明,SSR标记SR3可用于玉米丝黑穗病室内接种鉴定;同一自交系不同的取样时期叶鞘侵染率均显著高于叶片侵染率;感病自交系与抗病自交系三叶期第3叶叶鞘的PCR侵染率差值极显著高于其他取样时期和取样部位,且该期4份自交系的侵染率与田间接种条件下的发病率呈显著正相关,为鉴别抗感自交系最佳的取样时期和部位.     

室内人工接种玉米丝黑穗病抗性分级标准的建立

以40份已知抗性级别的玉米自交系为试材,采用优化的苗期室内接种技术接种丝黑穗病菌并检测,将侵染率与历年田间平均发病率进行回归分析,进而确定该评价方法的抗性分级标准,最终组装形成完整的评价技术体系。结果表明,苗期室内接种病菌后40份玉米自交系的侵染率与历年平均田间接种发病率之间存在极显著正相关,相关系数r=0.857 0,回归方程为y=0.000 4x~3-0.066 7x~2+3.813 7x+17.494。抗性分级标准:侵染率0~20.0%为高抗,20.1%~40.0%为抗病,40.1%~50.0%为中抗,50.1%~90.0%为感病,90.1%~100%为高感。     

玉米自交系可溶性糖含量及过氧化物酶活性与丝黑穗病抗性关系的研究

以经过2年田间接种鉴定发病率呈梯度分布的18份玉米自交系为试验材料,研究苗期接菌条件下可溶性糖含量及过氧化物酶活性与田间发病率的关系。结果表明：在15℃/25℃(黑/白天)变温、1%土壤接菌条件下,幼苗可溶性糖含量与田间发病率间存在极显著的正相关(R=0.824 1),二者的一元线性回归方程为y=0.151 8x+15.753,卡方拟合检验效果好;幼苗过氧化物酶(POD)活性与田间发病率间虽然呈极显著的正向相关(R=0.895 8),一元线性回归方程为y=32.419x+2 245.008,但卡方拟合检验效果差。     

玉米对南方锈病抗性的生化基础研究

以4个对南方锈病表现不同抗性水平的玉米自交系为材料,5叶期接种后,测定叶片中苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶活性以及脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量的变化,分析其与抗南方锈病的关系。结果表明,自交系抗性水平与苗期发病率呈负相关;除脯氨酸含量外,其他生化指标均在自交系间、处理间和不同检测时间点间存在显著差异。苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性在接菌后明显提高,抗病自交系酶活高峰出现早,酶活性升高幅度大于感病自交系;在抗病自交系中,超氧化歧化酶活性在接种后早期上升快,活性高;在感病自交系中,超氧化歧化酶活性在接种后期表现明显升高。叶片组织中可溶性糖含量与感病程度相关,南方锈病属高糖病害;可溶性蛋白含量下降,抗病自交系中含量降低速度和幅度都大于感病自交系。运用最优曲线回归拟合,接菌后1 d苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性变化量、可溶性糖含量变化量等指标与玉米苗期的发病率呈显著或极显著相关。     

玉米穗腐病原菌禾谷镰孢的分离鉴定与致病力测试

利用形态学和分子鉴定技术,从玉米穗腐病病穗上分离并鉴定到17个禾谷镰孢菌株。以玉米自交系X178、593和 B73为材料,对其中5个产孢能力强的菌株通过玉米发芽抑制试验进行致病力测试。结果表明,菌株FG14对测试自交系的平均发芽抑制率达54.10%;FG7最低,仅有23.22%,两者相差2.3倍。选用5个菌株在田间分别接种B73和LH59果穗,两个自交系对菌株FG14和FG21的抗性评价均为感,FG7为中抗。种子发芽和田间接种鉴定结果均表明,禾谷镰孢菌株间致病力存在显著差异。试验明确不同菌株对穗腐病抗性鉴定的影响,获得的菌株为玉米种质的穗腐病抗性筛选提供理论参考。     

玉米种质资源苗期抗普通锈病的鉴定与筛选

2002～2004年,在田间应用人工喷雾接种的方法对176份玉米种质资源进行苗期抗玉米普通锈病(Puccinia sorghi Schw.)鉴定,筛选出对玉米普通锈病抗病表现1级、高度抗病(HR)的自交系3份,抗病表现3级、抗病(R)的自交系64份和群体材料10份。鉴定结果表明,不同玉米种质对玉米普通锈病的抗病性存在明显差异,大多数玉米种质资源对普通锈病表现抗病或中度抗病,只有极少数的自交系表现高度抗病。加强玉米抗锈病种质资源的收集和评价对于玉米抗病育种非常必要。     

玉米自交系幼胚愈伤组织的诱导、分化及再生

取不同基因型的玉米自交系幼胚接种在诱导培养基上,结果表明：玉米幼胚愈伤组织的形成能力因其基因型的不同而呈显著差异,同时,愈伤组织的形成还与植物激素配比有关。其中,2,4-D是最重要的因素,适合的2,4-D浓度有利于愈伤组织的诱导。目前已经成功建立了部分玉米自交系幼胚的再生体系。     

影响玉米花药培养特性关键因素的研究

研究比较基因型、低温预处理温度及时间、25%蔗糖浸泡、活性炭浓度、接种后高温处理及激素配比对玉米花药反应率的影响。结果表明,基因型、活性炭浓度及激素配比与花药反应率呈极显著相关,相关程度依次为基因型>激素配比>活性炭浓度,其他试验因素与花药反应率均未呈显著相关。基因型对玉米花药反应率的影响最大,不同基因型的花药反应率明显不同,杂交种的花药反应率极显著高于自交系。N6诱导培养基添加0.5%活性炭及2 mg/L 2,4-D、1 mg/L KT均能极显著或显著提高花药反应率。花药接种前于8℃处理3 d、接种后于33℃暗培养1 d后转入28℃暗培养,能显著或极显著提高花药反应率。接种前对花药进行25%蔗糖浸泡处理不会对花药反应率带来积极效应。     

玉米丝黑穗病菌致病力分化研究

采用土壤接种方法,对采自黑龙江省不同玉米生产区的3个菌株进行了致病力分化测定。试验结果表明,来自不同地区的菌株对同一玉米自交系(品种)的致病力无明显差异。哈尔滨、佳木斯和肇东的3个菌株对Mo17和维27的发病率为0～5%,哈尔滨的菌株对龙抗11的发病率为9.4%。相对比较而言,佳木斯和肇东地区的菌株致病力稍低。     

分子标记辅助选择改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性

选取5个与bin2.09主效抗病位点紧密连锁的分子标记,利用含主效抗病位点的黄早四近等基因系1JD006为供体亲本,开展连续回交分子标记辅助选择育种,定向改良玉米自交系昌7-2的丝黑穗病抗性。结果表明,标记3M1-25选择效率最高,其次为标记MZA6393。结合分子标记辅助选择和田间接种鉴定,在BC2F2群体中筛选出背景回复率大于理论值87.50%的6个单株,BC3F2世代中筛选出背景回复率大于理论值93.75%的12个单株,其中6株回复率≥96.92%,田间接种发病率均低于40%。筛选出的6个BC3F3家系中除4JZ574-01外在主要农艺性状上与轮回亲本无显著差异。     

玉米骨干亲本对主要病害的抗性及其传递规律

选用5个玉米骨干亲本Mo17、黄早4、掖478、自330和丹340及其68个衍生品系,对大斑病、小斑病、丝黑穗病、弯孢叶斑病、禾谷镰孢茎腐病、矮花叶病和黑粉病的抗性进行鉴定。结果表明,黄早四具有较好的多抗和兼抗性,60.7%衍生品系对大斑病达中抗以上水平,82.0%高感或感小斑病,对小斑病的抗性较易丢失,感丝黑穗病易被改良。Mo17具有较好的多抗和兼抗性,81.2%衍生品系对丝黑穗病达到中抗以上水平,64.7%高感或感小斑病,对丝黑穗病的抗性能较好地传递给其衍生品系,对小斑病的抗性易丢失,感大斑病性状易被改良,Mo17是唯一对弯孢叶斑病的抗性达到中抗水平的骨干自交系。自330对3种病害具有较好的抗性,其衍生品系中70.0%对丝黑穗病达到中抗以上水平,表明自330对衍生系的丝黑穗病抗性有较好的遗传贡献,对小斑病和弯孢叶斑病的感病性状不易通过传统的系选方法进行改良,自330是唯一对禾谷镰孢茎腐病的抗性达到中抗水平的骨干自交系。掖478中抗小斑病,其71.4%的衍生系中抗小斑病,抗性能较好的传递,掖478感弯孢菌叶斑病和大斑病,其衍生系中有57.0%中抗弯孢菌叶斑病,42.9%抗大斑病,表明其感弯孢菌叶斑病和大斑病的性状易被改良。     

基于SSR标记的玉米丝黑穗病抗性的关联分析

选取玉米染色体上的2.09、3.04、3.05 3个区段的55个SSR标记对16份抗感玉米丝黑穗病的玉米自交系基因组DNA进行扩增,并对SSR分子标记基因型与丝黑穗发病率进行关联分析。结果表明,40对SSR引物多态性较好,检测出的等位基因数为2～5个,平均为3个,多态性信息量(PIC)为0.180～0.765,平均为0.562。初步确定与玉米丝黑穗病相关程度达显著以上的标记14个,占多态性标记的35%。其中,标记umc2077和umc1525与玉米丝黑穗抗性相关呈极显著水平,可进行辅助选择研究。     

玉米抗丝黑穗病主效位点连锁分子标记利用效率的初步分析

研究利用前人开发的与玉米抗丝黑穗病主效QTL（bin2.09）紧密连锁的分子标记,在明确标记在bin2.09区域位置基础上,对不同来源的37份自交系进行抗感区分。结果表明,各标记在不同血缘自交系与黄早四抗病近等基因系间的区分效率有较大差异,其中,STS标记MZA6393在所有感病自交系与黄早四抗病近等基因系之间的区分效率最高,为75.7%,dCAPS标记LSdCAP3与LSdCAP2的区分效率次之;多数标记对SPT血缘自交系的区分效果较好,且各标记对高感自交系的区分效果优于感病自交系,并最终预测由dCAPS标记LSdCAP2和STS标记MZA6393界定的片段可能为玉米抗丝黑穗病主效功能片段。     

抗玉米丝黑穗病分子标记辅助育种研究

玉米丝黑穗病是春玉米生产中的主要病害之一,在世界范围内普遍发生。利用前期研究获得的主效QTL,采用分子标记辅助选择与常规育种技术相结合方法,成功地把抗病基因区段导入到10个玉米骨干自交系中,获得一批抗病自交系。利用这些抗病自交系组配的杂交种,使玉米丝黑穗病的抗性得到大幅度提高。     

19种骨干自交系对5种玉米主要病害的抗性鉴定研究初报

利用人工接种技术,对19个玉米骨干自交系抗5种主要病害进行鉴定研究。鉴定结果表明,19份材料中高抗弯孢菌叶斑病4份,抗纹枯病1份,高抗茎腐病12份,抗瘤黑粉病8份,高抗丝黑穗病3份。     

玉米丝黑穗病抗性遗传规律应用分析

用不同抗性的自交系配制了97份杂交组合,通过分析杂交种发病率与双亲发病率的关系,发现要配制玉米丝黑穗病发病率小于25%的杂交种,组合中至少1个亲本的发病率不能大于10%,且双亲抗性越强越好。     

58份玉米自交系抗丝黑穗病鉴定

以58份美国玉米自交系为试验材料,采用人工接种方法进行玉米自交系抗丝黑穗病鉴定。连续两年鉴定结果表明,供试材料对玉米丝黑穗病抗性差异较大,抗病和感病自交系各占50%。其中B90、LH38和IRF240等10份自交系表现为高抗,在抗病育种中可优先利用;B105、B108、B103等13份自交系表现为高感,在抗病育种中应改良后利用。     

444玉米回交导入系主要性状及对丝黑穗病的抗性评价

以玉米自交系444为轮回亲本和54个国内优良自交系为供体亲本构建高世代回交导入系(BC3F4),随机选取54份回交导入系进行主要性状及抗玉米丝黑穗病评价。结果表明,回交导入系J88、J107和J148在植株性状、产量及产量构成因素等多个性状上均优于轮回亲本444;54份回交导入系对丝黑穗病抗性差异较大,J15表现为高抗;J2、J7、J28、J31、J46、J88、J110和J148表现为抗病;J6、J55、J73、J76、J97、J102和J121表现为中抗。发病率低于444的有47个,占87.04%,表明回交导入系对玉米丝黑穗病的抗性水平较轮回亲本444有较大提升。J88和J148对丝黑穗病抗性、产量及产量构成因素均表现较好,明显优于轮回亲本444,可优先利用。