玉米种质对腐霉茎腐病和镰孢茎腐病抗性鉴定与评价

【目的】 系统评价新疆玉米种质资源对玉米茎腐病优势病原菌的抗性水平,为玉米抗茎腐病遗传育种及防治提供科学依据。【方法】 采用田间人工土壤埋接法,对62份玉米种质资源进行抗肿囊腐霉(P. inflatum)茎腐病水平鉴定,鉴定及评价100份玉米种质资源的抗镰孢茎腐病水平。【结果】 62份种质资源抗肿囊腐霉(P. inflatum)茎腐病达到高抗(HR)7份,占比11.29%,抗(R)、中抗(MR)、感(S)、高感(MS)材料分别为5份、18份、5份和27份,依次占比8%、29%、8%和24%。100份种质资源抗镰孢茎腐病鉴定与评价则筛选出高抗(HR)、抗(R)、中抗(MR)、感(S)、高感(MS)材料分别为14份、16份、37份、15份和18份。病株率与株高、穗长、穗粗呈极显著负相关,高杆穗粗的玉米品种具有良好的抗病基础。而干穗重、粒重、百粒重与病株率呈显著或极显著负相关,病株率对产量指标具有极大的影响。21KBL054抽雄期、吐丝期、散粉期受影响程度较小,分别推迟2、2和4 d,21KBL096受影响程度严重,抽雄期、吐丝期、散粉期则分别推迟13、12和8 d。21KBL058病株平均株高(224.80cm)、穗位(83.09 cm)较对照相比分别增长(22.15%、51.76%),而处于同一抗性水平的21KBL045病株平均株高、穗位为186.50和72.64 cm,较对照相比增幅仅为(-0.40%、3.04%)受影响程度较小。【结论】 筛选出21KBL096、21KBL030、21KBL033等优异抗病性且田间性状稳定的抗病品种。     

玉米镰孢菌穗腐病和茎腐病侵染规律相互关系的研究

通过温室内串珠镰孢菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｍｏｎｉｌｉｆｏｒｍｅ）和禾谷镰孢菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｇｒａｍｉｎｅａｒｕｍ）接种、植株体内病菌的系统分离和田间自然病圃内植株体外病原菌的捕捉和致病性测定,明确了玉米镰孢菌穗腐病和茎腐病侵染规律的相互关系。研究表明：串珠镰孢菌和禾谷镰孢菌均能沿植株体内向上扩展,串珠镰孢菌能够扩展到穗部籽粒,但当年未能引起穗腐症状,禾谷镰孢菌难以扩展到穗部。体外气流传播是两种镰孢菌引起穗腐病的主要途径。     

玉米穗,茎腐病禾谷镰孢菌和串珠镰孢菌同工酶分析

对沈阳、河北、吉林、北京等地区玉米穗、茎腐病禾谷镰孢菌和串珠镰孢菌进行了可溶性蛋白和同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳,以研究玉米穗、茎腐病同种镰孢菌是否存在寄生专化性或生理分化现象。结果表明：各地区的玉米穗、茎腐病串珠镰孢菌同源性高,亲缘关系近,相似性系数在0．86～0．98之间,菌株间差异仅表现为个体间多样性。而两种病害禾谷镰孢菌亲缘关系困地区不同而有差异,河北、吉林两地区穗、茎腐禾谷镰孢菌间均具有很近的亲缘关系,相似性系数在0．93以上;但沈阳地区禾谷镰孢菌亲缘关系相对较远,相似性系数仅为0．65～0．67。     

玉米品种抗茎腐病鉴定

本试验采用田间人工接种鉴定方法,对东北春玉米区103份玉米主推品种进行玉米茎腐病抗性评价与监测。结果表明:对茎腐病表现高抗29份,表现抗病31份,表现中抗27份,表现感病13份,表现高感3份。筛选出抗性较好品种87份,占总数的84.5%。     

玉米茎腐病抗性鉴定接种方法研究

采用玉米播种时埋菌接种和成株期伤茎根埋法接种相结合的方法,对20个夏玉米品种进行茎腐病的人工接种抗病性鉴定,探索玉米茎腐病人工接种的新方法。结果表明,此接种方法能很好地诱发玉米植株发病,20个夏玉米品种对玉米茎腐病表现出不同程度的抗性水平,发病率为4.8%~38.9%,抗病类型有S、R、MR、HR4种类型。     

我国部分常用玉米种质资源对镰孢菌病害的抗性评价

【目的】玉米穗腐病、茎腐病和鞘腐病是我国玉米产区普遍发生的三大镰孢菌（Fusarium spp.）病害,近年来有严重混和发生的趋势,三大病害主要致病菌分别为拟轮枝镰孢（F. verticillioides）、禾谷镰孢（F. graminearum）和层出镰孢（F. proliferatum）。种植抗病品种是控制该类病害最经济有效的方法,本研究旨在筛选出单抗或兼抗穗腐病、茎腐病和鞘腐病的玉米种质,为玉米品种的科学选育和合理布局提供参考。【方法】选取我国玉米种质B73、B37、郑58、昌7-2、齐319等16个常用育种自交系,将玉米穗腐病主要病原菌拟轮枝镰孢、茎腐病主要病原菌禾谷镰孢及鞘腐病主要病原菌层出镰孢分别接种于玉米果穗、茎秆及叶鞘,具体方法为待整株长到吐丝期用连动注射器将拟轮枝镰孢孢子悬浮液沿花丝通道注射到健康玉米果穗;将健康玉米地上第一节的茎部用针扎孔后向其中注射禾谷镰孢孢子悬浮液;将层出镰孢孢子悬浮液沿健康玉米植株叶基部接种到地上2—5节间的叶鞘内。以上各种接种方式均使用无菌水作为对照。在2016年和2018年度进行人工田间接种试验,通过评价穗腐病、鞘腐病的病情指数以及茎腐病发病面积,评估所选自交系对以上镰孢菌引起的穗腐病、茎腐病和鞘腐病的抗性级别。【结果】供试自交系中吉853、OH43和X178对穗腐病表现为中抗,B73、B37、PH6WC、掖478、郑58、9058、昌7-2、浚928、Mo17、A619、PH4CV、齐319和13-1077共13份材料为感病或高感;齐319、PH4CV、Mo17、9058、B37、B73、昌7-2和13-1077共8份材料对茎腐病表现为中抗或高抗,郑58、掖478、PH6WC、浚928、吉853、A619和OH43共7份材料表现为感病或高感;B73、B37、郑58、掖478、PH6WC、9058、昌7-2、吉853、浚928、Mo17、A619、PH4CV、OH43、齐319和13-1077共15份材料对鞘腐病表现为中抗或抗病。从16个自交系所在种群来看,瑞德群对穗腐病表现为感病,兰卡斯特群和唐四平头群对鞘腐病表现为抗病,其他群对3种镰孢菌病害抗性水平的离散程度较大,无明显规律。【结论】供试自交系吉853和OH43对鞘腐病和穗腐病表现为中抗或抗性,齐319、PH4CV、Mo17、9058、B37、B73、昌7-2和13-1077共8份材料对鞘腐病和茎腐病表现为中抗、抗性或高抗,但尚未筛选到对3种病害均有较好抗性的材料,有待于进一步筛选其他种质资源。     

玉米顶腐病和鞘腐病致病镰孢菌生物学特性比较

采用植物病理学研究方法,对玉米顶腐病致病菌亚粘团镰孢菌[Fusarium subglutinans(wollenweb.&Reiking)Nelson]和玉米鞘腐病致病菌层出镰孢菌[Fusarium proliferatum(Matsushima)Nirenberg]进行了生物学特性测定。结果表明:两种镰孢菌在Czapek、PSA和PDA培养基上生长最好。多种碳源、氮源物质对菌丝生长均有促进作用,其中亚粘团镰孢菌最适碳源、氮源分别为可溶性淀粉和蛋白胨;层出镰孢菌最适碳源为麦芽糖、葡萄糖、果糖和蔗糖,氮源为牛肉膏。两种镰孢菌在5～35℃温度范围内均可生长,最适为25℃,40℃菌丝不生长。在pH 5～12范围内均可生长,pH 6时生长最快。在pH 4～8范围内层出镰孢菌生长快于亚粘团镰孢菌,而pH 9～12范围内则相反。不同光照条件下菌丝生长差异不大。     

玉米种质资源抗穗腐病鉴定

为明确玉米不同品种(系)之间的抗穗腐病性差异,采用田间自然感病法,于2009~2011年在甘肃省天水市甘谷县对522份玉米种质资源进行了田间抗性鉴定和评价。结果表明,共筛选出高抗材料74份、抗病材料55份、中抗材料275份,分别占供鉴材料的14.18%、10.54%和52.68%;其余118份均为感病和高感材料,占22.60%。因此,应加大力度搜集,鉴定与评价玉米种质资源,为抗病育种提供核心抗源。     

关于玉米茎腐病接种方法的探讨

玉米茎腐病(俗称青枯病)是世界性病害,发生普遍,为害严重,减产可达20～30%。近年该病在国内有加重趋势,已被列为“八五”攻关研究课题。在沈阳等7个市县对丹玉13号等7个主栽品种调查,常年发病率为10～15%。据对铁单8号等3个不同抗性品种上分别对发病2级和4级的病株抽样调查,平均损失率已达23%。因此,茎腐病已成为辽宁省玉米生产上亟待解决的重要病害。随着茎腐病研究的不断深入,适宜的人工接种技术正在成为影响该病科学研究的关键性环节。近几年,作者与国内同行进行各种接种技术的研究,取得了一些进展,但仍存在一些问题。为了加速研究进程,尽早明确该病发     

玉米种质资源抗穗腐病鉴定

为明确玉米不同品种(系)之间的抗穗腐病性差异,采用田间自然感病法,于2009²011年在甘肃省天水市甘谷县对522份玉米种质资源进行了田间抗性鉴定和评价。结果表明,共筛选出高抗材料74份、抗病材料55份、中抗材料275份,分别占供鉴材料的14.18%、10.54%和52.68%;其余118份均为感病和高感材料,占22.60%。因此,应加大力度搜集,鉴定与评价玉米种质资源,为抗病育种提供核心抗源。     

玉米对茎腐病的抗性遗传研究

通过抗性及感性稳定的１０个自交系完全双列杂交对腐霉菌（ｐｙｔｈｉｕｍｓｐ）引起的茎腐病的抗性遗传进行研究。结果表明；玉米对茎腐病的抗性存在极显著差异，Ｆ１的抗病性与亲本抗病性密切相关，且多偏向于感病亲本。正反交差异不明显，属于核基因控制的遗传性状，为不完全显性。基因加性效应大于显性效应，属于数量性状遗传，抗性遗传力较高。１０个玉米自交系间一般配合力和特殊配合力存在极显著差异。     

玉米抗茎腐病育种研究进展

较系统地综述了玉米茎腐病的发生、危害、症状、分级标准、侵染规律、抗病鉴定和抗性遗传规律的研究进展,列举了各单位抗玉米茎腐病骨干自交系的鉴定结果,为抗病育种及种质改良提供依据。     

钾素对玉米茎髓和幼根超微结构的影响及其与茎腐病抗性的关系

【目的】从细胞水平探讨钾素营养提高玉米茎腐病抗性的机制。【方法】采用扫描电镜和透射电镜分别观察施钾后玉米茎髓组织和接菌后施钾与不施钾幼根根尖细胞超微结构的变化。【结果】缺钾处理的玉米茎髓薄壁细胞,结构不规则,长边较长。而不缺钾处理茎髓细胞结构规则,呈长方形,整齐排列。缺钾导致维管束间的薄壁细胞破裂,致使茎髓中维管束间失去连接细胞,支撑能力变差。另外,施钾有利于寄主幼根表皮细胞排列紧密而整齐,细胞壁增厚,有效阻碍病原菌的入侵。而且施钾处理细胞中拥有丰富的高尔基体,可以产生大量分泌物将菌丝降解。钾素还有利于菌丝入侵部位乳突的形成及高电子致密物的积累,以阻止菌丝的扩展。【结论】钾素能通过稳定细胞结构,防止细胞间隙的扩大,加固细胞壁,来降低病原菌侵入的机率;通过形成位于胞间及胞内的闭塞物来限制病原物在寄主细胞的进一步发展。     

Effect of Potassium on Ultrastructure of Maize Stalk Pith and Young Root and Their Relation to Stalk Rot Resistance

To study the mechanism of potassium （K） application on improvement of maize resistance to stalk rot at cellular level, scanning electron microscope and transmission electron microscope were used to observe the effect of K on the ultrastructure of maize stalk pith tissue and young root tip cell influenced by K and pathogen. In K deficient treatment, parenchyma cells of stalk pith had abnormal structure, and the cell wall between upper and lower adjacent cell was damaged, resulting in the loss of connections between vascular cells and insufficient supporting capacity. However, an improved K nutrition helped to keep a quite tight arrangement of root cell with thick cell wall, and prevent the invasion of pathogen effectively. Moreover, K treated root cell had abundant golgi apparatus, which could excrete large amount of secretions to degrade mycelium. Papillary and highly electronic intensity dot were accumulated at the invading point to prevent the deveJopment of the mycelium. Improved K nutrition could increase the resistant ability of maize plant to stalk rot, through keeping cell structure stability, preventing the expansion of intracellular space to reduce the chances of pathogen invasions, and through reinforcing cell wall and formation of intercellular and intracellular material to restrict further development of pathogen in host cell.     

我国玉米穗、茎腐病病害研究现状与展望

详述了中国在玉米穗腐病和茎腐病的病原学、发生规律、致病与抗病机理及综合防治理论与实践方面主要研究进展。介绍了国内关于玉米穗、茎腐病病原学和发生规律研究规律研究方面的主要学术观点,并进行了讨论;在系统研究的基础上,提出了茎腐病抗机制的基本模式;从侵染循环、血清学、可溶性蛋白、同工酶谱和ＤＮＡ多态性分析等不同水平上,阐述了玉米穗腐病与茎腐病在病原学和发生规律方面的内在关系,为两种病害的综合防治奠定了重要理论的基础。     

玉米抗腐霉菌茎腐病超微结构的研究

超微结构观察表明,抗茎腐病玉米品种冀丰５８号幼苗根组织被肿吓腐霉菌侵染后,细胞迅速出现严重的质壁分离,质膜消失、各种细胞器紊乱破碎。侵入根组织的肿囊腐霉菌数量少,幼嫩且形态异常,菌丝外周或整个菌丝中出理一些电子致密物质,可能与发生过敏性坏死反应有关。感颈腐病品种掖单１３号幼苗根组织被侵染细胞的壁完整,但细胞质凝聚或细胞器发生解体。根组织内在大量胞间及胞内生长菌丝,菌丝较成熟、粗壮,含大量的泡囊及线粒体,结构正常。氟乐灵浸种后再接种肿囊腐霉,玉米根系的超微结构较单独接种肿囊霉处理有明显的不同,抗病品种的ＨＲ反应更加剧烈、迅速,甚至感病品种也被诱导产生了ＨＲ反应,尤其是被侵染细胞及其临近细胞有大量近球形的电子致密物质沉积,该物质可能与抗性有关。这些电子致密物质在抗感品种上均有出现,在单独接种肿囊腐霉处理中出现很少。     

Resistance Evaluation of Some Commonly Used Maize Germplasm Resources to Fusarium Diseases in China

【Objective】 Maize ear rot, stalk rot and sheath rot are the three common Fusarium diseases in maize producing areas in China, and there is a trend of serious mixing occurrence in recent years. The main pathogens of the three major diseases are F. verticillioides, F. graminearum and F. proliferatum. Planting resistant varieties is the most economical and effective method to control this kind of diseases. The objective of this study is to screen out the maize resistant germplasms to ear rot, stalk rot and sheath rot, and to provide references for scientific breeding and rational layout of maize varieties.【Method】 Sixteen common inbred lines of maize including B73, B37, Zheng 58, Chang 7-2, Qi 319 and so on were selected to inoculate F. verticillioides, F. graminearum, and F. proliferatum on maize ears, stalks and sheaths, respectively. The suspension spores of F. verticillioides were injected into healthy maize ears along the filament channel with a continuous syringe at silk stage. The stem of the first aboveground segment of healthy maize was pinned and then injected with the suspension spores of F. graminearum. The suspension spores of F. proliferatum were injected into the sheath of the aboveground 2-5 internodes along the base of healthy maize sheath. Sterile water was used as control. In 2016 and 2018, experiments were conducted in fields to evaluate the disease index of ear rot, sheath rot and the lesion areas of stalk rot, so as to evaluate the resistance level to the ear rot, stalk rot and sheath rot.【Result】 The tested inbred lines Ji 853, OH43 and X178 were moderate resistance to ear rot, 13 of the tested inbred lines such as B73, B37, PH6WC, Ye 478, Zheng 58, 9058, Chang 7-2, Xun 928, Mo17, A619, PH4CV, Qi 319 and 13-1077 were sensitivity or high sensitivity to ear rot; 8 of the tested inbred lines including Qi 319, PH4CV, Mo17, 9058, B37, B73, Chang 7-2 and 13-1077 were moderate resistance and high resistance to stalk rot, 7 of the tested inbred lines such as Zheng 58, Ye 478, PH6WC, Xun 928, Ji 853, A619 and OH43 were sensitivity or high sensitivity to stalk rot; 15 of the tested inbred lines such as B73, B37, Zheng 58, Ye 478, PH6WC, 9058, Chang 7-2, Ji 853, Xun 928, Mo17, A619, PH4CV, OH43, Qi 319 and 13-1077 were moderate resistance or resistance to sheath rot. According to the population of 16 inbred lines, Reid group was susceptible to ear rot. Lancaster group and Tangsipingtou group were resistant to sheath rot. The resistant levels of other groups to Fusarium diseases dispersed to a large extent, and there was no obvious regularity.【Conclusion】 The tested inbred lines Ji 853 and OH43 showed moderate resistance or resistance to sheath rot and ear rot, 8 of the tested inbred lines including Qi 319, PH4CV, Mo17, 9058, B37, B73, Chang 7-2 and 13-1077 showed moderate resistance, resistance or high resistance to sheath rot and stalk rot, but the materials with good resistance to all three diseases had not yet been screened, and other germplasm resources needed to be further screened.