玉米抗大斑病育种研究现状

结合国内外抗大斑病研究的现状,论述了玉米大斑病的发生与危害,并分析了在抗大斑病育种工作中存在的问题,初步探讨了在维护玉米产业可持续发展的前提下,玉米抗病育种工作急需解决的难题及未来发展策略。     

外引玉米种质资源的筛选分析利用研究

通过对现有外引玉米种质自交系的筛选和配合力估算，选出一般配合力较高，性状优良的自交系，经改良四大系统中的骨干系做测验种，根据杂种优势指数的大小比较，划分优势类群，然后进行种质改良、创新，拓宽种质基础，选育出适合我省生态条件的新优种质群。     

吉林省玉米品种资源抗大斑病组分测定和抗性评价

通过分析引起病害发生的重要因子,组建利用综合感病指数评价品种抗性模型,即:综合感病指数=单株病斑数(侵染几率)×相对产孢量×病斑大小。根据该公式,综合病指值越大,表示该品种感病越重,抗病性越弱;反之,表示该品种感病越轻,抗病性越强。利用这种方法对100余份国内和引自美国的玉米自交系及杂交种进行抗大斑病组份测定和抗性评价,选出对大斑病免疫或高抗玉米品种74份,既可用于农业生产,又可用于抗病育种资源材料。     

玉米抗大斑病相关基因片段的分离

目的 利用mRNA差异显示技术有效地比较组织或细胞间的差异表达基因。方法 以玉米自交系B37Htl与玉米大斑病菌0号及1号小种构成非亲和性互作与亲和性互作体系,利用mRNA差异显示技术对接种玉米大斑病菌后玉米叶片早期表达基因进行分析,寻找玉米抗大斑病相关基因表达片段。结果 提取玉米总RNA;经引物筛选。获得8条随机引物;经聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染检测,获得差异片段62条。结论 利用mRNA差异显示技术能够获得玉米抗大斑病相关基因片段。     

引进南非玉米种质资源的筛选及利用

对从南非引进的27份种质资源材料进行了田间鉴定、适应性筛选、自交系选育。结果表明,该批引进材料适应性好、类型丰富、抗倒性强。对这些材料进行青贮玉米种质资源的改良利用,从而培育出一批青贮玉米新种质。     

极早熟玉米杂交种抗大斑病鉴定与评价

为监测黑河地区玉米大斑病的发生情况,2016-2018年在黑龙江省黑河市爱辉区采用人工接种大斑病和自然发病两种情况下,对黑河地区32个极早熟玉米杂交种进行病害鉴定和评价,明确不同玉米杂交种对大斑病的抗性差异。结果表明:参试玉米品种中无高抗大斑病品种,其中23个品种表现抗大斑病,占参试品种的71.88%;9个品种表现为感大斑病,占参试品种的28.10%;自然条件下发病级别为1级的有12份,占参试总数的37.50%;发病达到3级的14份,占43.75%;发病达到5级的有6份,占18.75%;自然条件下没有发现达到5级以上的感病品种,由此可见,本地区在自然条件下大斑病发病普遍偏轻。     

特用玉米品种抗大斑病鉴定与评价

[目的]评价特用玉米杂交种对大斑病的抗性。[方法]采用人工接种鉴定方法评价了238份青贮玉米、糯玉米、甜玉米、高油玉米4个类型的特用玉米杂交种对大斑病的抗性。[结果]鉴定的238份材料中,高抗型占0.8%,抗型占20.6%,中抗型占44.1%,感型占24.8%,高感型占9.7%。不同类型品种中,抗性差异较明显,其中表现中抗及以上的品种中青贮玉米较多,占87.8%;高油玉米和糯玉米分别占73.3%和61.3%;甜玉米较少,占44.2%。通过审定的30个品种中有16个品种表现抗性,占审定总数的53.3%。[结论]为选育和种植抗大斑病玉米品种提供了理论依据。     

优质鲜食玉米种质资源的筛选与利用

2020年对6个甜玉米品种、7个糯玉米品种进行了品种比较及适应性筛选分析,甜玉米以粤甜16为对照,糯玉米以苏玉糯5号为对照,重点分析各品种田间农艺性状与产量性状,结合果穗外形、抗性、口感评价等指标,最终筛选出优质、适应性强的鲜食玉米品种。结果表明,甜玉米中南甜玉164和泰甜金银粟的综合性状优良;糯玉米中苏科糯1902和玉糯916各主要农艺性状表现优良。这4个品种适应性强,可用于玉米新品种选育种质资源。     

玉米种质对玉米大斑病的抗性鉴定与评价

[目的]筛选对大斑病抗病能力强的玉米种质材料。[方法]利用田间人工接种鉴定技术方法,对434份国内玉米种质进行了玉米大斑病抗性鉴定与评价。[结果]玉米种质对玉米大斑病的抗性水平较高。高感病种质(HS)占0.5%,感病(S)种质占18.9%,中抗(MR)种质占43.1%,抗病(R)种质占35.7%,高抗(HR)种质占1.8%。鉴定筛选出抗病(高抗-中抗)种质320份,占总数73.7%。[结论]该研究结果为玉米大斑病抗病育种提供了抗性种质和理论依据。     

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%。     

黑龙江省西部地区玉米大斑病菌生理小种鉴定及生物学特性分析

为筛选和创制玉米抗病种质资源提供试验依据,研究鉴定了黑龙江省西部地区玉米大斑病生理小种类别,并对其生物学特性进行系统性的研究。结果表明:在黑龙江省西部地区发生的玉米大斑病生理小种为Ht3/Ht1、Ht2、HtN型生理小种,得出此病原菌菌丝最适合生长的pH为7,适合生长温度为20～30℃,菌落在查氏(NaNO3)培养基上生长优于查氏〔(NH4)2SO4〕培养基,菌丝生长速率在玉米面培养基中最大,平均生长率为1.55cm.d-1,蔗糖为碳源时生长最快,生长速率为1.73cm.d-1,以NaNO3为氮源时菌落生长最快,生长速率为1.70cm.d-1。在影响孢子萌发的因素中,pH为7时,孢子萌发率达到最高;在23～35℃时,不同碳源和氮源对孢子萌发影响不大,孢子萌发率均可达70%以上。     

玉米大斑病菌Ht－毒素在玉米品种抗病性鉴定中的应用

玉米大斑病菌在活体外产生的致病毒素（Ｈｔ－毒素）不仅能抑制玉米幼苗根和芽的生长，而且对玉米离体根冠细胞也有明显的致死作用。试验发现，玉米大斑菌菌株的致病力与其培养滤液对玉米幼苗根生长的抑制率呈正相关（ｒ＝０．８４），玉米品种的感病性也与毒素处理后根冠细胞的死亡率呈正相关（ｒ＝０．８２）。结论指出，用玉米大班菌Ｈｉ－毒素鉴定玉米品种的抗病性是可行的。     

玉米大斑病菌Ht－毒素在玉米品种抗病性鉴定中的应用

玉米大斑病菌在活体外产生的致病毒素（Ｈｔ－毒素）不仅能抑制玉米幼苗根和芽的生长，而且对玉米离体根冠细胞也有明显的致死作用。试验发现，玉米大斑菌菌株的致病力与其培养滤液对玉米幼苗根生长的抑制率呈正相关（ｒ＝０．８４），玉米品种的感病性也与毒素处理后根冠细胞的死亡率呈正相关（ｒ＝０．８２）。结论指出，用玉米大班菌Ｈｉ－毒素鉴定玉米品种的抗病性是可行的。     

玉米大斑菌(Exserohilum turcicum)和小斑菌(Helminthosporium maydis)相互关系的研究

玉米小斑病菌(Helminthosporium maydis)和玉米大斑病菌(Exseiohilum turcicum)的相互关系中,小斑病菌可强烈地抑制大斑病菌的生长,在PDA培养基上可形成明显的抑菌区,在玉米植株上能减少大斑病病斑的数目,病斑变小,产孢能力也降低。玉米小斑病菌对大斑病菌的抑制作用因不同菌株的组合而异,抑制作用的强度也随不同接种方法和培养条件而变化。根据小斑病菌对大斑病菌的抑制作用,结合小斑病菌对温度较易适应的特性,初步推断我国春玉米区有逐步发展为小斑病常发区的潜在可能性。     

玉米大斑病菌Ht－毒素的硅胶G柱层析分析

通过硅胶Ｇ柱层析（２７×６７０ｍｍ）对玉米大斑病菌Ｈｔ－毒素进行了分离、纯化。试验结果表明，用丙酮（１／３）氯仿（２／３）混合为洗脱液，以１６．７ｍＬ／ｈ的洗脱速度可获得单一的Ｈｔ－毒素组分Ｉ，经气相色谱分析证实分离得到的组分Ｉ确为纯品。     

玉米大斑病菌Ht－毒素的硅胶G柱层析分析

通过硅胶Ｇ柱层析（２７×６７０ｍｍ）对玉米大斑病菌Ｈｔ－毒素进行了分离、纯化。试验结果表明，用丙酮（１／３）氯仿（２／３）混合为洗脱液，以１６．７ｍＬ／ｈ的洗脱速度可获得单一的Ｈｔ－毒素组分Ｉ，经气相色谱分析证实分离得到的组分Ｉ确为纯品。     

抗玉米大斑病单基因处于杂合状态时的效应

单基因Ht1、Ht2、Ht3、HtN处于不同水平抗性杂合状态时对大斑病抗性的基因效应不同。通过单基因Ht1、Ht2、Ht3、HtN与同一水平抗性自交系以及与不同水平抗性自交系组配,研究单基因处于杂合状态时在控制病斑数量、面积、病斑扩展速度、产孢量和潜伏期等方面的单基因、多基因的联合效应。结果表明,抗性单基因HtN处于F1代杂合状态时,控制病斑数和病斑面积的效应最强;单基因处于杂合状态时,湿培48 h病斑全部能产生分生孢子,且处于同一水平抗性杂合状态时,Ht1控制产孢量的效应最强;Ht1处于中水平、Ht3处于高水平和HtN处于低水平垂直抗性杂合状态下,控制病斑扩展效应最强;而Ht2处于高水平垂直抗性杂合状态下,控制病斑扩展效应最弱;抗性单基因处于杂合状态下,控制潜伏期多表现超亲现象,HtN控制病害潜伏期比其它单基因显著。     

玉米大斑病菌Helminthosporium turcicum致病毒素产生的条件及其特性

本试验对玉米大斑菌致病毒素(Ht—毒素)的产毒条件和毒素的一些特性进行了初步研究。结果表明,玉米大斑菌在25℃黑暗条件下用液体静止培养20d所得的毒素作用最强,在固体培养基质中,以粉碎的玉米碎粒最有利于Ht—毒素的产生(每百克玉米粒可获得Ht—粗毒素1.65g),其次是高粱粒和大米粒。Ht—毒素对热稳定,经煮沸和加热浓缩不会降低其生物活性而且活性还有升高的趋势,但是这种毒素对光却极不稳定,尤其是日光照射后,活性丧失很快。在pH3.0—4.5的偏致性条件下,Ht—毒素可保持活性达20d 以上,而以后随pH 值的升高,活性迅速丧失。     

辽宁常用玉米品种对大斑病的抗性鉴定

2012~2013年,应用田间人工接种的方法对目前辽宁省玉米生产中应用的55份玉米品种进行抗大斑病[Exserohilum turcicum(Pass.)Leonard et Suggs]鉴定与评价,筛选出对大斑病表现1级高抗(HR)的品种4份、3级抗病(R)的品种9份和5级中抗的品种16份。试验结果表明:辽宁省玉米生产上应用的玉米品种中,表现为中等抗病或感病品种占大多数,表现高抗的玉米品种较少。