陸寧海,吳利民,郎劍鋒,霍云鳳,石明旺

（河南科技學(xué)院,新鄉(xiāng)河南453003）

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌小種群體結(jié)構(gòu)及致病性分析

陸寧海,吳利民,郎劍鋒,霍云鳳,石明旺

（河南科技學(xué)院,新鄉(xiāng)河南453003）

2013—2015年從河南新鄉(xiāng)地區(qū)5個(gè)縣市采集玉米小斑病標(biāo)樣,對(duì)分離出的413個(gè)玉米小斑病菌菌株進(jìn)行了生理小種鑒定和群體結(jié)構(gòu)分析.結(jié)果表明：新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌有T、C、S、O等4種生理小種.其中,O小種的分離頻率最高,是新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種,分離頻率為56.1%；其次是S小種和T小種；C小種的出現(xiàn)頻率最低,分離頻率僅為5.1%.群體結(jié)構(gòu)分析表明,在2013—2015年不同小種的數(shù)量在年度間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律有所差異：O小種群體數(shù)量逐漸減少；T小種和S小種群體數(shù)量逐年增加；C小種群體數(shù)量基本保持穩(wěn)定.新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌優(yōu)勢(shì)小種O小種具有不同的致病能力,強(qiáng)致病力菌株出現(xiàn)頻率為23.36%,中致病力菌株出現(xiàn)頻率為37.98%,弱致病力菌株出現(xiàn)頻率為38.66%.

玉米小斑病菌；生理小種；鑒定；致病力

玉米小斑病又稱玉米斑點(diǎn)病,是國內(nèi)外玉米上普遍發(fā)生的真菌性病害.20世紀(jì)60年代,玉米小斑病曾在我國河北石家莊和湖北宜昌大規(guī)模暴發(fā),導(dǎo)致兩地玉米大幅度減產(chǎn)[1],給農(nóng)戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,由此引起玉米育種家的重視,開始注重抗性材料的選育.20世紀(jì)70年代后,隨著一些抗病品種的推廣,玉米小斑病在我國基本得到控制.近年來,由于一些地區(qū)長期單一種植特定的抗病品種,導(dǎo)致新的生理小種出現(xiàn),加上全球氣候的變暖,玉米小斑病的發(fā)病危害逐漸嚴(yán)重,已經(jīng)成為當(dāng)前玉米栽培中的主要病害之一[2].

小斑病菌有明顯的生理分化現(xiàn)象,鑒于玉米品種的細(xì)胞質(zhì)類型分為T型、C型、S型和正常N型4種,按照對(duì)不同細(xì)胞質(zhì)的專化性,通常把小斑病菌也分為T、C、S和O等4個(gè)小種.20世紀(jì)70年代,國際上報(bào)道玉米小斑病的O、T兩個(gè)小種[3-4],我國于1974年提出玉米小斑病菌存在生理分化現(xiàn)象.1979年,朱賢朝等人提出我國的玉米小斑病菌存在與美國類似的O、T這兩個(gè)生理小種,并且認(rèn)為T型小種在我國廣泛地存在[5].1981年羅畔池等提出將中國的玉米小斑病菌劃分為16個(gè)生理小種[6].在1982年,黃梧芳等人將我國的玉米小斑病菌分為6個(gè)小種[7].1988年魏建昆等證實(shí)中國存在C小種[8].

河南新鄉(xiāng)地區(qū)玉米栽培面積大,小斑病發(fā)生嚴(yán)重,有關(guān)病菌生理小種的組成和結(jié)構(gòu)目前還不清楚.為指導(dǎo)玉米抗病育種和品種布局,本課題組開展了河南新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌生理小種的鑒定、群體結(jié)構(gòu)分析及致病性研究.

1 材料與方法

1.1 病原菌的采集與分離

2013—2015年采集了新鄉(xiāng)原陽縣、新鄉(xiāng)縣、衛(wèi)輝市、延津縣和輝縣市等5個(gè)地區(qū)的玉米小斑病葉標(biāo)本,采用組織分離和單孢分離技術(shù),共獲得413個(gè)玉米小斑病菌株.

1.2 鑒別寄主

分別為含有C,S,T型細(xì)胞質(zhì)和正常細(xì)胞質(zhì)的4份同核C103自交系,即C103C、C103S、C103T和C103N,由河南科技學(xué)院玉米研究所提供.

1.3 生理小種鑒定

將從各地采集分離到的玉米小斑病菌菌株接種在PDA斜面上培養(yǎng),待產(chǎn)孢時(shí),進(jìn)行單胞分離.將經(jīng)單孢純化的小斑病菌接在PDA+玉米汁液培養(yǎng)基上,于25℃培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng).將具有T、C、S、N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主分別播種于花盆內(nèi),每盆15粒種子,保苗10株.待玉米長到4～5葉期,將在PDA+玉米汁液培養(yǎng)基上培養(yǎng)10 d的玉米小斑病菌加入少量含5‰吐溫20的無菌水刮洗,雙層紗布過濾,配成孢子濃度為1×104個(gè)/mL的懸浮液,用噴霧器噴霧接種.接種后,將育苗盤移入25℃、相對(duì)濕度90%以上的接種室中,保持黑暗24 h后,轉(zhuǎn)入同一溫室接受自然光照.4～7 d后調(diào)查發(fā)病情況,測量病斑大小,記載病斑類型,確定生理小種類型.

1.4 鑒定標(biāo)準(zhǔn)

小種命名及致病力強(qiáng)弱標(biāo)準(zhǔn)參照孔令曉等[9]的方法.玉米小斑病病斑類型分為萎蔫型病斑和壞死斑,每一類型細(xì)胞質(zhì)玉米調(diào)查25個(gè)病斑,分別測量病斑的長和寬,計(jì)算平均值.

T小種：在T型細(xì)胞質(zhì)不育系上,病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑,病斑的長和寬明顯大于在C、S型細(xì)胞質(zhì)不育系和正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑.

C小種：在C型細(xì)胞質(zhì)不育系上,病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑,病斑的長和寬明顯大于在T、S型細(xì)胞質(zhì)不育系和正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑.

S型菌株（對(duì)S型細(xì)胞質(zhì)致病力強(qiáng)的菌株）：S型細(xì)胞質(zhì)不育系上,病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑,病斑的長和寬明顯大于在T、C型細(xì)胞質(zhì)不育系和正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑.

O小種：在正常細(xì)胞質(zhì)自交系上,病原菌所致的病斑為萎蔫型病斑,病斑的長和寬明顯大于在T、C、S型細(xì)胞質(zhì)不育系上的病斑,或在T,C,S型細(xì)胞質(zhì)不育系上的病斑和在正常細(xì)胞質(zhì)自交系上的病斑大小差異不明顯.

強(qiáng)致病力菌株：在T,C,S,N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長度大于或等于6 mm.中致病力菌株：在T,C,S,N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長度大于或等于4 mm,小于6 mm.

弱致病力菌株：在T,C,S,N不同細(xì)胞質(zhì)的鑒別寄主葉片上所致的平均病斑長度小于4 mm.

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米小斑病菌群體結(jié)構(gòu)分析

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小班病菌群體結(jié)構(gòu)組成見圖1.

圖1 玉米小斑病菌群體結(jié)構(gòu)組成Fig.1 The population structure of Bipolaris maydis in Xinxiang

由圖1可知,新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌群體主要由T小種、O小種、C小種和S小種組成,但不同小種的數(shù)量有所差異.O小種的數(shù)量最多,是玉米小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種,分離頻率為56.1%；其次是S小種和T小種；C小種的數(shù)量最少,分離頻率僅為5.1%.

2.2 玉米小斑病菌群體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小班病菌群體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化見圖2.

圖2 玉米小斑病菌群體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化Fig.2 The change of population structure of Bipolaris maydis in Xinxiang

2013—2015年在新鄉(xiāng)地區(qū)采集分離了413株玉米小斑病菌菌株,其中2013年121株,2012年145株,2013年147株,并鑒定了生理小種.從圖2可知,新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌群體主要由T小種、O小種、C小種和S小種組成,其中O小種是玉米小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種.不同小種的數(shù)量在年度間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律有所差異：O小種在2013—2015年間數(shù)量逐漸減少；T小種和S小種的數(shù)量逐年增加；C小種的數(shù)量近3年基本保持穩(wěn)定.

2.3 玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布情況見表1.

表1 新鄉(xiāng)玉米小斑病菌O小種致病力變化和分布Tab.1 Distribution frequency of race O with different pathogenicity in Xinxiang%

由表1可知,新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌優(yōu)勢(shì)小種O小種具有不同的致病能力：強(qiáng)致病力菌株出現(xiàn)頻率為23.4%；中等致病力菌株出現(xiàn)頻率為37.9%；弱致病力菌株出現(xiàn)頻率為38.7%.因此,目前優(yōu)勢(shì)群體為中等致病力菌株和弱致病力群體.O小種不同致病能力的菌株在不同地區(qū)之間也存在一定的差異：新鄉(xiāng)縣中等致病力菌株出現(xiàn)頻率相對(duì)較高,出現(xiàn)頻率為43.5%；而輝縣弱致病力菌株出現(xiàn)頻率相對(duì)較高,出現(xiàn)頻率為41.9%.

3 小結(jié)與討論

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病菌群體主要由T小種、O小種、C小種和S小種組成,但不同小種的數(shù)量有所差異：O小種的數(shù)量最多,是玉米小斑病菌的優(yōu)勢(shì)小種,分離頻率為56.1%；其次是S小種和T小種；C小種的數(shù)量最少,分離頻率僅為5.1%.2005年孔令曉等鑒定了河北省玉米小斑病菌生理小種[9],2009年張金鳳等[10]對(duì)廣東省甜玉米主產(chǎn)區(qū)小斑病菌的分離并鑒定了生理小種,2010年王利智等對(duì)云南玉米小斑病菌生理小種進(jìn)行了鑒定,2011年張立新等[11]對(duì)2007-2009年采集于安徽省中部和北部的玉米小斑病菌株進(jìn)行鑒定,2012年邱小燕[12]鑒定了四川省內(nèi)不同地區(qū)分離的73株玉米小斑病菌的生理小種,王猛[13]于2011—2012年從我國四川、湖北、上海、河北、福建、江蘇、湖南、江蘇、重慶、廣東10個(gè)省市收集了67株能正常產(chǎn)孢的玉米小斑病菌株,鑒定發(fā)現(xiàn)采集的67株小斑病菌全部為O小種.由此可見,目前我國玉米小斑病主要流行小種是O小種,是抗病育種工作的主要研究對(duì)象.

在2013—2015年間,不同小種的數(shù)量在年度間動(dòng)態(tài)變化規(guī)律有所差異,O小種在2013—2015年間數(shù)量逐漸減少,T小種和S小種的數(shù)量逐年增加,C小種的數(shù)量近三年基本保持穩(wěn)定.出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能與當(dāng)年不同細(xì)胞質(zhì)類型的玉米品種栽培面積和布局有關(guān)系,導(dǎo)致病原菌對(duì)某一種細(xì)胞質(zhì)有?；缘纳硇》N出現(xiàn)頻率上升,另外可能與當(dāng)年的氣候條件又關(guān)系,影響病原菌不同生理小種的自然寄生適合度,適合地較高的小種出現(xiàn)頻率可能較高[14-16].

新鄉(xiāng)地區(qū)玉米小斑病優(yōu)勢(shì)小種O小種具有不同致病力,中等致病致病力菌株和弱致病力菌株的出現(xiàn)頻率較強(qiáng)致病力菌株高,這可能與近幾年玉米品種多樣性有關(guān),寄主的多樣性減輕了對(duì)病菌的選擇壓力,導(dǎo)致種群結(jié)構(gòu)豐富度增加[17].

[1]楊麗敏.影響玉米小斑病抗性鑒定的因子分析及病菌生物學(xué)特性研究[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[2]董金皋.農(nóng)業(yè)植物病理學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2001.

[3]Smith D R,Lim S M.Physiologic races of Helminthosporium maydis[J].Plant Disease Reporter,1970,54：819-822.

[4]Hooker A L,Smith B R,Lim S F,et al.Physiologicraces of Helminthosporium maydis and disease resistance[J].Plant Disease Reporter,1970,54：1109-1110.

[5]朱賢朝.玉米小斑病生理小種研究初報(bào)[J].植物病理學(xué)報(bào),1979,9（2）：113.

[6]羅畔池,劉克明,楊明漪,等.我國玉米小斑病菌的生理小種[J].植物病理學(xué)報(bào),1981,11（3）：49-56.

[7]黃梧芳.不同細(xì)胞質(zhì)王米對(duì)玉米小斑病菌（Bipolar maydis）侵染的反應(yīng)[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1982,5（4）：60-63.

[8]魏建昆,劉克明,陳俊萍,等.中國存在玉米小斑病菌C小種的病理生理依據(jù)[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),1989（1）：30-35.

[9]孔令曉,趙聚瑩,栗秋生,等.河北省玉米小斑病菌生理小種鑒定及群體動(dòng)態(tài)變化[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2005,20（3）：90-93.

[10]張金鳳,蔣鋒,劉鵬飛,等.廣東省甜玉米小斑病菌的生理小種鑒定[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25（20）：249-252.

[11]張立新,張軍,王建華,等.安徽省玉米小斑病菌生理小種鑒定及對(duì)烯唑醇的敏感性[J].植物保護(hù),2011,37（4）：163-166.

[12]邱小燕.四川省玉米小斑病菌群體多樣性及對(duì)烯唑醇的敏感性研究[D].成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[13]王猛.我國玉米小斑病菌生理小種鑒定[C]//吳孔明.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)與現(xiàn)代植保：中國植物保護(hù)學(xué)會(huì)第十一次全國會(huì)員代表大會(huì)暨2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)出版社,2013：367.

[14]王利智,康志鈺,吳毅歆.云南省玉米小斑病菌生理小種的初步鑒定[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2010,32（3）：352-357.

[15]朱小陽,吳全安.我國玉米小斑病菌的生理小種類型及其分布概況的研究[J].作物學(xué)報(bào),1990（2）：186-189.

[16]鄧福友,黃梧芳.玉米小班病菌對(duì)不同細(xì)胞質(zhì)玉米致病力變異的研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1989,12（4）：11-16.

[17]劉愛國,張成和.玉米小斑病菌O小種優(yōu)勢(shì)種群變化趨勢(shì)和玉米品種的抗病性監(jiān)測[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,20（4）：35-38.

（責(zé)任編輯：鄧天福）

Analysis on population structure and pathogenic and pathogenicity differentiation of Bipolaris maydis in Xinxiang

LU Ninghai,WU Limin,LANG Jianfeng,HUO Yunfeng,SHI Mingwang
（Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003 China）

Samples of corn southern leaf blight were collected from 5 locations of Xinxiang region from 2013 to 2015 years.Among them,413 strains of Bipolaria maydis were identified with the identification hosts,and population structure of race of Bipolaria maydis was analyzed.The results showed that there were four races of Bipolaria maydis, which Race T,Race C,Type S and Race O.Isolation frequency of Race O was significant higher than those of the other races.It is suggested that Race O was the dominant race of B.maydis in the corn-growing area,which which frequency was 56.1%.Population structure analysis showed that there was significant change of Bipolaria maydis from 2013 to 2015,which the population quantity of Race O was reduced gradually,However that of Race T and Race S was increased year by year,that of Race C was stable.The pathogenicity of Race O was different.Strong virulent strain frequency was 23.36%,and the medium virulent strain frequency was 37.98%,virulent strains in,while weak virulent strain frequency was 38.66%.

Bipolaria maydis;physiological race;identification;pathogenicity

S435.131

A

1008-7516（2016）01-0023-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.01.006

2015-12-14

河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)重點(diǎn)項(xiàng)目(132300410015)

陸寧海(1976―),男,甘肅寧縣人,博士,副教授.主要從事植物病理學(xué)研究.