玉米南方锈病发生温度范围测定

杨 雪，丁小兰，何增磊，马占鸿＊

（1.中国农业大学植物病理学系，北京 100193；2.中国检验检疫科学研究院，北京 100123）

玉米南方锈病是由多堆柄锈菌（PucciniapolysoraUnderw.）引起的一种气传性病害。主要危害叶片和叶鞘（也可侵染苞叶），受害叶片两面产生大量的孢子堆，影响叶片光合作用并造成叶片枯死，进而降低玉米产量。中度发病的田块减产10%～20%，感病较重的达到50%以上，部分田块可能绝收［1］。南方锈病在世界各地均有发生，主要分布在非洲、东南亚、大洋洲、美洲中南部等热带、亚热带玉米种植地区；在我国，南方锈病首先在台湾和海南发现，随后在我国南部夏玉米种植地区发生，近年来随着全球气候变暖逐渐呈现由南向北扩展蔓延的趋势［2］（图1为南方锈病目前在我国的分布情况）。在我国，仅台湾有报道南方锈病病菌可以以冬孢子侵染玉米植株越冬；在海南、广东、广西、云南等南方湿热地区，由于冬季气温较高，夏孢子可以在当地侵染越冬并成为第二年的初侵染来源；而我国广大非越冬区的初侵染源则来自南方通过高空远距离传播的夏孢子。南方锈病的发病需要高温高湿的环境条件，其中温度是病害发生的重要影响因子之一。明确玉米南方锈病的发病温度范围，以此为基础辅之以物种分布预测软件CLIMEX 进行该病害的地理区划对于病害预防有着重大意义。

有关玉米南方锈病与温度关系的研究，前人多是通过病原菌（即多堆柄锈菌）夏孢子萌发试验来测定夏孢子萌发的适宜温度范围以及最适温度范围。段定仁［3］的夏孢子萌发试验表明，该菌夏孢子萌发适温为26～30 ℃；阮义理等［4］的试验表明，该菌夏孢子萌发最适温度为26 ℃，夏孢子萌发上限温度为34 ℃；胡务义等［5］的试验表明，夏孢子萌发适温为22～30 ℃，最适温度为26～28 ℃；李石初等［6］的试验表明，夏孢子萌发适温为20～32 ℃，28 ℃为最适温度，36 ℃时不萌发；这些研究均没有得到夏孢子萌发的下限温度，这成为后续研究者需要解决的一个问题。而对于该病害发病温度范围的测定多是基于田间气象数据统计所得。胡务义等［7］根据浙江省淳安县植保站3年来多点观察得出该病发生的温度范围为26～28℃，日均气温低于22℃或高于33℃均不利于该病流行；但这些研究结果随机性较大且不够精确，若要明确发病温度范围就需要对温度进行严格控制，对发病情况做系统性研究。由于病害往往是寄主与病原物互作的结果，它们彼此影响，导致发病所需的环境条件往往与病原物单独生长所需的环境条件不一致，因此，本研究将此种互作因素考虑在内，进行多堆柄锈菌的接种培养试验，测定不同温度下的发病情况，以精确地确定发病温度范围和最适温度范围。

图1 南方锈病在我国的分布情况Fig.1 Distribution of southern corn rust in China

1 材料与方法

1.1 病原菌

1.2 供试玉米材料

选取生产上的主流以及高感品种‘郑单958’作为供试玉米材料。待玉米生长3～4叶期进行多堆柄锈菌的接种。

1.3 试验方法

1.3.1 接种方法

从发病的玉米叶片上收集夏孢子粉，配成浓度为1×104个／mL的孢子悬浮液。首先将3～4叶期玉米下部的3片叶片用溶有Tween-80的蒸馏水（每100mL中加入3～4 滴Tween-80［8］）润湿；然后将孢子悬浮液均匀地喷在叶片上；最后套袋黑暗保湿24h并置于不同温度的光照培养箱中培养。

1.3.2 温度梯度的设定

发病温度上限和下限的确定：首先以35 ℃为起点，以5 ℃为梯度依次递减直至找到发病温度下限。然后以2 ℃和1 ℃为梯度进一步精确发病温度上限和下限。

发病最适温度范围的确定：在发病温度上限和下限测定过程中初步确定发病最适温度T，以T 为起始温度，以2 ℃和1 ℃为梯度递增和递减，观察各个温度下的发病情况，进行病害定级以及病株率、病叶率、综合病情指数［9］的测定，进而确定出发病最适温度范围。

试验处理：在进行发病温度上限和下限的确定过程中，每个温度3个重复，每个重复设3株玉米（9片叶片），观察各个温度下的发病情况，计算病株率和病叶率；在进行发病最适温度范围的确定过程中，每个温度3个重复，每个重复设30株玉米（90片叶片）。

1.3.3 多堆柄锈菌的接种培养条件

雨水箱涵施工技术作为城市道路工程建设的关键所在，需按照实际的工程施工情况全方位对城市排水工程进行综合分析。根据施工城市的环境、气候、降水特点和降水量等，将雨水箱涵的施工预备工作落实到位。严格按照施工标准及要求紧抓施工重点，使施工质量进一步提高。本文主要针对该技术在城市道路中的运用进行探讨。

应用CLIMACELL 707L 型号温箱中的Program 4，L∥D＝9h∥15h，光照强度为24 000lx，风速为40%，RH 为80%，循环数为无穷；温度的设置按试验要求进行。

1.3.4 病害分级标准

参考石洁等［10］的分级标准进行病害分级。

1.3.5 综合病情指数

综合病情指数＝单株病斑数（侵染几率）×相对产孢量×病斑大小；

单株病斑数：从30 株发病植株中随机选取15株作为样本。首先随机计算5个单位面积（cm2）上孢子堆的平均数量；然后根据单株发病叶片面积估算单株玉米上的平均孢子堆数量。

相对产孢量：将随机选取的15株样本平均分为3组作为3个重复。首先从每个重复的每株玉米上刮取4个孢子堆上的夏孢子（共20个孢子堆）配成1 mL的孢子悬浮液；然后测定1μL 孢子悬浮液中的夏孢子量，进而推算1 mL 孢子悬浮液中的夏孢子量，最后换算成单个孢子堆的产孢量即为相对产孢量，最后求出平均相对产孢量。

病斑大小：在随机选取的15株样本上各取3个孢子堆测量孢子堆大小，然后计算平均值。

2 结果与分析

2.1 发病温度上限和下限

以5℃为梯度的接种试验表明15℃和30℃分别为发病的下限温度和上限温度；以2 ℃和1 ℃为梯度的接种试验表明15 ℃和31 ℃分别为发病的下限温度和上限温度；据此做出玉米南方锈病的发病温度范围为15～31 ℃的判断。综合考虑各温度下病株率、病叶率、发病快慢以及发病面积初步确定25 ℃为发病最适温度T。试验结果见表1。

表1 不同温度下南方锈病的发病情况Table 1 The occurrence of southern corn rust at different temperatures

2.2 发病最适温度范围

以25℃为起始温度，以2℃和1℃为梯度上下浮动，观察比较病情严重程度，结果表明，玉米南方锈病的发病最适温度范围为24～27℃。试验结果详见表2。

表2 发病最适温度测定结果1）Table 2 The optical temperature for occurrence of southern corn rust

Levene’s检验结果显示P值为0.051 1＞0.05，说明各温度处理下的平均综合病情指数的方差具有同质性。对发病最适温度范围测定结果用SAS 8.0进行方差分析，结果显示F值为60.57，P值小于0.000 1，说明温度对玉米南方锈病的平均综合病情指数可产生显著影响。LSD 多重比较结果显示，27 ℃下平均综合病情指数最高，与其他温度有显著差异，发病最重，其次为25 ℃和24 ℃，平均综合病情指数也较高。说明24～27 ℃是玉米南方锈病发病的最适温度范围。而23 ℃、28 ℃和29 ℃下平均综合病情指数均较低。

3 结论与讨论

本试验明确了玉米南方锈病的发病温度范围为15～31℃，其中最适发病温度为24～27℃。试验还对前人的研究作了补充，得出了发病下限温度为15℃。

将试验结果作为初始参数导入CLIMEX 软件中，通过反复调试软件中的各个参数值做出南方锈病的最优分布预测图。借助分布预测图辅之以当地的气象条件即可预测病害在某一时间、某一地点发生与否，为病害的预防工作提供参考。

本研究充分考虑了寄主与病原物互作这一因素，研究南方锈病发病的温度要求，而不是单纯研究多堆柄锈菌夏孢子萌发的温度要求。如此可以更为准确地阐述病害与温度的关系，试验结果具有更高的实践参考价值。

本研究在确定病害发生的温度要求的过程中采用系统的控制变量法，相比于前人的统计分析方法更为准确，其测定结果不会受到其他环境因素的影响，结果真实地反映了病害与温度的关系。

但是由于温度条件只是影响发病的重要因素之一，因此，在应用试验结果进行病害发生预测时，还需要综合考虑其他的影响因素（如空气湿度、寄主抗性等等）。

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