新乡地区玉米小斑病菌小种群体结构及致病性分析

陆宁海,吴利民,郎剑锋,霍云凤,石明旺

（河南科技学院,新乡河南453003）

新乡地区玉米小斑病菌小种群体结构及致病性分析

陆宁海,吴利民,郎剑锋,霍云凤,石明旺

（河南科技学院,新乡河南453003）

2013—2015年从河南新乡地区5个县市采集玉米小斑病标样,对分离出的413个玉米小斑病菌菌株进行了生理小种鉴定和群体结构分析.结果表明：新乡地区玉米小斑病菌有T、C、S、O等4种生理小种.其中,O小种的分离频率最高,是新乡地区玉米小斑病菌的优势小种,分离频率为56.1%；其次是S小种和T小种；C小种的出现频率最低,分离频率仅为5.1%.群体结构分析表明,在2013—2015年不同小种的数量在年度间动态变化规律有所差异：O小种群体数量逐渐减少；T小种和S小种群体数量逐年增加；C小种群体数量基本保持稳定.新乡地区玉米小斑病菌优势小种O小种具有不同的致病能力,强致病力菌株出现频率为23.36%,中致病力菌株出现频率为37.98%,弱致病力菌株出现频率为38.66%.

玉米小斑病菌；生理小种；鉴定；致病力

玉米小斑病又称玉米斑点病,是国内外玉米上普遍发生的真菌性病害.20世纪60年代,玉米小斑病曾在我国河北石家庄和湖北宜昌大规模暴发,导致两地玉米大幅度减产[1],给农户带来巨大的经济损失,由此引起玉米育种家的重视,开始注重抗性材料的选育.20世纪70年代后,随着一些抗病品种的推广,玉米小斑病在我国基本得到控制.近年来,由于一些地区长期单一种植特定的抗病品种,导致新的生理小种出现,加上全球气候的变暖,玉米小斑病的发病危害逐渐严重,已经成为当前玉米栽培中的主要病害之一[2].

小斑病菌有明显的生理分化现象,鉴于玉米品种的细胞质类型分为T型、C型、S型和正常N型4种,按照对不同细胞质的专化性,通常把小斑病菌也分为T、C、S和O等4个小种.20世纪70年代,国际上报道玉米小斑病的O、T两个小种[3-4],我国于1974年提出玉米小斑病菌存在生理分化现象.1979年,朱贤朝等人提出我国的玉米小斑病菌存在与美国类似的O、T这两个生理小种,并且认为T型小种在我国广泛地存在[5].1981年罗畔池等提出将中国的玉米小斑病菌划分为16个生理小种[6].在1982年,黄梧芳等人将我国的玉米小斑病菌分为6个小种[7].1988年魏建昆等证实中国存在C小种[8].

河南新乡地区玉米栽培面积大,小斑病发生严重,有关病菌生理小种的组成和结构目前还不清楚.为指导玉米抗病育种和品种布局,本课题组开展了河南新乡地区玉米小斑病菌生理小种的鉴定、群体结构分析及致病性研究.

1 材料与方法

1.1 病原菌的采集与分离

2013—2015年采集了新乡原阳县、新乡县、卫辉市、延津县和辉县市等5个地区的玉米小斑病叶标本,采用组织分离和单孢分离技术,共获得413个玉米小斑病菌株.

1.2 鉴别寄主

分别为含有C,S,T型细胞质和正常细胞质的4份同核C103自交系,即C103C、C103S、C103T和C103N,由河南科技学院玉米研究所提供.

1.3 生理小种鉴定

将从各地采集分离到的玉米小斑病菌菌株接种在PDA斜面上培养,待产孢时,进行单胞分离.将经单孢纯化的小斑病菌接在PDA+玉米汁液培养基上,于25℃培养箱内培养.将具有T、C、S、N不同细胞质的鉴别寄主分别播种于花盆内,每盆15粒种子,保苗10株.待玉米长到4～5叶期,将在PDA+玉米汁液培养基上培养10 d的玉米小斑病菌加入少量含5‰吐温20的无菌水刮洗,双层纱布过滤,配成孢子浓度为1×104个/mL的悬浮液,用喷雾器喷雾接种.接种后,将育苗盘移入25℃、相对湿度90%以上的接种室中,保持黑暗24 h后,转入同一温室接受自然光照.4～7 d后调查发病情况,测量病斑大小,记载病斑类型,确定生理小种类型.

1.4 鉴定标准

小种命名及致病力强弱标准参照孔令晓等[9]的方法.玉米小斑病病斑类型分为萎蔫型病斑和坏死斑,每一类型细胞质玉米调查25个病斑,分别测量病斑的长和宽,计算平均值.

T小种：在T型细胞质不育系上,病原菌所致的病斑为萎蔫型病斑,病斑的长和宽明显大于在C、S型细胞质不育系和正常细胞质自交系上的病斑.

C小种：在C型细胞质不育系上,病原菌所致的病斑为萎蔫型病斑,病斑的长和宽明显大于在T、S型细胞质不育系和正常细胞质自交系上的病斑.

S型菌株（对S型细胞质致病力强的菌株）：S型细胞质不育系上,病原菌所致的病斑为萎蔫型病斑,病斑的长和宽明显大于在T、C型细胞质不育系和正常细胞质自交系上的病斑.

O小种：在正常细胞质自交系上,病原菌所致的病斑为萎蔫型病斑,病斑的长和宽明显大于在T、C、S型细胞质不育系上的病斑,或在T,C,S型细胞质不育系上的病斑和在正常细胞质自交系上的病斑大小差异不明显.

强致病力菌株：在T,C,S,N不同细胞质的鉴别寄主叶片上所致的平均病斑长度大于或等于6 mm.中致病力菌株：在T,C,S,N不同细胞质的鉴别寄主叶片上所致的平均病斑长度大于或等于4 mm,小于6 mm.

弱致病力菌株：在T,C,S,N不同细胞质的鉴别寄主叶片上所致的平均病斑长度小于4 mm.

2 结果与分析

2.1 玉米小斑病菌群体结构分析

新乡地区玉米小班病菌群体结构组成见图1.

图1 玉米小斑病菌群体结构组成Fig.1 The population structure of Bipolaris maydis in Xinxiang

由图1可知,新乡地区玉米小斑病菌群体主要由T小种、O小种、C小种和S小种组成,但不同小种的数量有所差异.O小种的数量最多,是玉米小斑病菌的优势小种,分离频率为56.1%；其次是S小种和T小种；C小种的数量最少,分离频率仅为5.1%.

2.2 玉米小斑病菌群体结构动态变化

新乡地区玉米小班病菌群体结构动态变化见图2.

图2 玉米小斑病菌群体结构动态变化Fig.2 The change of population structure of Bipolaris maydis in Xinxiang

2013—2015年在新乡地区采集分离了413株玉米小斑病菌菌株,其中2013年121株,2012年145株,2013年147株,并鉴定了生理小种.从图2可知,新乡地区玉米小斑病菌群体主要由T小种、O小种、C小种和S小种组成,其中O小种是玉米小斑病菌的优势小种.不同小种的数量在年度间动态变化规律有所差异：O小种在2013—2015年间数量逐渐减少；T小种和S小种的数量逐年增加；C小种的数量近3年基本保持稳定.

2.3 玉米小斑病菌O小种致病力变化和分布

新乡地区玉米小斑病菌O小种致病力变化和分布情况见表1.

表1 新乡玉米小斑病菌O小种致病力变化和分布Tab.1 Distribution frequency of race O with different pathogenicity in Xinxiang%

由表1可知,新乡地区玉米小斑病菌优势小种O小种具有不同的致病能力：强致病力菌株出现频率为23.4%；中等致病力菌株出现频率为37.9%；弱致病力菌株出现频率为38.7%.因此,目前优势群体为中等致病力菌株和弱致病力群体.O小种不同致病能力的菌株在不同地区之间也存在一定的差异：新乡县中等致病力菌株出现频率相对较高,出现频率为43.5%；而辉县弱致病力菌株出现频率相对较高,出现频率为41.9%.

3 小结与讨论

新乡地区玉米小斑病菌群体主要由T小种、O小种、C小种和S小种组成,但不同小种的数量有所差异：O小种的数量最多,是玉米小斑病菌的优势小种,分离频率为56.1%；其次是S小种和T小种；C小种的数量最少,分离频率仅为5.1%.2005年孔令晓等鉴定了河北省玉米小斑病菌生理小种[9],2009年张金凤等[10]对广东省甜玉米主产区小斑病菌的分离并鉴定了生理小种,2010年王利智等对云南玉米小斑病菌生理小种进行了鉴定,2011年张立新等[11]对2007-2009年采集于安徽省中部和北部的玉米小斑病菌株进行鉴定,2012年邱小燕[12]鉴定了四川省内不同地区分离的73株玉米小斑病菌的生理小种,王猛[13]于2011—2012年从我国四川、湖北、上海、河北、福建、江苏、湖南、江苏、重庆、广东10个省市收集了67株能正常产孢的玉米小斑病菌株,鉴定发现采集的67株小斑病菌全部为O小种.由此可见,目前我国玉米小斑病主要流行小种是O小种,是抗病育种工作的主要研究对象.

在2013—2015年间,不同小种的数量在年度间动态变化规律有所差异,O小种在2013—2015年间数量逐渐减少,T小种和S小种的数量逐年增加,C小种的数量近三年基本保持稳定.出现这种现象的原因可能与当年不同细胞质类型的玉米品种栽培面积和布局有关系,导致病原菌对某一种细胞质有专化性的生理小种出现频率上升,另外可能与当年的气候条件又关系,影响病原菌不同生理小种的自然寄生适合度,适合地较高的小种出现频率可能较高[14-16].

新乡地区玉米小斑病优势小种O小种具有不同致病力,中等致病致病力菌株和弱致病力菌株的出现频率较强致病力菌株高,这可能与近几年玉米品种多样性有关,寄主的多样性减轻了对病菌的选择压力,导致种群结构丰富度增加[17].

[1]杨丽敏.影响玉米小斑病抗性鉴定的因子分析及病菌生物学特性研究[D].合肥：安徽农业大学,2012.

[2]董金皋.农业植物病理学[M].北京：中国农业出版社,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]朱贤朝.玉米小斑病生理小种研究初报[J].植物病理学报,1979,9（2）：113.

[6]罗畔池,刘克明,杨明漪,等.我国玉米小斑病菌的生理小种[J].植物病理学报,1981,11（3）：49-56.

[7]黄梧芳.不同细胞质王米对玉米小斑病菌（Bipolar maydis）侵染的反应[J].河北农业大学学报,1982,5（4）：60-63.

[8]魏建昆,刘克明,陈俊萍,等.中国存在玉米小斑病菌C小种的病理生理依据[J].河北农业科学,1989（1）：30-35.

[9]孔令晓,赵聚莹,栗秋生,等.河北省玉米小斑病菌生理小种鉴定及群体动态变化[J].华北农学报,2005,20（3）：90-93.

[10]张金凤,蒋锋,刘鹏飞,等.广东省甜玉米小斑病菌的生理小种鉴定[J].中国农学通报,2009,25（20）：249-252.

[11]张立新,张军,王建华,等.安徽省玉米小斑病菌生理小种鉴定及对烯唑醇的敏感性[J].植物保护,2011,37（4）：163-166.

[12]邱小燕.四川省玉米小斑病菌群体多样性及对烯唑醇的敏感性研究[D].成都：四川农业大学,2012.

[13]王猛.我国玉米小斑病菌生理小种鉴定[C]//吴孔明.创新驱动与现代植保：中国植物保护学会第十一次全国会员代表大会暨2013年学术年会论文集.北京：中国农业科学出版社,2013：367.

[14]王利智,康志钰,吴毅歆.云南省玉米小斑病菌生理小种的初步鉴定[J].云南大学学报：自然科学版,2010,32（3）：352-357.

[15]朱小阳,吴全安.我国玉米小斑病菌的生理小种类型及其分布概况的研究[J].作物学报,1990（2）：186-189.

[16]邓福友,黄梧芳.玉米小班病菌对不同细胞质玉米致病力变异的研究[J].河北农业大学学报,1989,12（4）：11-16.

[17]刘爱国,张成和.玉米小斑病菌O小种优势种群变化趋势和玉米品种的抗病性监测[J].河北农业大学学报,1997,20（4）：35-38.

（责任编辑：邓天福）

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

河南省基础与前沿技术重点项目(132300410015)

陆宁海(1976―),男,甘肃宁县人,博士,副教授.主要从事植物病理学研究.