河西走廊玉米普通锈病生物学特性测定

雷玉明，郑天翔，邢会琴

(1.河西学院农业与生态工程学院，甘肃 张掖 734000；2.甘肃河西走廊特色资源利用重点实验室，甘肃 张掖 734000；3.河西学院祁连山有害生物综合治理研究中心，甘肃 张掖 734000)

玉米普通锈病是由玉米柄锈菌(PucciniasorghiSchw.)引起的玉米常见气传病害，分布于全世界各玉米主产区[1]，国外1896年首次报道，中国则是1937—1939年戴芳澜、王云章等在陕西、贵州、西康等地首次报道了该病[2]。到20世纪90年代，吉林省发生面积达13.4万hm2，湖北省郧县发生面积2 000 hm2，山东泰安大流行病叶率一般90%以上，大部分品种病叶率达100%，一般田块造成减产10%～20%，有的自交系近乎绝产，严重影响玉米后期籽粒灌浆而减产[3]。甘肃河西走廊是全国最大玉米制种基地，大量玉米亲本组合北种南繁，加上近些年耕作制度的改革、品种更换、气候因素变化等原因，导致普通锈病和南方锈病混合发生，河西走廊玉米锈病的发生变得较为复杂，且危害越来越重，成为制种玉米田主要病害。据报道，甘肃省2009—2012年玉米普通锈病普遍严重发生，病株率达81.6%[4]。2009年以来，张掖市甘州区玉米制种田普通锈病平均病株率达97.4%，成为目前制种玉米重要病害[5]。因此，需要尽快明确河西走廊普通玉米锈病发生规律和病原菌的生物学特性，旨在为制种田玉米锈病科学防治提供参考依据。

1 供试菌株

玉米柄锈菌菌种获取，从甘肃张掖市甘州区玉米制种田抽穗期采集新叶片，选择典型病斑用毛笔刷下孢子，经显微鉴定获得菌种，并将夏孢子配成1×(106～107)的孢子悬浮液备用。

2 夏孢子生物学特性试验

2.1 温度对孢子萌发的影响

吸取悬浮液1 mL，采用凹玻片萌发法[6]，设5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、28 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃共计9个温度处理，每个处理重复3次，放入不同温度的恒温培养箱中培养，逐日观察并记录，采用纽鲍尔(Neubauer)血球计数板测定夏孢子萌发率，采用DPS 12.5数据处理系统Duncan’s新复极差测验法进行差异显著性分析。

2.2 湿度对孢子萌发的影响

分别将新鲜玉米叶片夏孢子用毛笔刷在载玻上，放入密闭的不同湿度的干燥器中，设相对湿度稳定在70%、80%、90%、95%、98%、100%共计6个处理，每个处理重复3次，放入25 ℃恒温箱中培养，24 h后测定孢子萌发率，统计分析与1.2.1中方法相同(下同)。

2.3 pH值对孢子萌发影响

pH值为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0共计9个梯度(用0.1%HCl和NaOH调节)。

2.4 光照对孢子萌发的影响

设24 h/d全光照、12 h/d光照+12 h/d黑暗的半光半暗、24 h/d全黑暗3种处理。

2.5 碳源对孢子萌发的影响

以1%碳源制作菌悬液，分别设葡萄糖、果糖、木糖、乳糖、麦芽糖、淀粉，共7种碳源，以不加C源为清水为对照(ck)。

2.6 氮源对孢子萌发的影响

以1%氮源制作菌悬液，硝酸钾、酵母膏、牛肉膏、蛋白胨、甘氨酸、硫酸铵、氯化铵，共7种氮源，以不加N源清水为对照(ck)。

3 结果与分析

3.1 温度对夏孢子萌发的影响

测定结果(表1)表明，夏孢子在5～35 ℃范围内均能萌发，差异性显著。适宜萌发的温度是20～30 ℃，最适萌发温度为25～28 ℃，低于5 ℃或高于35 ℃萌发率速度降低，不利孢子萌发，表明该菌夏孢子萌发最适温度为25～28 ℃。

表1 温度对夏孢子萌发的影响

3.2 湿度对孢子萌发的影响

测定结果(图1)表明，在相对湿度80%以上，随湿度增加，夏孢子萌发率逐渐上升，差异性显著。相对湿度100%时萌发率最高，低于80%夏孢子不能萌发，表明高湿是夏孢子萌发必要条件。

3.3 光照对夏孢子萌发的影响

试验结果表明，全光、全暗、半光半暗在24 h后夏孢子萌发率差异不显著，分别为18.1%、17.6%、17.5%，表明光照对夏孢子萌发没有影响。

3.4 pH对夏孢子萌发的影响

测定结果(图2)表明，pH值为3时夏孢子不能萌发，在pH值4～11范围内均可萌发。pH值为4时开始萌发，pH值为7～8时萌发率最高，达29.4%。pH值为10时萌发率显著降低，pH值为11时萌发率仅有1.4%，不利于夏孢子萌发。说明夏孢子在偏酸或偏碱条件下均不利于萌发，表明夏孢子萌发的最适pH值为7～8。

3.5 碳源对夏孢子萌发影响

测定结果(图3)显示，夏孢子在供试碳源葡萄糖、果糖、木糖、乳糖、麦芽糖、淀粉等溶液中中萌发率均比对照高，其中葡萄糖、果糖最适宜于夏孢子萌发，其次是麦芽糖,差异性显著。木糖、乳糖、淀粉溶液中萌发率持平，之间无差异性。说明碳源有利于夏孢子萌发。

3.6 氮源对夏孢子萌发影响

测定结果(图4)显示，夏孢子在氮源溶液中萌发存明显差异。在硫酸铵、氯化铵、硝酸钾等溶液中萌发率显著高于对照，达18.9%，说明这一类型的氮源有利于夏孢子萌发。磷酸铵、尿素、甘氨酸、酪氨酸等氮源萌发率低于对照，说明这一类型氮源不利于夏孢子萌发。

本试验研究表明，适宜萌发的温度是20～30 ℃，最适萌发温度为25～28 ℃。这一结论与傅俊范等[7]报道的辽宁省玉米锈菌夏孢子萌发适宜温度为20～25 ℃之间的结论存在一定差异,与赵志祥等[8]报道的南繁区南方玉米锈菌夏孢子萌发适宜温度为20～28 ℃的结论也存在差异。南方锈菌夏孢子萌发的温度范围较普通锈菌范围大，充分说明南方锈菌与普通锈菌在生物学特性方面存在差异。结合田间发生情况，河西走廊普通锈病往往发生在抽穗前后，大量发生在8月中下旬，该时期间气温相对在30 ℃左右，表明河西走廊普通锈病菌耐高温能力较强，由于地域差异是造成与辽宁省普通锈菌之间存在差异，这一点是否与病菌存在生理分化有关，还有待进一步研究。

本研究结果显示，湿度在80%以下夏孢子不能萌发，与傅俊范等[7]报道的RH在90%以下不能萌发，存在差异。分析认为这与河西走廊在玉米生长前期大气干燥，田间小气候RH较低，普通锈菌已具有抗干旱的能力，在相对湿度略低的情况下也能萌发，是否与干旱胁迫下普通锈菌抗性蛋白表达相关，需要对河西走廊玉米锈菌抗性基因定位和遗传开展研究。

从碳、氮营养对夏孢子萌发影响看，玉米普通锈菌能较好利用多种碳源，这一观点与前人研究结论相吻合。同样这一观点在田间调查也被证实，一般甜玉米发病早且重，其次为甜糯玉米，说明玉米植株含糖量高低与玉米普通锈病具有正相关性。此病菌对无机氮源的利用较好，有机氮源条件下对夏孢子萌发有一定抑制作用。因此，在生产中可以适量减少硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、硝酸钾肥的用量，适当增加有机氮肥利用，充分促进玉米植株吸收，降低或抑制夏孢子萌发，有利于对玉米普通锈病的控制。