代玉立，甘　林，滕振勇，石妞妞，阮宏椿，杜宜新，廖　蕾，陈福如，杨秀娟

(1 福建省农业科学院 植物保护研究所，福建省作物有害生物监测与治理重点实验室，福建 福州 350013；2 福建省种子管理总站，福建 福州 350001；3 福建农林大学 植物保护学院，福建 福州 350002)

玉米小斑病是世界上重要的玉米病害，广泛发生在热带湿润和亚热带地区，如美国东南部、印度部分地区、拉丁美洲、欧洲、亚洲部分地区[1]。近年来，由于受全球气候变化、栽培制度改变以及病原菌致病力变异等因素的影响，该病在我国玉米产区的发病情况逐年加重，至今发生的省份已达30个，主要发生在气候温暖湿润的夏玉米种植地区，河北中南部地区及河南、山东、辽宁、山西南部、陕西、安徽、江苏等地为病害常发区[2]。玉米小斑病由异旋孢腔菌(Cochliobolusheterostrophus)侵染引起，病菌分生孢子能随雨水和气流传播，主要为害玉米的叶片，也为害玉米的叶鞘、苞叶和果穗，发病严重时可使叶片布满病斑而枯死，果穗腐烂，在一些玉米产区轻者减产10%～20%，重者减产30%～80%，甚至绝收[3-5]。

根据病菌对含有不同细胞质玉米品种的侵染反应，玉米小斑病菌目前被划分为O、T、C和S共4个生理小种，其中O小种是我国的优势小种[6]。玉米小斑病菌属异宗配合真菌，有无性生殖和有性生殖2种方式，自然条件下存在2种交配型，为了适应外界环境条件和品种抗性的改变，玉米小斑病菌的致病力也在不断地发生变异[7]。有研究表明，玉米小斑病菌在不同细胞质玉米幼苗上连续侵染后其致病力水平会显著提高[8-9]。因此研究玉米小斑病菌的致病性分化，不但有助于玉米抗病品种的选育，也可为病菌毒性监测奠定基础。目前国内外关于玉米小斑病菌的致病力分化以及引起其致病力分化的因素研究较少，尤其是福建地区玉米小斑病菌致病力分化研究尚未见报道。本研究对从福建省7个地区21个县(市)分离和纯化的298株玉米小斑病菌进行致病力分化研究，明确病菌群体的致病力水平，探究致病力分化与菌株地理来源、品种互作的关系，筛选致病力强的菌株和抗病性好的玉米品种，以期为病害的预测预报和防治提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　材　料

供试菌株：2014-2015年从福建省南平、三明、宁德、龙岩、福州、漳州和莆田7个地区21个县(市)的玉米种植地采集感染玉米小斑病的玉米叶片，单孢分离纯化玉米小斑病菌,保存于-20 ℃冰箱中备用。从分离获得的玉米小斑病菌中选取298个菌株(漳州59株、福州60株、南平75株、三明32株、宁德30株、莆田28株和龙岩14株)作为试验菌株，其中福州的60个菌株中有30个菌株来自玉米试验地连作田，30个菌株来源于非连作田。

玉米品种：供试的11个甜或糯主栽玉米品种为闽甜4号、‘上品’、粤甜16、榕甜1号、鲜玉糯4号、美玉8号、粤甜22、红玉2号、京科糯2000、农科玉368和永珍7号，由福建省种子管理总站提供。

1.2　方　法

1.2.1病菌孢子悬浮液的制备将供试菌株在PDA培养基上于28 ℃培养7 d，用无菌水洗下培养基表面的孢子，用双层无菌纱布滤除菌丝后，用无菌水配制成5×105mL-1的孢子悬浮液，备用。

1.2.2玉米苗的种植在温棚内采用营养土育苗，待各品种玉米苗长至3叶1心时，移栽至大小为12 cm×15 cm×15 cm(底径×高×口径)的黑色营养袋中，每袋种植玉米苗2株，正常肥水管理。

1.2.3玉米小斑病菌的人工喷雾接种待玉米苗生长至5～6叶时，用上述病菌孢子悬浮液对感病品种上品玉米植株进行喷雾接种，每盆约喷30 mL，接种后的玉米植株用塑料薄膜覆盖保湿处理24 h，保持温棚内发病环境温度在22～32 ℃，相对湿度在80%以上，每处理接种4～5盆，每盆2株，重复3次。

统计玉米小斑病菌对上品玉米品种的病情指数，分析不同地区及不同田块菌株致病力的差异，从中筛选具有较强致病力的菌株，然后进行其他玉米品种的接种试验，方法同上品。

1.2.4病情调查及菌株致病力评价接种玉米小斑病菌7 d后，参照玉米小斑病病叶分级标准[10]，逐株调查玉米展开叶片的发病情况，记录病情级别，计算病情指数(Disease index,DI)。依据DI判定菌株致病力：DI≥55为强致病力(high pthogenicity，HP)，35

1.3　数据分析及区间分布图制作

采用Microsoft Excel 2007和DPS V6.85数据处理工作平台进行试验数据统计，并将病菌群体的病情指数从高到低分成不同区间，统计病情指数在各个区间的菌株数占整个群体的频率，即出现频率。出现频率=该(类型)区间菌株数/总菌株数×100%。

以病情指数值为X轴，相应的出现频率为Y轴，绘制病菌群体的病情指数分布图。

2　结果与分析

2.1　福建省玉米小斑病菌的致病力

从图1可知，供试菌株的致病力表现出明显差异，以上品玉米品种为例，供试菌株对其病情指数为13.50～80.95，平均为49.49。致病力最强菌株(MH141)的病情指数约是致病力最弱菌株(XY144)的6倍。将供试菌株的病情指数值分成13个区间，每个区间菌株出现的频率分布呈现拟正态分布。4075时，菌株出现频率均低于2%，表明福建省玉米小斑病菌出现了明显的致病力分化。

图1　福建省玉米小斑病菌菌株在上品玉米品种上病情指数的频率分布Fig.1　Frequency distribution of disease indexes of C.heterostrophus isolates to corn variety ‘Shangpin’ in Fujian

2.2　福建省不同地区玉米小斑病菌的致病力

根据298个菌株对上品玉米品种的致病力测定结果，可将其致病力划分为3种类型，其中表现为强致病力、中等致病力和弱致病力的菌株分别有89，189和20个，分别占供试菌株总数的29.87%,63.42%和6.71%，中等致病力菌株占优势。不同地区菌株及同一地区不同菌株的致病力存在显著差异，以福州地区菌株的致病力最强，其平均病情指数显著或极显著高于三明、漳州、莆田地区(表1)。各地区菌株致病力在强、中、弱水平上均有不同程度的频率分布，其中强致病力菌株出现的频率以福州地区最高，为51.67%，龙岩地区次之，三明地区最低，弱致病力菌株在各地区的出现频率均较低，说明菌株致病力强弱与其地区来源有一定关系(表1)。

2.3　福州地区连作田与非连作田玉米小斑病菌的致病力

从表2可知，来自福州地区连作田与非连作田的菌株之间致病力存在明显差异。来自连作田的菌株对上品的病情指数介于41.88～80.95，平均值为56.61，而来自非连作田菌株的病情指数在24.24～71.43，平均值为51.24。在致病力强、中、弱频率分布上，连作田强致病力菌株出现频率最高，且未出现弱致病类型，表明来自连作田的菌株具有更强的致病力。

表1　福建省不同地区玉米小斑病菌的致病力Table 1　Pathogenicity of C.heterostrophus from different regions in Fujian

注：同列数据后标不同大、小写字母表示经Duncan’s新复极差法检验分别在P<0.01和P<0.05水平上的差异显著性。表2同。

Note:Different uppercase and lowercase letters indicate significant difference according to Duncan’s new multiple-range test at the significance levels ofP<0.01 andP<0.05,respectively.The same for Table 2.

表2　福州地区连作田与非连作田玉米小斑病菌的致病力Table 2　Pathogenicity of C.heterostrophus from continuous cropping fields and normal rotation cropping fields in Fuzhou

2.4　玉米小斑病菌在不同玉米品种上的致病力

选用对上品具有较强致病力的15个菌株接种其他供试玉米品种，其致病力结果见表3。

表3　15个玉米小斑病菌菌株对11个玉米品种的致病力Table 3　Pathogenicity of 15 C.heterostrophus isolates to 11 corn varieties

注：HP.强致病力;MP.中等致病力;WP.弱致病力。

Note:HP.High pathogenicity;MP.Middle pathogenicity;WP.Weak pathogenicity.

表3表明，供试菌株对11个玉米品种的平均病情指数在48.40～68.97，菌株之间致病力差异较为明显，以菌株MH141和JY142的致病力较强，其中菌株MH141对除永珍7号外的其他供试玉米品种均表现为强致病力，菌株JY142对11个供试玉米品种均表现为强致病力；而菌株ZN159和LH151的致病力在参试的11个玉米品种间出现了明显的分化，如ZN159对榕甜1号表现弱致病力，对闽甜4号、粤甜16、永珍7号、美玉8号、鲜玉糯4号、京科糯2000表现为中等致病力，而对上品、粤甜22、红玉2号和农科玉368表现为强致病力。上述结果表明，不同菌株、甚至同一菌株在不同品种上的致病力均表现出丰富的多样性。各品种间的抗性也表现出较大的差异，其中以榕甜1号和永珍7号对玉米小斑病菌的抗病性相对较强，平均病情指数分别为46.94和50.68，而红玉2号、京科糯2000、粤甜22号、上品抗病性较差，平均病情指数均在60以上。

3　讨　论

病菌的致病性与品种的抗病性两者是相互制约的，病菌致病性的表达通常与寄主的抗侵入和抗扩展两种反应有关[11]。陆宁海等[12]基于病菌侵染玉米的病斑型分析发现，来自河南新乡地区的不同玉米小斑病菌株对不同细胞质玉米品种存在明显的致病力差异。陕西省玉米小斑病菌O小种不同菌株在不同玉米自交系上也有致病力分化现象，测定的弱致病力菌株病斑长度在3 mm以下，强致病力菌株的病斑长度大于8 mm[13]。本研究参照前人的病叶分级标准[10]进行病情指数分析，结果表明，来自福建省7个玉米生产地区的玉米小斑病菌出现了明显的致病力分化，其中表现为强致病力、中等致病力和弱致病力的菌株各占供试菌株总数的29.87%，63.42%和6.71%，以中等致病力菌株占优势。不同地区的菌株及同一地区的不同菌株致病力有较大差异，其致病力强弱与其地区来源有一定的关系，这与陆宁海等[12]的研究结果相似。7个地区中，以福州地区菌株致病力较强，且从玉米试验地连作田(每年玉米连作两季，连续连作6年)采集的菌株致病力明显高于从非连作田采集的菌株，预示着在有玉米小斑病发生的条件下，玉米地的连作有加速病菌致病力变异或增强其致病力的风险。

选用对上品玉米品种具有较强致病力的15个菌株接种不同玉米品种发现，不同菌株、甚至同一菌株对不同玉米品种的致病力均表现出丰富的多样性，表明玉米小斑病菌致病力分化具有普遍性和多样性，这种病原菌与寄主间互作的多样性在烟草根黑腐病菌[14]、稻曲病菌[15]、小麦赤霉病菌[16]、油菜黑茎病[17]、稻瘟病菌[18-19]和苦瓜枯萎病菌[20]的研究中已有相关报道。本研究供试的298个菌株中，菌株MH141和JY142致病力较强，其对供试的所有玉米品种基本上均表现为强致病力，可作为玉米品种抗性选育、玉米小斑病寄主与病原物互作研究的菌种资源。玉米小斑病菌寄主范围较广，除玉米之外，还能侵染水稻、虎尾草、白茅、狗尾草、蟋蟀草等20多种禾本科植物[21]，玉米小斑病菌致病力分化是否与病菌的寄主来源有关，有待进一步研究。

利用玉米品种的抗病性是病害有效防治的基础。目前已知的玉米品种对玉米小斑病菌的抗性有两种，即病斑数抗性和病斑型抗性，前者一般是数量遗传，可能是多基因显性控制，后者是质量遗传，由一个或两个隐性基因控制[22]。尽管目前尚未发现对玉米小斑病的免疫品种，但已有研究证实，玉米品种之间确实存在对该病害抗性的差别[23-24]，并在一些抗病材料中鉴定出与抗性相关的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)[25-26]。在本研究中，用不同菌株接种不同玉米品种后，各品种抗性程度从低至中度不等，表明供试的11个主栽玉米品种对玉米小斑病的抗性应属多基因控制的数量遗传抗性，其中以榕甜1号、永珍7号抗病性较强，其余品种抗病性较差，这些抗病性较差的品种在玉米的安全生产上应做好病害预防工作。福建省温暖潮湿的气候环境条件特别适宜玉米小斑病的发生[27]，而感病品种大面积连作将会对小斑菌的生长与侵染形成一种极为有利的条件，从而可能加速田间菌源积累及病菌毒性变异，引发小斑病的流行。玉米小斑病由气流和雨水传播病害，监测该病原菌群体间致病力的变化动态，开展病害的预测预报和玉米品种抗病性研究，探索延缓病菌寄生适合度提高的有效措施，对减轻病害的发生和发展仍具有重要的现实意义。

[参考文献]

[1]Zwonitzer J C,Coles N D,Krakowsky M D,et al.Mapping resistance quantitative trait loci for three foliar diseases in a maize recombinant inbred line population-evidence for multiple disease resistance [J].Phytopathology,2010,100:72-79.

[2]王晓鸣,石洁,晋齐鸣,等.玉米病虫害田间手册: 病虫害鉴别与抗性鉴定 [M].北京：中国农业科学技术出版社,2010:7-10.

Wang X M,Shi J,Jin Q M,et al.Manual of corn diseases and insect pests:identification of plant diseases and insect pests and resistance appraisal [M].Beijing:China Agricultural Science and Technology Press,2010:7-10.

[3]陈利锋,徐敬峰.农业植物病理学 [M].北京：中国农业出版社,2007:185-189.

Chen L F,Xu J F.Agricultural phytopathology [M].Beijing:China Agricultural Press,2007:185-189.

[4]王晓鸣,晋齐鸣,石洁,等.玉米病害发生现状与推广品种抗性对未来病害发展的影响 [J].植物病理学报,2006,36(1):1-11.

Wang X M,Jin Q M,Shi J,et al.The status of maize diseases and the possible effect of variety resistance on disease occurrence in the future [J].Acta Phytopathol Sinica,2006,36(1):1-11.

[5]孙常刚.玉米小斑病的发生与防治 [J].安徽农学通报,2012,18(1):108-109.

Sun C G.Occurrence and control of corn southern leaf blight [J].Anhui Agricultural Sciences Bulletin,2012,18(1):108-109.

[6]赵聚莹,蒋晓丽,贾海民,等.黄淮海地区玉米小斑病菌生理小种鉴定与评价 [J].河北农业科学,2012,16(9):47-49.

Zhao J Y,Jiang X L,Jia H M,et al.Identification and evaluation of physiological races ofBipolarismaydisin Huanghuai-hai region [J].Journal of Hebei Agricultural Sciences,2012,16(9):47-49.

[7]Turgeon B G,Bohlmann H,Ciuffetti L M,et al.Cloning and analysis of the mating type genes fromCochliobolusheterostrophus[J].Mol Gen Genet,1993,238:270-284.

[8]刘国胜,黄梧芳.玉米小斑病菌(Drechsleramaydis)相对寄生适合度属性变化的初步研究 [J].河北农业大学学报,1987,10(3):27-35.

Liu G S,Huang W F.Preliminary study on the variation of relative parasitic fitness attributes ofDrechsleramaydis[J].Journal of Agricultural University of Hebei,1987,10(3):27-35.

[9]邓福友,黄梧芳.玉米小斑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.

[10]中华人民共和国农业部.NY/T 1248.2-2006玉米抗病虫性鉴定技术规范第2部分：玉米抗小斑病鉴定技术规范 [S].北京：中国标准出版社,2006.

Ministry of Agriculture of the People’s Republic of China.NY/T 1248.2-2006Rules of evaluation of maize for resistance to pests Part 2:rule for evaluation of maize for resistance to southern corn leaf blight [S].Beijing:Standard Press of China,2006.

[11]白金铠,宋佐衡,陈捷,等.玉米病害的病菌变异与抗病品种选育 [J].玉米科学,1994,2(1):67-72.

Bai J K,Song Z H,Chen J,et al.A review of the pathogenic variation of corn diseases and breeding of resistant cultivars [J].Maize Science,1994,2(1):67-72.

[12]陆宁海,吴利民,郎剑锋,等.新乡地区玉米小斑病菌小种群体结构及致病性分析 [J].河南科技学院学报(自然科学版),2016,44(1):23-27.

Lu N H,Wu L M,Lang J F,et al.Analysis on population structure and pathogenic and pathogenicity differentiation ofBipolarismaydisin Xinxiang [J].Journal of Henan Institute of Science and Technology(Nat Sci Ed),2016,44(1):23-27.

[13]李玥仁,商鸿生,胡必德.陕西省玉米小斑病菌致病性分化研究 [J].植物保护学报,1993,20(1):90-98.

Li Y R,Shang H S,Hu B D.Pathogenic specialization ofBipolarismaydisin Shaanxi province [J].Journal of Plant Protection,1993,20(1):90-98.

[14]窦彦霞,李兰,彭雄,等.烟草根黑腐病菌致病力分化及品种抗性差异研究 [J].植物病理学报,2012,42(6):645-648.

2011年9月17日，纽约爆发了“占领华尔街”的抗议浪潮，10月15日席卷全球80多个国家和地区，950多个城市相继爆发抗议银行大公司贪婪和财政紧缩政策的示威游行。抗议者的主要口号是“99%vs1%”，意指1%的金融寡头掠夺了其余99%的美国人的财富，他们指责美国政府将本应该用于社会保障的纳税人的钱去救助面临破产的华尔街，此次抗议表明民众对美国政府的失望和不满已经积累到了一定的地步。

Dou Y X,Li L,Peng X,et al.Pathogenicity differentiation ofThielaviopsisbasicolaand resistance difference of tobacco against black root rot [J].Acta Phytopathol Sinica,2012,42(6):645-648.

[15]李燕,于俊杰,刘永锋,等.稻曲病菌产孢能力及致病力测定 [J].中国农业科学,2012,45(20):4166-4177.

Li Y,Yu J J,Liu Y F,et al.Determination of sporulation and pathogenicity ofUstilaginoideavirens[J].Scientia Agricultura Sinica,2012,45(20):4166-4177.

[16]徐飞,杨共强,王俊美,等.河南省小麦赤霉病菌种群组成及致病力分化 [J].植物病理学报,2016,46(3):294-303.

Xu F,Yang G Q,Wang J M,et al.Composition and variation in aggressiveness ofFusariumpopulationscausing wheat head blight in Henan province [J].Acta Phytopathol Sinica,2016,46(3):294-303.

[17]Hao L,Song P,Huangfu H,et al.Genetic diversity and differentiation ofLeptosphaeriabiglobosaon oilseed rape in China [J].Phytoparasitica,2015,43(2):1-11.

[18]Li J B,Lu L,Jia Y L,et al.Characterization of field isolates ofMagnaportheoryzaewith mating type,DNA fingerprinting,and pathogenicity assay [J].Plant Disease,2016,100(2):298-303.

[19]Onaga G,Wydra K D,Koopmann B,et al.Population structure,pathogenicity and mating type distribution ofMagnaportheoryzaeisolates from East Africa [J].Phytopathology,2015,105(8):1137-1145.

[20]Chen Z D,Huang R K,Li Q Q,et al.Development of pathogenicity and AFLP to characterizeFusariumoxysporumf.sp.Momordicaeisolates from bitter gourd in China [J].Journal of Phytopathology,2015,163(3):202-211.

[21]吴全安,梁克恭.玉米小斑病菌寄主范围的研究 [J].植物病理学报,1984,14(2):79-86.

Wu Q A,Liang K G.Host range ofHelminthosporiummaydisNish et Miyake [J].Acta Phytopathol Sinica,1984,14(2):79-86.

[22]方中达.植物病理研究方法 [J].北京：中国农业出版社,2007.

Fang Z D.Plant pathology research methods [J].Beijing: China Agriculture Press,2007.

[23]邢光耀,杜学林.不同玉米品种对小斑病和弯孢霉叶斑病的抗病性分析 [J].西北农业学报,2006,15(1):75-78.

Xing G Y,Du X L.Analysis on disease resistance of different corn varieties to the southern leaf blight and curvalaria leaf spot of corn [J].Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica,2006,15(1):75-78.

[24]赵聚莹,屈振刚,贾海民,等.不同玉米品种对小斑病强致病力菌的抗病性检测 [J].河北农业科学,2010,14(9):66-67.

Zhao J Y,Qu Z G,Jia H M,et al.Detection of resistance of maize varieties to virulent strain of southern leaf blight [J].Journal of Hebei Agricultural Sciences,2010,14(9):66-67.

[25]Zwonitzer J,Bubeck D M,Bhattramakki D,et al.Use of selection with recurrent backcrossing and QTL mapping to identify loci contributing to southern leaf blight resistance in a highly resistant maize line [J].Theor Appl Genet,2009,118:911-925.

[26]Belcher A R,Zwonitzer J C,Cruz J S,et al.Analysis of quantitative disease resistance to southern leaf blight and of multiple disease resistance in maize,using near-isogenic lines [J].Theor Appl Genet,2012,124:433-445.

[27]Dai Y,Yang X,Gan L,et al.First report of southern leaf blight caused byCochliobolusheterostrophuson corn (ZeamaysL.) in Fujian province,China [J].Plant Disease,2016,100(8):1781.