新疆主栽玉米品種不同生育期抗螟性鑒定及評(píng)價(jià)

丁新華，王志慧，賈尊尊，付開赟 吐爾遜·阿合買提，楊 杰，郭文超

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所/新疆特殊環(huán)境微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；3.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】玉米作為我國(guó)主要的糧食作物，也是最主要的飼料來源及工業(yè)原料[1-3]。亞洲玉米螟Ostriniafurnacalis(Guenée)，屬鱗翅目螟蛾科[4]，由于其鉆蛀為害的習(xí)性而難以防治[5]。目前生產(chǎn)上對(duì)亞洲玉米螟防治最有效的手段依然化學(xué)藥劑滅除[6-8]，也都在減少化學(xué)農(nóng)藥使用[9]，而當(dāng)前僅靠生物防治中自然天敵的捕食以及病原微生物的作用等方法，并不能及時(shí)有效且徹底的防控玉米螟[10]。選擇具有抗玉米螟的品種不失為一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、有效的方法。【前人研究進(jìn)展】關(guān)于植物的抗蟲性主要與植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[11]、次生代謝物[12]、防御酶[13]、植物激素[14]等有關(guān)，目前評(píng)價(jià)玉米品種抗螟性的方法主要為田間鑒定方法和室內(nèi)鑒定方法。田間鑒定方法主要包括在田間自然感蟲或者人工接蟲的條件下調(diào)查葉片被害級(jí)別[15]或剖稈調(diào)查單株隧道長(zhǎng)度或者蛀孔數(shù)[16]；室內(nèi)鑒定方法主要包括利用玉米雄穗、花絲、心葉、玉米愈傷組織直接喂養(yǎng)、加到人工飼料或無瓊脂飼料中喂養(yǎng)幼蟲根據(jù)食葉級(jí)別、蟲糞圈系數(shù)、幼蟲體重以及組建生命表等[17]。范曉琪[18]在田間自然感蟲條件下依據(jù)蟲情指數(shù)評(píng)價(jià)山東省75個(gè)玉米品種抗螟性發(fā)現(xiàn)，不同玉米品種之間的抗蟲性存在差異，同一玉米品種不同生育時(shí)期抗蟲性也有所不同；趙士文等[19]在田間自然感蟲條件下通過剖稈調(diào)查受害率及百株蟲量評(píng)價(jià)陜西省21個(gè)玉米品種的抗螟性；高越[20]通過在玉米心葉末期和吐絲期人工接蟲法及室內(nèi)飼喂心葉法評(píng)價(jià)了轉(zhuǎn)cry1Ab基因玉米的抗螟性，均表現(xiàn)較強(qiáng)的抗性；劉燊等[21]通過飼喂3齡亞洲玉米螟幼蟲玉米花絲建立生命表的方法，發(fā)現(xiàn)京科968的花絲具有一定抗螟效果且玉米防御酶可能在花絲抗螟中發(fā)揮重要作用。【本研究切入點(diǎn)】玉米已成為農(nóng)業(yè)與畜牧業(yè)協(xié)同發(fā)展的重要支柱作物[22]，其已連續(xù)多年大面積連片種植，而現(xiàn)有玉米螟防控措施主要集中在農(nóng)業(yè)防治、物理防治、生物防治及化學(xué)防治等措施，尚未見新疆荒漠綠洲主要玉米品種的抗螟性水平鑒定與評(píng)價(jià)。需研究主栽玉米品種不同生育期抗螟性鑒定及評(píng)價(jià)。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用食葉級(jí)別法、剖稈調(diào)查法及幼蟲體重評(píng)價(jià)方法，鑒定評(píng)價(jià)新疆19個(gè)主栽玉米品種不同時(shí)期的抗螟水平，為制訂和實(shí)施玉米害蟲科學(xué)有效的綜合治理措施提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

田間抗螟性評(píng)價(jià)在烏魯木齊市新市區(qū)安寧渠鎮(zhèn)新疆農(nóng)科院綜合試驗(yàn)場(chǎng)(N：39°20′51″，E：76°15′33″)。在47個(gè)主栽品種抗蟲性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上[23]，以丹340作為高感(HS)水平的對(duì)照品種，重點(diǎn)對(duì)19個(gè)品種開展抗螟性系統(tǒng)鑒定評(píng)價(jià)。表1

表1 新疆主栽玉米田間抗螟性評(píng)價(jià)試驗(yàn)供試品種Table 1 Overview of the tested varieties of corn borer resistance evaluation test in Xinjiang main corn

1.2 方 法

1.2.1 鑒定評(píng)價(jià)

1.2.1.1 食葉級(jí)別法

采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[15](NY/T 1248.5-2006玉米抗病蟲性鑒定技術(shù)規(guī)范第5部分：玉米抗玉米螟鑒定技術(shù)規(guī)范)。各供試品種采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每小區(qū)長(zhǎng)10 m，寬5 m，株距×行距為0.2 m×0.6 m，種植密度為5 558 株/hm2，小區(qū)外圍種植隔離帶。于2020年4月25日播種，常規(guī)栽培管理，全生育期不噴施殺蟲劑。于心葉末期調(diào)查第1代玉米螟危害各品種的花葉株數(shù)和被害級(jí)別。

1.2.1.2 幼蟲體重評(píng)價(jià)法

采用何康來等[24]方法，飼料制作稍有改動(dòng)。待供試品種長(zhǎng)至心葉末期時(shí)，從頂端處往下剪約10 cm的莖稈，并剔除周圍的葉，剪下的莖稈分別放于冰箱中，48 h之后用永和YH9008型絞碎機(jī)磨成漿狀待用。采用人工飼料作為供試飼料，將該飼料分為兩類，一類作為對(duì)照飼料，不改變?nèi)魏纬煞郑涣硪活愖鳛樘幚盹暳希瑢暳现械挠衩追塾霉┰囉衩锥挐{替代。將每份測(cè)試飼料分裝于24 孔的培養(yǎng)板，接亞洲玉米螟初孵幼蟲1頭/孔，每一處理重復(fù)3次，放入人工氣候箱中飼養(yǎng)，溫度 27℃ ±1℃，相對(duì)濕度75% ±5%，光周期 L∶D =16 h∶8 h。經(jīng)過7 d分別檢查和記錄活蟲數(shù)及蟲重。

1.2.1.3 剖稈調(diào)查法

待玉米成熟后剖稈調(diào)查玉米螟危害莖稈部位的平均單株蛀孔數(shù)及平均單株隧道長(zhǎng)度。

1.2.2 抗螟性鑒定標(biāo)準(zhǔn)

1.2.2.1 食葉級(jí)別法鑒定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1248.5-2006[15]中的評(píng)價(jià)體系對(duì)心葉末期調(diào)查1代玉米螟危害情況。按以下描述記載玉米螟食葉級(jí)別，計(jì)算玉米螟對(duì)各鑒定品種葉片危害程度的平均值，根據(jù)食葉級(jí)別的平均值，劃分各鑒定材料的蟲害級(jí)別，評(píng)價(jià)抗蟲性。表2，表3

表2 玉米螟對(duì)心葉危害程度的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Grading standard of corn borer damage to heart leaves

表3 按食葉級(jí)別評(píng)定抗螟性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Grading standards for assessing resistance to stem borers according to the level of eating leaves

食葉級(jí)別采用9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分，根據(jù)食葉級(jí)別的平均值，劃分各鑒定材料的蟲害級(jí)別及抗性水平計(jì)算各品種的食葉級(jí)別:

平均食葉級(jí)別=

當(dāng)敏感對(duì)照材料達(dá)到相應(yīng)蟲害級(jí)別(7～9級(jí))，抗玉米螟材料鑒定為有效。

1.2.2.2 幼蟲體重評(píng)價(jià)法鑒定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《玉米抗螟性鑒定方法與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[24]以對(duì)照與各個(gè)鑒定品種的蟲重計(jì)算抗性指數(shù)，并根據(jù)抗性指數(shù)確定抗性級(jí)別：高抗(HR)抗性指數(shù)<0.29；抗(R)抗性指數(shù)0.30～0.49；中抗(MR)抗性指數(shù)0.50～0.69；感蟲(S)抗性指數(shù)0.70～0.89；高感(HS)抗性指數(shù)>0.9。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用 Microsoft office Excel 2010、IBM SPSS 22.0 進(jìn)行處理，各處理間數(shù)據(jù)采用Duncan方差分析多重比較，綜合比較不同品種的抗螟性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆19個(gè)主栽玉米品種心葉期抗螟性評(píng)價(jià)

2.1.1 食葉級(jí)別法鑒定

研究表明，高感對(duì)照品種丹340蟲害級(jí)別為7級(jí)，抗螟(玉米螟)性水平鑒定試驗(yàn)有效。其中KWS1553、新玉57號(hào)平均食葉級(jí)別均為2.9，蟲害級(jí)別達(dá)1級(jí)，2個(gè)供試玉米品種在心葉期均表現(xiàn)出高抗(HR)水平；KWS6333、KWS3376、先玉335平均食葉級(jí)別分別為3.9、4.1及4.7，蟲害級(jí)別均為3級(jí)，3個(gè)供試玉米品種在心葉期達(dá)到抗(R)性水平；KWS9384、新玉59號(hào)、鄭單958、五谷631、新玉69號(hào)、新玉108號(hào)、KWS2564、五谷310、新玉52號(hào)、新玉54號(hào)，蟲害級(jí)別均為5級(jí)，10個(gè)供試玉米品種在心葉期達(dá)到中抗(MR)水平；新玉47號(hào)、先玉987、五谷568、九圣禾235平均食葉級(jí)別均大于7，蟲害級(jí)別為7級(jí)，在心葉期表現(xiàn)感蟲(S)水平。表4

表4 基于食葉級(jí)別法的新疆19個(gè)主栽玉米品種心葉期抗螟性評(píng)價(jià)Table 4 Evaluation of borer resistance of Xinjiang main maize varieties based on foliar feeding grade method

2.1.2 幼蟲體重評(píng)價(jià)法鑒定

研究表明，19個(gè)供試主栽玉米品種抗玉米螟水平方面存在顯著性差異(P<0.05)。KWS1553、先玉335、新玉57號(hào)、KWS6333抗性指數(shù)依次為0.11、0.13、0.24、0.27，均表現(xiàn)高抗(HR)水平，其蟲重值無顯著性差異(P>0.05)，且KWS1553(0.000 77 g)<先玉335(0.000 89 g)<新玉57號(hào)(0.001 64 g)0.05)，九圣禾235最低為57.20%，新玉47號(hào)存活率最高，達(dá)94.44%；此外，新玉108號(hào)、五谷310、新玉52號(hào)、KWS9384、KWS2564表現(xiàn)為抗性(R)水平，新玉69號(hào)、新玉54號(hào)、KWS3376、鄭丹958、五谷631、新玉59號(hào)則為中抗(MR)水平。表5

表5 基于幼蟲體重評(píng)價(jià)法的新疆19個(gè)主栽玉米品種心葉期抗螟性評(píng)價(jià)Table 5 Evaluation of borer resistance of Xinjiang main maize varieties based on feeding method

2.2 19個(gè)主栽玉米品種蠟熟期抗螟性評(píng)價(jià)

研究表明，在平均單株蛀孔數(shù)方面，敏感對(duì)照品種丹340莖稈為1.06個(gè)/株，與新玉57號(hào)無顯著性差異(P>0.05)；平均單株蛀孔數(shù)最少的則是新玉108號(hào)(0.03個(gè)/株)、五谷631(0.05個(gè)/株)、五谷310(0.08個(gè)/株)，且與其他供試品種存在顯著差異(P<0.05)；其次是KWS6333、新玉52號(hào)、KWS9384，平均單株蛀孔數(shù)為0.09、0.1和0.13個(gè)/株。新玉108號(hào)、五谷631、五谷310在玉米成熟期的抗螟性較其他供試品種表現(xiàn)最好，而品種新玉57號(hào)在玉米成熟期抗螟性表現(xiàn)最差。

平均單株隧道長(zhǎng)度，敏感對(duì)照品種丹340最大，為4.96 cm/株，與供試玉米品種存在顯著差異(P<0.05)。新玉108號(hào)、五谷631、KWS6333、鄭單958分別為0.04、0.04、0.12和0.16 cm/株，五谷310、新玉47號(hào)、先玉987、KWS9384、KWS2564的平均單株隧道長(zhǎng)度則分別為0.27、0.27、0.30、0.38和0.39 cm/株；平均單株隧道長(zhǎng)度最長(zhǎng)的是新玉57號(hào)，為3.06 cm/株。新玉108號(hào)、五谷631、KWS6333、鄭單958在玉米成熟期抗螟性表現(xiàn)較好，新玉57號(hào)在玉米成熟期抗螟性表現(xiàn)最差。

綜合平均單株蛀孔數(shù)及平均單株隧道長(zhǎng)度，玉米蠟熟期抗螟性較好的是新玉108號(hào)、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958，而新玉57號(hào)抗螟性較差。圖1

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示鄧肯氏多重比較法檢驗(yàn)，P<0.05 水平差異顯著

圖2 新疆19個(gè)主栽玉米品種平均單株隧道長(zhǎng)度變化Fig.2 Column chart of average tunnel length per plant of 19 main maize varieties in Xinjiang

3 討 論

玉米品種間的抗螟性存在明顯差異，同一品種不同生育時(shí)期的抗螟性也不盡相同[25]。在玉米心葉末期通過田間及室內(nèi)鑒定方法對(duì)新疆19個(gè)主栽玉米品種進(jìn)行了抗螟性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)KWS1553、新玉57號(hào)均達(dá)高抗(HR)，而新玉47號(hào)、先玉987、五谷568、九圣禾235則均為感(S)及高感(HS)，其余品種為抗性(R)及中抗(MR)。在玉米成熟期通過剖稈調(diào)查其莖稈平均單株蛀孔數(shù)及平均單株隧道長(zhǎng)度發(fā)現(xiàn)抗螟性較好的是新玉108號(hào)、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958，新玉57號(hào)抗螟性最差，這與心葉末期得出的結(jié)果不一致，在評(píng)價(jià)玉米品種抗螟性時(shí)不能只關(guān)注玉米前期抗螟性，還應(yīng)關(guān)注其他不同生育期的抗螟性[26]。KWS1553、新玉108號(hào)、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958抗螟性較好。

玉米抗蟲性是多種因素相互作用的結(jié)果，不能只依賴于一種鑒定方法[18]。田間及室內(nèi)鑒定的結(jié)果來看，2種方法的檢測(cè)結(jié)果基本一致，但個(gè)別玉米品種的檢測(cè)結(jié)果有一定的出入：其中KWS6333、先玉335在感蟲法抗螟性評(píng)價(jià)中僅達(dá)抗性水平(R)，但在飼喂法抗螟性評(píng)價(jià)中達(dá)高抗水平(HR)；品種KWS3376在感蟲法抗螟性評(píng)價(jià)中達(dá)抗性水平(R)，但在飼喂法抗螟性評(píng)價(jià)中僅達(dá)中抗水平(MR)；品種新玉108號(hào)、KWS9384、新玉52號(hào)、五谷310、KWS2564在感蟲法抗螟性評(píng)價(jià)中僅達(dá)中抗水平(MR)，但在飼喂法抗螟性評(píng)價(jià)中達(dá)抗性水平(R)；新玉47號(hào)、先玉987、五谷568在感蟲法抗螟性評(píng)價(jià)中僅達(dá)感蟲水平(S)，但在飼喂法抗螟性評(píng)價(jià)中達(dá)高感水平(HS)，可能與2種鑒定方法的調(diào)查及鑒定標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，田間感蟲法是通過玉米螟食葉級(jí)別來劃分品種的蟲害級(jí)別，以此評(píng)價(jià)抗蟲性，而飼喂法則是通過對(duì)照與各品種的蟲重計(jì)算抗性指數(shù)，以此評(píng)價(jià)抗性級(jí)別。不同的鑒定方法可能對(duì)鑒定結(jié)果有一定影響，錢海濤等[27]對(duì)玉米螟食葉級(jí)別法、顯色反應(yīng)法、蟲糞圈法3種主要玉米抗螟性快速檢測(cè)方法的效果進(jìn)行了比較，結(jié)果基本一致。同樣的也可能與調(diào)查及處理對(duì)象有關(guān)，郭井菲等[17]指出莖稈機(jī)械強(qiáng)度、外表皮厚度、節(jié)間基環(huán)長(zhǎng)度對(duì)植株抗螟性都有影響，但在飼喂法中可能規(guī)避了這些影響因子，使得評(píng)價(jià)結(jié)果略有差異。

4 結(jié) 論

心葉期抗螟性最好的是KWS1553，其平均食葉級(jí)別為2.9，幼蟲存活率為33.33%，幼蟲重為0.000 77 g，達(dá)高抗(HR)水平；成熟期抗螟性表現(xiàn)最好的是新玉108，平均單株蛀孔數(shù)、平均單株隧道長(zhǎng)分別為0.03個(gè)/株、0.04 cm/株。品種KWS1553、新玉108號(hào)、五谷631、五谷310、KWS6333、鄭單958苗期及成熟期抗螟性較好，而新玉57號(hào)苗期抗螟性達(dá)高抗水平，成熟期抗螟性則較差，生產(chǎn)上可優(yōu)先選擇種植抗螟較優(yōu)的品種，同時(shí)避免感蟲及高感品種的種植，可在一定程度上實(shí)現(xiàn)玉米螟的自然控制，并減少化學(xué)農(nóng)藥施用。