玉米穗腐病籽粒抗性與穗軸抗性的相互影響研究

王 思

（葫蘆島市現代農業發展服務中心，遼寧葫蘆島 125000）

0 引言

玉米是我國十分重要的一種農作物，穗腐病是影響玉米產值的核心病害，由于玉米穗腐病的防治難度相對較高，所以要對玉米的抗病機制進行分析，以此為玉米穗腐病的防治提供更多參考。對玉米穗腐病的籽粒、穗軸抗性相互之間的影響情況進行分析，從全新的角度提高對玉米穗腐病的認知。

1 玉米穗腐病綜述

玉米穗腐病是玉米種植期間的常見真菌性病害，致病菌數量多達幾十種，因此玉米穗腐病的防治難度相對較高，很多國家都在對玉米穗腐病進行分析。從學者裴冬麗、郭成等人的研究中發現，禾谷以及輪枝鐮孢屬于優勢菌種，這兩種鐮孢的玉米穗腐病致病率最高。葫蘆島種植玉米期間較為常見的致病菌為擬輪枝鐮孢，該鐮孢不僅能夠引發玉米穗腐病，導致玉米產量降低，還可以產生伏馬毒素等真菌毒素，因此擬輪枝鐮孢往往能夠給食品、飼料行業帶來嚴重的食品安全隱患。除此之外，擬輪枝鐮孢還是根腐病等病害的主要致病菌，玉米秸稈還田會導致各種病原菌在土壤中大量聚集，當病原菌在土壤中積累到一定程度后，就會導致玉米穗腐病的大規模流行。染病玉米果穗頂將會變色，并隨著時間推移而逐漸腐爛。病穗苞葉與果穗將會緊密相連并在兩者之間生成霉層以及病菌子囊殼。

國內在對玉米穗腐病進行前期研究時，所分析的抗病遺傳主要為籽粒抗性，而在農業機械化的發展下，很多人發現病原菌不僅能夠直接入侵玉米籽粒，穗軸同樣是導致玉米穗腐病的一種主要途徑。很多學者在對其進行分析后，都發現了穗軸抗性與籽粒抗性存在著不同的抗性機制。玉米穗軸不僅是承載源端物質的重要通道，還是促進籽粒發育的核心載體。穗軸與籽粒相互之間的維管束通道可以讓病原菌在穗軸與籽粒間相互浸染。對玉米穗腐病中的籽粒、穗軸抗性進行研究，以此來分析兩種抗性是否具有一致性，若能在分析中發現全新的抗病機制，就可為玉米穗腐病的防治提供更多理論上的幫助。

2 抗性影響試驗材料與方法

2.1 材料與試驗方法

試驗的主要材料為兩個群體，其一為RIL群體，該群體共有233個家系，主要來源于高抗穗腐病玉米自交系BT-1以及高感自交系502，其二是骨干自交系關聯群體。試驗階段采用玉米穗腐病的病原菌為擬輪枝鐮孢。試驗所采用的方式為常規的田間試驗，試驗為隨機區組，兩種群體在每個試驗區域都需要重復進行種植。一個重復種植均為兩個材料種植一行，1行12穴、行距為67 cm、株距為17 cm，種植期間要在玉米3～5葉時開展間苗、定苗處理并開展統一的田間管理[1]。

2.2 接種分析

玉米的接種時期為授粉后的15天，此時的玉米雌穗花絲將會呈現棕褐色，玉米籽粒內部帶有大量漿汁。接種時，應結合自交系的生育期分批次開展接種作業。接種期間，要專門配置濃度適當的孢子懸浮液，同一行的接種材料要分別作用于籽粒接種及穗軸接種，一個處理包括5～6個玉米果穗。進行籽粒接種時，接種的點位要在果穗中下部分區域，在觸碰到籽粒后便可利用聯動注射器來開展接種處理。

需要注意的是，為了避免遇到結實性相對較差的玉米果穗，接種時要盡量選擇籽粒相對比較集中的接種區域。接種菌液注射完成后，要利用膠帶對接種點進行密封，這樣能夠避免因為菌液外流而影響接種效果，因為暴露的籽粒還容易吸引玉米螟蟲。在開展穗軸接種時，接種點同樣要控制在果穗的中下部分區域，可利用電鉆向下方進行鉆孔，直到孔洞開至穗軸中部。穗軸接種后同樣要利用膠帶來密封接種口。此外，穗軸在接種時要將針尖減去，保留一定長度即可。

2.3 抗性分析

籽粒及穗軸接種完成后的玉米果穗都需要分析發病等級，當接種時間達到30 d后便可收獲玉米果穗，將果穗晾曬2～3天，晾曬結束后可按照五級抗性標準來對玉米果穗的籽粒進行抗性分析，結合發病面積來判斷玉米穗腐病的發病情況。在籽粒表型鑒定完成后，可選擇使用無塵電鋸沿穗軸縱向切開，若穗軸受到了病原菌侵害，此時髓部將會呈現出棕褐色，利用標尺可測量基部浸染后的縱向長度，該參數便是玉米穗軸的發病長度，發病長度同樣可以借助五級鑒定法來判斷侵染造成的負面影響。

在進行數據分析時，為了保證分析效果，可通過圖表來進行數據整理與統計，在對籽粒抗性進行分析時，需要測算兩種環境下的發病等級最佳線性無偏估計值，并在分析過程中將抗性按照高抗（HR）、抗（R）、中抗（MR）、感（S）、高感（HS）五個等級進行評價。穗軸抗性評價與籽粒評價相接近，可以參考品種法，將穗抗性劃分為五個評價等級。

3 抗性影響試驗結果分析

3.1 穗軸→籽粒抗性分析

通過對RIL群體的抗性進行分析，可以發現高抗-高感自交系的分布情況為0.4%、32.6%、42.9%、18.02%和5.9%，通過將數據與籽粒→籽粒進行對比，可發現約有45%的自交系在兩種不同接種條件下，籽粒出現了不同的抗性。相較于籽粒→籽粒抗性，穗軸接種后的籽粒，其中有65份自交系的籽粒抗性有所增強，結合其他籽粒的抗性情況可以發現，擬輪枝鐮孢將會優先對穗軸造成侵染，由穗軸浸染所產生的抗性與直接浸染后的抗性并不具備一致性。

通過對關聯群體的抗性情況進行分析，可以發現55%的果穗其抗性不一致，關聯群體自身的遺傳基礎相對較豐富，且具有較大的差異性，因此在兩種不同的接種條件下，籽粒發病往往會出現明顯差異[2]。但籽粒發病的整體趨勢卻與RIL具有一致性，這也能證明不同的接種方式將會影響玉米籽粒對擬輪枝鐮孢的抗性存在差異性問題。兩種群體在測試中均發現了存在大量兩種接種方式抗性不一致的籽粒，在病原菌從穗軸向著籽粒進行浸染時，可以發現穗軸抗性能夠對籽粒抗性造成一定程度的影響，所以可判斷從穗軸引起的玉米穗腐病抗病機制與直接侵害下的抗病機制存在不同之處。

3.2 籽粒→穗軸抗性分析

通過對RIL群體下的籽粒→穗軸抗性進行分析統計，可發現在兩種不同接種條件下，約有60%的自交系籽粒→穗軸的抗性存在差異性，抗性強化后的穗軸，要普遍多于抗性削弱后的穗軸。對關聯群體下的抗性進行分析后發現，約有65%的自交系籽粒→穗軸的抗性存在差異且抗性強化后的穗軸數量遠超抗性削弱后的穗軸。兩種浸染方式對抗性造成的影響情況各有不同，在病原菌從籽粒向著穗軸進行浸染時，籽粒抗性同樣有可能會對穗軸抗性造成一定影響。在浸染期間所涉及的抗病體機制有可能是一種全新抗病機制[3]。

3.3 結果分析

玉米穗腐病的成因相對較為復雜，不僅具有多種不同形式的致病菌種，病原菌還可以利用各種不一樣的途徑來侵害玉米。從病害防治角度出發，目前較為常見的農業、化學防治方法往往無法杜絕玉米穗腐病，所以要通過開展抗病遺傳分析來培育效果良好的抗病新品種。玉米穗腐病的抗性容易受到環境等多種因素的影響，在對其進行抗性研究時，國內外抗性分析往往會從籽粒入手，因此為了進一步提高研究效果，應選擇適當擴大研究范圍，從多個角度來分析玉米穗腐病的抗性問題。試驗下的優質玉米品種（表1）。

表1 四種接種條件下的優質抗病品種

玉米果穗帶有籽粒與穗軸，致病菌能夠同時對兩者進行浸染，通過對籽粒、穗軸抗性相互之間的影響關系進行分析，可發現玉米穗腐病抗性帶有組織特異性，通過遺傳研究，發現玉米穗軸抗性屬于不同于傳統籽粒抗性的全新抗性機制。因為穗軸與籽粒聯系十分密切，病原菌可在穗軸、籽粒中反復循環浸染，所以必須加強對玉米穗軸抗性的分析與研究。從本次試驗出發，對照分析可以發現籽粒、穗軸的抗性存在明顯差異，籽粒與穗軸抗性機制各不相同。致病菌從入侵穗軸與直接侵害籽粒所面對的抗體不一樣，分析發現，籽粒抗體根本無法抵御病害。因此，為了加強玉米穗腐病的防治效果，應進一步加強對穗軸抗體的研究，從不同角度分析籽粒、穗軸抗性在面對玉米穗腐病時的影響，以此來獲得具有綜合抗性的病害防治方法。隨著籽粒、穗軸抗性分析的突破，具有更加優質抗病能力的玉米品種一定會得到推廣，但新品種的研發卻需要多學科的共同努力。