摘要：病害是影響玉米生產的重要因素。利用品種的抗性是控制玉米病害的經濟、安全和有效措施。2016—2019年間，在黃淮海和東華北地區，首次對2000份來源廣泛且遺傳背景豐富的玉米種質資源進行了多年多點多病害的田間自然發生條件下抗病性鑒定，部分材料在西北地區也進行了田間鑒定，重點調查了小斑病、莖腐病、瘤黑粉病、彎孢葉斑病、南方銹病、粗縮病、大斑病、灰斑病和絲黑穗病的抗病性。綜合4年共10個不同環境的自然發病下抗性鑒定數據表明，自然發病鑒定的結果受環境因素影響較大，表現為年度間和地域間的差異。

　　在所有鑒定的病害中，小斑病在多個年份和多個鑒定點的發病均比較充分，11份種質對該病害表現出穩定抗性;莖腐病、大斑病和灰斑病，在不同年份的部分鑒定點發病較為充分，對這3種病害表現抗病的種質分別為440、356和423份，綜合抗性鑒定結果具有較大的參考價值;彎孢葉斑病、瘤黑粉病和粗縮病僅在1個鑒定點發病較為充分，南方銹病和絲黑穗病在所有鑒定點均發生較輕，鑒定結果有待進一步驗證。本研究篩選出一批在不同環境條件下對多種病害均具有穩定抗性的材料，其中JN15、953、沈977、68122、K21、SC24-1、17MC7211、17MC7223、鄭591、161191等種質的綜合抗性突出，對種質的利用及后續人工接種精準鑒定的種質選擇具重要參考價值。

　　關鍵詞：玉米種質;病害;多年多點;自然發病鑒定

　　玉米(ZeamaysL.)是我國主要的糧食和飼料作物，也是重要的工業原料和能源植物，在國民經濟和農業生產中占有重要地位，2012年玉米播種面積為3503萬公頃，總產量20,561.4萬噸，分別為谷物總種植面積和總產量的37.82%和38.12%，超越水稻成為我國第一大糧食作物(http://www.stats.gov.cn/tjsj//2013/indexch.htm);2015年玉米播種面積和總產均創歷史新高，分別達到3811.9萬公頃和22,463.2萬噸(http://www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2016/indexch.htm)。因此，玉米生產的穩定性和安全性直接影響到我國糧食作物的生產安全和延伸產業的健康發展。近年來，隨著農業種植業結構調整和耕作栽培方式轉變、玉米品種更替以及全球性氣候變暖，玉米病蟲害發生呈持續加重趨勢，已成為制約玉米高產穩產的重要因素[1-3]。據估測和統計，全球因病蟲害造成的玉米產量損失達19.5%~41.1%，而隨著未來環境溫度的上升，病蟲害對玉米造成的損失將進一步加劇[1,3]。我國玉米主要病蟲害帶來的產量損失總量自2010開始已持續超過了水稻病蟲害引發的水稻產量損失總量[4]。因此，控制玉米病蟲害，對于保障玉米的安全生產，具有十分重要的意義。

　　目前，我國生產上常見的重要病害主要包括小斑病、大斑病、莖腐病(腐霉莖腐病、鐮孢莖腐病)、穗腐病(擬輪枝鐮孢穗腐病、禾谷鐮孢穗腐病)、粗縮病、紋枯病、瘤黑粉病、絲黑穗病、南方銹病、灰斑病和彎孢葉斑病等，其中黃淮海地區以小斑病、莖腐病、穗腐病、瘤黑粉病、南方銹病、彎孢葉斑病和粗縮病為主，東北地區以大斑病、莖腐病、穗腐病、灰斑病和絲黑穗病為主，上述病害常年或間歇性大發生，給我國玉米生產造成了重大的損失。其中小斑病感病品種在一般發病年份減產10%以上，嚴重發生年份減產20%~30%[5]。1970年，由于小斑病菌T小種的流行，美國許多田塊產量損失80%以上，甚至引起絕產，損失達165億千克，價值10億美元[6]。大斑病在流行年份，感病品種的損失可達30%，甚至高達50%以上，黑龍江省每年因大斑病而造成產量損失6萬~9萬噸。我國曾在20世紀70年代初期、90年代初期、2003—2006年以及2012—2013年發生大斑病的流行[7-9]。在東北和西南地區，玉米灰斑病爆發時產量損失10%~60%，局部地區減產80%[9-12]。

　　20世紀90年代，彎孢葉斑病在河北省發生面積達1.3萬公頃以上，減產20%~60%，1996年，該病在遼寧省暴發面積高達16.8萬公頃，損失玉米約2.5億千克[5,13]。南方銹病一般造成玉米減產20%~30%，重者可達80%以上，甚至絕收[14-15]。莖腐病田間發病率通常為5%~10%，在病害重發年份，田間發病率為20%~30%，一些感病品種的發病率為40%~80%，可以引起30%以上的產量損失[16-17]。玉米穗腐病的發病率通常為5%~10%，重發年份為30%~40%，感病品種可高達50%以上，產量損失更高達30%~40%[18-19]。除籽粒腐爛造成產量損失外，其致病鐮孢菌能夠產生多種毒素，如伏馬毒素、嘔吐毒素和赤霉烯酮等，降低玉米品質，給食品與飼料安全帶來重大隱患，直接威脅到人畜健康[20-24]。眾多研究和實踐證明，利用抗病品種是控制玉米病害的經濟、安全而有效的措施[5,19,25-28]。優異的抗性種質是抗病品種選育的前提和基礎。

　　為此，國內外開展了一系列玉米大斑病、小斑病、灰斑病、南方銹病、粗縮病、紋枯病、莖腐病和穗腐病等重要病害的抗性鑒定與評價工作，篩選出一批抗性種質，在此基礎上，培育出一些抗病品種或創新種質，并用于生產實踐，對抑制相關病害的流行和發展起到了十分重要的作用[15,17,19,25-35]。然而，我國幅員遼闊，生態壞境復雜多變，導致病害種類繁多，致病菌變異分化較大，因此，現有的抗病品種根本不足以滿足生產的需求，各生態區病害仍然頻發，抗病品種選育和應用任重道遠。我國玉米種質資源的保藏量十分豐富，但大部分種質資源都未進行充分的抗病鑒定和用于抗病育種，且以往的抗病鑒定工作大多在固定的鑒定圃完成，很少開展多年多點的鑒定，因此，不能明確所鑒定種質在不同年份和不同環境下的抗性表現。

　　本研究在2016—2019年間，開展了玉米種質資源大規模多年多點的田間自然發病鑒定，對2000余份來源廣泛、具有豐富遺傳多樣性的玉米種質資源進行了抗小斑病、莖腐病、大斑病、灰斑病、南方銹病、瘤黑粉病、彎孢葉斑病和粗縮病的自然發病鑒定，以期明確這些種質在大田正常生長條件和環境下，在不同年份以及不同地點，對某種病害的抗性水平以及對不同類型病害的綜合抗性;在此基礎上，結合這些種質的農藝性狀表型，篩選出400~500份綜合性狀較為突出的代表性種質，用于多年多點的人工接種抗病鑒定，以獲得精確的抗病鑒定表型數據，篩選出不同年份和不同環境下均有穩定抗性表現的玉米種質，為抗病育種提供了可利用的抗性資源。

　　1材料與方法

　　1.1供試植物材料

　　由國家重點研發計劃“玉米種質資源精準鑒定與創新利用”項目組提供的2000份來源廣泛且具有豐富遺傳多樣性的玉米自交系。

　　1.2田間試驗設計及管理

　　田間自然發病鑒定地點均設置在玉米主產區，包括河南原陽(113°97′E,35°05′N)、山東章丘(117°30′E,36°43′N)、北京順義(116°34'E,40°13'N)、北京房山(116°04′E,39°38′N)、遼寧沈陽(123°58′E,42°04′N)、吉林公主嶺(124°48'E,43°30'N)、黑龍江哈爾濱(126°63′E,45°75′N)、山西定襄(112°54′E,38°33′N)、甘肅張掖(100°36'E,38°83'N)和陜西咸陽(108°09′E,34°03′N)。采取隨機排列，3m行長，單行種植，2~3次重復。定苗時控制植株密度為60,000~67,500株hm-2。采用雙小區(背靠背)種植(中間種植高粱或留40cm的小過道)，80cm寬的觀察道。選擇具有代表性，中上等肥力水平試驗地。試驗田平整、平坦，施肥水平及其他管理與當地生產水平相當。在土壤濕度適宜時播種，力保全苗。播種后，及時施用一次苗前除草劑。生長季內，不噴施殺菌劑。

　　1.3田間病害自然發生狀況

　　在玉米生長后期(乳熟末期至蠟熟期)，對各生態區的自然發病鑒定圃和代表性的周邊生產大田進行病害普查，重點調查主要病害的發生程度，記錄病害級別或發病率，明確該年份不同生態區田間玉米病害自然發生的狀況。

　　1.4病害鑒定與評價

　　1.4.1葉部真菌病害

　　主要鑒定2000份玉米種質對小斑病、彎孢葉斑病、南方銹病、大斑病和灰斑病的田間抗病性。所有鑒定玉米材料生長期內自然發病，在蠟熟期采用目測法調查發病情況，參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范”的病情調查和評價標準，記載每個品種的病級，進行抗性評價。參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第2部分：玉米抗小斑病鑒定技術規范(NY/T1248.2-2006)”進行小斑病自然發病鑒定[36]，重點調查“棒三葉”(穗位葉、穗下第1葉和穗上第1葉)的發病狀況。參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第10部分：彎孢葉斑病(NY/T1248.10-2016)”鑒定彎孢葉斑病抗性[37]，重點調查玉米穗位葉及其上方3個葉片的發病程度。參照陳文娟等[15,38]的方法鑒定南方銹病抗性，重點調查“棒三葉”(穗位葉、穗下第1葉和穗上第1葉)的發病情況。參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第1部分：玉米抗大斑病鑒定技術規范(NY/T1248.1-2006)”鑒定大斑病[39]，重點調查玉米穗位葉及其上方3個葉片的病級。參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第11部分：灰斑病(NY/T1248.11-2016)”鑒定灰斑病[40]，重點調查玉米穗位葉及其上方3個葉片的發病情況。

　　1.4.2莖部真菌病害

　　參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第6部分：腐霉莖腐病(NY/T1248.6-2016)”和“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第7部分：鐮孢莖腐病(NY/T1248.7-2016)”鑒定自然發病條件下玉米種質對莖腐病的抗性[41,42]。生長期間自然發病，蠟熟后期采用目測典型癥狀如植株明顯枯黃/枯死/果穗倒掛等，結合手捏法調查。莖基部變軟、空松，能用手捏動植株判定為發病株。調查發病株數、總株數，計算發病率，進行抗性評價。

　　1.4.3穗部真菌病害

　　分別參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第12部分：瘤黑粉病(NY/T1248.12-2016)”和“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第3部分：玉米抗絲黑穗病鑒定技術規范(NY/T1248.3-2006)”鑒定2000份玉米種質對瘤黑粉病和絲黑穗病的抗性[43,44]。生長期間自然發病，乳熟期進行病害調查，調查發病株數、總株數，計算發病率。

　　1.4.4病毒病

　　參照“玉米抗病蟲性鑒定技術規范第13部分：粗縮病(NY/T1248.13-2016)”鑒定玉米種質在自然發病條件下對粗縮病的抗性[45]。生長期間自然感病，在大喇叭口期至灌漿期調查發病情況，植株出現典型粗縮病癥狀即為發病株。調查發病株數、總株數，計算發病率。

　　2結果與分析

　　2.1田間玉米病害自然發生狀況

　　2016—2019年間，對各自然發病鑒定圃和周邊大田生產上的玉米病害發生狀況調查表明，在田間自然發病的條件下，玉米病害的發生程度在年度間和地域間表現出較大的差異。2016年，黃淮海地區玉米自交系上的小斑病發生較重，其他病害自然發生較輕。2017年，黃淮海地區自交系的小斑病嚴重發生，莖腐病、瘤黑粉病和穗腐病偏重發生;東華北地區莖腐病和灰斑病發生較重，其余病害發生偏輕;西北部分地區莖腐病偏重發生。

　　2018年，黃淮海地區小斑病總體發生較重，彎孢葉斑病在部分區域偏重發生，穗腐病普遍發生，莖腐病偏重發生;東華北部分區域莖腐病發生較重，其余病害發生較輕;西北試驗點大斑病和莖腐病發生較重。2019年，黃淮海地區小斑病和彎孢葉斑病中等偏重發生，粗縮病發生較重，其余病害發生輕微;東華北地區大斑病和灰斑病發生較重，部分地區莖腐病發生較重，其余病害偏輕發生;西北地區部分區域莖腐病和大斑病發生偏重，其余病害輕微發生。

　　2.2玉米種質對重要病害的自然發病鑒定與評價

　　2.2.1小斑病鑒定

　　小斑病是夏玉米區生產上的重要病害，重點調查河南原陽、山東章丘、北京順義和房山鑒定圃的發病情況表明，2016—2019年間，小斑病自然發病整體較重，在2000份自交系中，表現感病和高感的種質占總鑒定材料的50%以上，但在不同年份間和不同環境下，發病程度差異較大，2016—2017年，各鑒定點小斑病均發生嚴重，2018—2019年相對較輕，其中2017年山東章丘發生最為嚴重，2000份材料中對小斑病表現高感和感病的種質分別占47.9%和44.7%，其次是2017年河南原陽，高感和感病材料分別占36.7%和36.5%;此外，2016年北京房山和2018年北京順義，小斑病自然發病均比較充分。通過對4年各個鑒定點的抗性鑒定分析，H599a、MC7470、W-25、綿983等11份種質對小斑病的綜合抗性表現穩定，在各年各點對小斑病的抗性均表現為中抗至高抗水平。

　　2.2.2彎孢葉斑病鑒定

　　彎孢葉斑病是夏玉米區常見的葉斑病，2016—2019年間，主要調查了河南原陽、山東章丘、北京順義和北京房山鑒定點的發病情況，表明各年份和各鑒定點的彎孢葉斑病發生整體較輕，僅2019年北京順義發生較重，2000份自交系中，對彎孢葉斑病表現感病和高感的種質占比分別為20.5%和0.6%。由于這4年其他各鑒定點的材料發病程度輕微，因此該病害自然發病鑒定的結果僅供參考。

　　2.2.3南方銹病鑒定

　　南方銹病是我國夏玉米區和熱帶亞熱帶玉米區的重要病害，受熱帶氣旋的活動路徑影響較大。2016—2019年期間，黃淮海夏玉米區沒有發生南方銹病大范圍流行事件，只在局部地區的一些材料被害嚴重。河南原陽、山東章丘、北京順義和北京房山4個鑒定點在4年間的發病程度輕微，感病和高感南方銹病的種質占比分別為16.3%和2.7%，玉米種質HRB16169、HRB16198、M15208、C8605-2、ZK02-1、吉資1134、隴1471、隴1247、隴1472、M15208、自330、遼3162、PHG39等高感南方銹病。由于2016—2019年間各個鑒定圃的自然發病均不充分，因此，除了感病材料的數據能真實體現該種質的抗性水平外，抗病種質的數據僅供參考。

　　3討論

　　玉米作為我國第一大糧飼兼用作物，在農業生產中占有極其重要的地位。保障玉米安全生產，降低生產成本，不斷提高玉米的產量和品質，對于促進玉米產業的健康發展具有重要意義。病害是玉米生產上的重要限制因子，已成為制約我國玉米高產穩產的重要因素，嚴重威脅玉米的安全生產和產業的健康發展。2002年東北地區因絲黑穗病大發生減產13萬噸;2008年山東玉米粗縮病發生面積達186.7萬公頃，重病區濟寧市因病減產56.6萬噸，直接損失9.1億元;2012年全國因大斑病的暴發造成減產46.6萬噸[46]。因此，控制玉米病害，對于保障玉米的安全生產具有重要意義。

　　國內外大量的生產實踐和研究表明，利用抗性品種是防治玉米病害的經濟有效措施。在20世紀70年代中后期，北方春玉米區大斑病嚴重發生，導致玉米減產約17億千克;20世紀80年代后，因推廣應用抗大斑病品種沈單7號、掖單13和丹玉13等，大斑病為害基本得到控制;但由于抗病品種的抗源較為單一，抗性被新的生理小種克服，20世紀90年代初、2003—2004年以及2012—2014年，大斑病再次大范圍嚴重發生，給玉米生產造成重大損失[7-8,47]。

　　因此，培育具有多抗性、持久抗性的品種逐漸成為育種家的一個重要目標。鑒于玉米病害對生產為害的嚴重性以及品種抗性的重要性，在國家玉米新品種審定標準中，必須針對品種所在生態區的重要病害進行抗病鑒定，以明確新培育品種對適生區域內主要病害的抗性水平以及推廣后可能出現的生產風險。對于常發的重要病害，實行高感品種“一票否決”制。目前，在我國所有玉米生態區，對高感莖腐病或穗腐病的品種實行一票否決;除此之外，在黃淮海和京津冀夏玉米區，對高感小斑病的品種也實行一票否決，在東華北春玉米區，對高感大斑病的品種實行一票否決，在西南春玉米類區和熱帶亞熱帶玉米區，對高感紋枯病、大斑病的品種實行一票否決等。因此，抗病性已成為玉米新品種不可或缺的特性。

　　近年來，玉米種質和品種的抗病性鑒定與抗病品種的推廣得到了社會的廣泛認可。特別是經歷了玉米生產上數次病害大流行的洗禮，如2003—2016年西南地區灰斑病流行、2007—2008年黃淮海地區粗縮病流行[46]、2007—2008以及2015年的黃淮海地區南方銹病大流行[38,46]、2016年西北地區與2017年黃淮海地區的莖腐病流行等[48-49]，無不給玉米生產造成嚴重損失。正因為病害流行所造成的災難性后果，使育種工作者、農民和玉米育種企業對于品種抗病性認識空前提高，在2017年和2018年的玉米市場，抗病性已經成為種業公司推廣品種和農戶選擇品種的最重要指標之一。種質資源是玉米抗病育種的重要物質基礎，是保障國家糧食安全和種業健康發展的戰略資源，而資源的表型精準鑒定是有效利用玉米種質的重要途徑和策略。

　　國內外均十分重視玉米種質資源的抗病鑒定與評價工作，針對不同病害開展了一系列抗性鑒定研究，篩選出一些抗病種質，在此基礎上，開展抗病種質創制和抗病品種選育與利用，對于相關病害的控制起到了十分積極的作用。然而，以往的大部分抗性鑒定工作都是在固定的鑒定圃完成的，很少涉及到多年多點的鑒定與評價，而玉米病害的發生程度受環境影響較大，因此，上述研究中篩選出的種質能否在不同環境條件和不同生態區都表現出穩定的抗性，尚未可知，況且，在當前生產中仍普遍存在大量對各類病害高度敏感的品種，一旦條件適宜，病害將暴發流行，對玉米生產造成嚴重損失。

　　因此，對具有廣泛遺傳背景的玉米種質資源，開展多年多點的大規�？共¤b定，篩選具有不同遺傳背景且抗性穩定的種質，對于促進抗病育種，加速抗性種質的高效利用，具有重要意義。本研究篩選出一批在不同年份和不同環境條件下都具有穩定抗性的突出種質，同時，也獲得了一些對不同病害具有兼抗性的種質。對如此大規模玉米種質資源進行4年多環境的自然發病抗性鑒定，在國內外尚屬首次。

　　盡管與人工接種鑒定相比，田間自然發病鑒定確實存在一些不確定性，如不能保證同一批次的材料都感染病原菌、病原菌侵染與玉米敏感生育期能否吻合、田間環境完全不可控、表型受環境影響更大等;但由于對同一批材料進行了連續4年的鑒定，每年都設置3~8個具有不同環境條件的鑒定點，而且田間自然發病鑒定的條件與大田生產品種所處的環境完全一致，在某種意義上講，自然發病鑒定的結果更接近于田間真實的抗性水平。因此，多年多點的自然發病抗性鑒定結果具有較大的參考價值，尤其對于某種病害在多個點的發病均較為充分的材料，鑒定結果更能反映出真實的抗性水平。

　　我們將鑒定圃設置在我國玉米種植面積最大的東華北和黃淮海地區(由于人力和經費等客觀條件的限制，西北地區只對部分材料進行了鑒定)，重點調查了黃淮海和東華北地區玉米生產上的主要病害，包括小斑病、莖腐病、瘤黑粉病、彎孢葉斑病、南方銹病、大斑病、灰斑病、粗縮病、絲黑穗病等9種病害，其中黃淮海地區重點鑒定了小斑病、莖腐病、瘤黑粉病、彎孢葉斑病、南方銹病和粗縮病的發病程度，東華北地區主要鑒定了莖腐病、大斑病、灰斑病和絲黑穗病的自然發病狀況。穗腐病也是各個生態區玉米生產上的重要病害，但由于本研究中的2000份玉米種質，除用于自然發病鑒定外，還進行部分農藝性狀的鑒定如穗柄長、苞葉片數、苞葉長、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重等，而穗腐病調查時需要剝掉苞葉，逐穗查看，為了不影響上述農藝性狀的鑒定，因此沒有進行穗腐病調查。

　　小斑病在多個年份和多個鑒定點的發病程度均比較充分，故小斑病的抗鑒結果能較為真實地反映該種質的抗性水平;其次是莖腐病、大斑病和灰斑病，在部分鑒定點發病較為充分，綜合抗鑒結果具有較大的參考價值;粗縮病、彎孢葉斑病和瘤黑粉病僅有1個點發病較為充分，而絲黑穗病和南方銹病在2016—2019年的各個點發病程度均比較輕，因此，除了感病數據外，鑒定為抗病種質的結果僅供參考。通過對2000份遺傳背景豐富的種質進行多年多點的大規模自然發病鑒定，結合相關農藝性狀，我們篩選出約500份代表性種質，用于后續的人工接種抗性精準鑒定，進一步明確其在不同環境下的抗性水平，篩選出不同年份和不同環境下對某種病害或幾種病害具有穩定抗性的玉米種質，為抗病育種提供物質基礎。研究結果將加速抗病品種的選育與推廣應用，對于減少農藥使用量、降低生產成本和增加生產效益具有積極的意義。

　　4結論

　　在黃淮海和東華北地區，首次對2000份來源廣泛且遺傳背景豐富的玉米種質資源進行了多年多點以小斑病、莖腐病、瘤黑粉病、彎孢葉斑病、南方銹病、粗縮病、大斑病、灰斑病和絲黑穗病為重點的田間自然發病抗性鑒定。鑒定結果受環境因素影響較大。小斑病在多個年份和多個鑒定點的發病程度均比較充分，莖腐病、大斑病和灰斑病，在不同年份的部分鑒定點發病較為充分，其綜合抗鑒結果具有較大的參考價值。通過4年10個不同環境的大規模自然發病鑒定，篩選出一批在不同環境條件下均具有穩定抗性的種質，為抗性種質的利用以及后續人工接種精準鑒定的種質選擇提供了重要參考。

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