趙茂俊　張志明　李晚忱　潘光堂

摘要玉米紋枯病邑成為我國(guó)玉米生產(chǎn)上一種重要病害，且有逐年加重的趨勢(shì)。本文系統(tǒng)介紹了玉米紋枯病癥狀、病原菌、致病機(jī)理、發(fā)病規(guī)律、防治措施以及玉米紋枯病抗性遺傳等方面的研究進(jìn)展，并從實(shí)際出發(fā)，提出了抗玉米紋枯病育種的分子標(biāo)記輔助選擇策略。

關(guān)鍵詞植物病理學(xué)；玉米紋枯??；發(fā)生與防治

中圖分類號(hào)S 435．131．49

玉米紋枯病是目前我國(guó)玉米產(chǎn)區(qū)一種普遍發(fā)生的玉米病害，1966年儀吉林省有發(fā)生記載，20世紀(jì)70年代以后，隨著玉米種植面積的迅速擴(kuò)大和高產(chǎn)栽培技術(shù)的不斷推廣，該病發(fā)展蔓延較快，病情加重，大多省份均有發(fā)生的報(bào)道。在南方玉米種植區(qū)，一般年份發(fā)病率為40％左右，嚴(yán)重時(shí)達(dá)70％，個(gè)別地塊或品種高達(dá)100％；制種田發(fā)病率更高，一般年份植株發(fā)病率在50％以上，并且有逐年加重的趨勢(shì)”。在西南玉米種植區(qū)，由于玉米生長(zhǎng)期氣溫高、濕度大，紋枯病已成為五米第一大病害。

1癥狀

玉米紋枯病主要侵害葉鞘，其次是葉片、果穗及苞葉。發(fā)病嚴(yán)重時(shí)，能侵入堅(jiān)實(shí)的莖稈。最初多由近地面的1—2節(jié)葉鞘發(fā)病，后侵染葉片并向上蔓延。病斑開始水浸狀，橢圓形或不規(guī)則形，中央灰褐色，邊緣深褐色，常多個(gè)病斑擴(kuò)大匯合成云紋狀斑塊，包圍整個(gè)葉鞘，使葉鞘腐敗，并引起葉枯。果穗受害，苞葉上同樣產(chǎn)生褐色云紋狀病斑，內(nèi)部籽粒、穗軸均變褐色腐爛。莖稈被害病斑褐色，形狀不規(guī)則，后期露出纖維素。環(huán)境潮濕時(shí)，病斑上可見菌絲體白色。病部組織內(nèi)或葉鞘與莖稈間常產(chǎn)生褐色不規(guī)則顆粒狀菌核，成熟的菌核極易脫離寄主，遺落田間。

2病原菌

多數(shù)研究者認(rèn)為，玉米紋枯病的病原菌有立枯絲核菌(Rhizoctoniasolani)、禾谷絲核菌(R.Cerea-lis)和乇蜀黍絲核菌(R．zeae)3個(gè)種，其中玉蜀黍絲核菌常危害果穗導(dǎo)致穗腐，禾谷絲核菌主要侵害小麥，而玉米紋枯病的主要病原菌是立枯絲核菌。

玉米紋枯病的病原菌根據(jù)菌絲融合測(cè)定可分為不同的融合群。高衛(wèi)東報(bào)道，華北地區(qū)玉米上的77個(gè)分離菌株分屬R．solani中的AG—1—IA、AG-1-IB、AG-3、AG-5等多核菌絲融合群和R．cerea-lis中的CAG-3、CAG-6、CAG-8、CAG-9、CAG-10等雙核菌絲融合群，以AG-1-IA為優(yōu)勢(shì)菌群，CAG-10對(duì)玉米致病性也較強(qiáng)；肖炎農(nóng)報(bào)道，湖北省的玉米紋枯病菌為AG-1-IA、AG-4、AG－5、AGB(0)、AGE和WAG－Z等6個(gè)融合群，其中AGB(0)是國(guó)內(nèi)旨次在玉米上分離到，且致病性強(qiáng)；陳厚德等發(fā)現(xiàn)江蘇省有AGl-IA和AG-1-IC；譚方河對(duì)西南地區(qū)廣泛分布的AG-4和AG-1-IA進(jìn)行接種檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)AG-4對(duì)玉米幼苗的致病力高于AG-1-IA，而AG-1-IA對(duì)玉米成株的致病力高于AG-4；李華榮等報(bào)道，四川除了AG-1-IA外，WAG-Z(R．zeae)也有較大比例，且有較強(qiáng)致病性—叫。因此，AG-1-IA是我國(guó)玉米紋枯病的主要病原，但其他融合群的絲核菌也應(yīng)引起重視。

玉米紋枯病菌寄主范圍較廣，在自然情況下可侵害15科200多種植物，包括玉米、高粱、麥類、水稻等主要糧食作物。其菌絲幼嫩時(shí)無色，較細(xì)，直徑4．35～10．05μm，分隔距離較長(zhǎng)，主枝30．45～282．75μm，第1分枝30．45～181，25μm。分枝早直角、近直角或銳角，分枝處大多有縊縮現(xiàn)象，離分枝不遠(yuǎn)處有隔膜。隨菌齡和分枝增加，新分枝細(xì)胞漸變粗短，達(dá)一定程度后糾結(jié)成菌核。菌核初為白色，后變?yōu)椴煌潭群稚?，上凹、底凹或平，球形或橢圓形，表面粗糙，單生或多個(gè)結(jié)成不規(guī)則形，直徑1～15 mm，表面有許多微孔。菌絲生長(zhǎng)溫度最低為7～10℃，最適26～30℃，最高38～29℃；菌核形成溫度最低1l—14℃，最適22℃，最高34—37℃屬高溫型菌；菌核形成速度，最低14℃，11 d；最高20：C，2d。

3病菌致病機(jī)理及侵染途徑

3.1致病機(jī)理

立枯絲核菌病害的組織病理學(xué)研究雖然早已受到國(guó)內(nèi)外植病工作者的重視，但僅限有限寄主及菌株，這方面的研究在我國(guó)起步較晚，有關(guān)報(bào)道不多，而且侵染過程中的許多問題尚未完全澄清，陳捷等認(rèn)為紋枯病菌可以產(chǎn)生一系列細(xì)胞壁降解酶，其中以多聚半乳糖醛酸酶

碳水化合物、氮素化合物種類和數(shù)量的變化影響玉米抗病性。鄭達(dá)認(rèn)為蔗糖、可溶性糖含量增高，抗病性降低；反之，則玉米的抗病性增高”。唐麗認(rèn)為可溶性蛋白和游離氨基酸含量與葉鞘相對(duì)病斑面積呈顯著正相關(guān)。這一結(jié)果從寄主生理生化角度解釋了過多施氮肥會(huì)加重玉米紋枯病發(fā)生。

3．2侵染途徑

陳捷等在研究王米紋枯病病菌侵染過程中發(fā)現(xiàn)，病菌可通過表皮、氣孔和自然了口2種途徑侵入寄主，其中以表皮直接侵入為主。病菌的侵入有兩種形式：一種足以菌絲端部侵入，另一種是先形成侵染墊，然后通過侵染釘侵入，侵染墊是病菌主要入侵結(jié)構(gòu)。入侵時(shí)間為接種后12～24h。

4發(fā)病規(guī)律及防治措施

4．1病菌侵染循環(huán)

玉米紋枯病菌以遺留在土壤中和病殘株上的菌絲、菌核越冬，翌年土壤中和病殘株上存活的病菌逐漸擴(kuò)展并接觸寄主莖基部而入侵，表面形成病斑后，病菌氣生菌絲伸長(zhǎng)，向上部葉鞘發(fā)展，病菌常穿透葉鞘而危害莖稈，形成下陷的黑色斑塊。濕度大時(shí)，病斑長(zhǎng)出很多白霉?fàn)罹z和擔(dān)孢子。擔(dān)孢子借風(fēng)力傳播而造成再次侵染。也可以侵害與病部接觸的其他植株。病株上菌核落在土壤中，成為第2次侵染源。

4．2玉米發(fā)育階段與感病性

玉米紋枯病的發(fā)生發(fā)展受玉米生育期的影響，張春山等認(rèn)為玉米從拔節(jié)期至灌漿期均可發(fā)病，但以抽穗揚(yáng)花期危害最重，侵染蔓延最快，灌漿后期危害逐漸減輕；楊世文等報(bào)道，玉米苗期很少發(fā)病，喇叭口期至抽雄期始病，抽雄期病害開始擴(kuò)展蔓延，揚(yáng)花至成熟期發(fā)展速度逐漸增快，灌漿至成熟期病情垂直發(fā)展最快，是危害的關(guān)鍵時(shí)期。

4.3病害流行條件

玉米紋枯病是靠接觸蔓延而短距離傳染的病害。因此，病害流行與否主要看菌絲的侵染力及其相應(yīng)的適宜條件。菌絲的致病力受營(yíng)養(yǎng)、病斑類型、菌齡以及各種生態(tài)條件影響而有很大差異。一般營(yíng)養(yǎng)豐富，尤其是氮肥充足時(shí)菌絲和菌核生長(zhǎng)好而且速度快，致病力強(qiáng)。病斑類型不同，其所產(chǎn)生的菌絲致病力亦有差異。新生病斑產(chǎn)生菌絲多、致病力強(qiáng)，老化病斑很少產(chǎn)生菌絲，即使產(chǎn)生少量菌絲，致病力也不強(qiáng)。此外，玉米紋枯病流行還與氣候、品種、種植密度、肥水條件和地勢(shì)等因素有關(guān)，其中氣候因素對(duì)玉米紋枯病的發(fā)展有重要影響，玉米紋枯病發(fā)生的最低溫度為13～15℃，最適溫度20～26℃，最高溫度29～30℃。病害發(fā)生期內(nèi)，雨日多、濕度高，病情發(fā)展快；而少雨低濕則明顯抑制病害發(fā)展。

4．4防治措施

玉米紋枯病為多寄它的土傳病害，隨吧水提高加趨嚴(yán)重。目前防治此病大多采取減少越冬菌源，選用抗病品種，加強(qiáng)栽培管理，輔以噴藥保護(hù)的綜合措施。

4．4．1清除病原菌菌絲和菌核

遺落田問越冬的菌核是該病發(fā)生的重要初侵染來源，因此，倒茬輪作是經(jīng)濟(jì)有效的防病措施。因病菌寄主范圍較廣，為了提高輪作防病效果，應(yīng)盡量避免選用高粱、谷子、水稻、麥類等禾本科作物做輪作作物。此外，還應(yīng)注意及時(shí)剝?nèi)セ扛胁∪~鞘和葉片，以切斷病害發(fā)生的“橋梁”，防止病害繼續(xù)擴(kuò)大蔓延；鏟除田邊雜草，清除遺留田間的病殘?bào)w，并進(jìn)行深翻土地，將帶有菌核和病殘株的表上層翻壓在活土以下，消滅越冬菌源，以減少次年初侵染源。

4.4．2栽培防治

栽培防治是在高產(chǎn)：的前提下，利用耕作栽培措施以控制玉米紋枯病的發(fā)生和發(fā)展，此舉既有利于生態(tài)環(huán)境的平衡，也有利于寄主作物的生長(zhǎng)發(fā)育。通常采用的方法有：

1)選擇優(yōu)良抗病的雜交種。品種問抗性有一定的差異，選用抗病或耐病的品種是防治該病最經(jīng)濟(jì)有效的措施；

2)選擇播期。盡可能避免病害的發(fā)生高峰期與雨季相遇。大量實(shí)踐證明：播期越早，玉米紋枯病發(fā)病越早，嚴(yán)重度越高，產(chǎn)量損失越大；

3)施肥。注意均衡施肥，防止后期脫肥，避免偏施氮肥，適量增施鉀肥；

4)排水及合理密植。注意及時(shí)開溝排水，合理密植，降低田間濕度，以減輕發(fā)病程度。

4．4．3藥物防治

化學(xué)藥劑多用于玉米基部，保護(hù)玉米葉鞘，早期防治效果好?，F(xiàn)階段在農(nóng)業(yè)牛產(chǎn)上普遍應(yīng)用的農(nóng)藥有井岡霉素、硫菌靈(托布滓)、退菌特、多菌靈、代森鋅等，而以井岡霉素的防治效果為最好。

5抗性遺傳和抗病分子標(biāo)記輔助選擇策略

5．1抗病資源篩選

不同玉米品系、品種問對(duì)紋枯病抗性有一定差異。王朝海等通過田間凋查和人工接種，鑒定了627份品種資源和)．6個(gè)生產(chǎn)上主推品種，其中抗病品種資源198份，占總鑒定數(shù)的31．0％，抗病品種5個(gè)，占總鑒定數(shù)的0．8％。張敏等在人工接種條件下，對(duì)65個(gè)不同來源和遺傳類型的玉米材料進(jìn)行了抗紋枯病鑒定，未發(fā)現(xiàn)免疫和高抗的材料，抗和中抗的材料也很少，分別占3.1％和13．9％。楊愛國(guó)等連續(xù)兩年對(duì)全國(guó)范圍收集的45個(gè)玉米自交系進(jìn)行田間抗病性鑒定，未發(fā)現(xiàn)對(duì)紋枯病免疫的自交系，高抗材料占所鑒定總數(shù)的2.2％，中抗占17．S％，中感占55．6％，高感24，4％。其中Mol7、黃早四、478等我國(guó)玉米育種中應(yīng)用較多的優(yōu)良白交系，對(duì)玉米紋枯病的抗性表現(xiàn)為中感到高感。

5．2抗性的數(shù)量性狀位點(diǎn)定位

近年來，玉米上許多抗病基因已被定位，如乇米大斑病、灰斑病、赤霉病、炭疽病、條斑病等，但對(duì)于抗玉米紋枯病基因的定位，國(guó)內(nèi)外尚未見公開報(bào)道。關(guān)于這方面的研究，本課題組正在進(jìn)行之中。目前我們已經(jīng)構(gòu)建了包含146個(gè)標(biāo)記的SSR遺傳連鎖圖譜，并通過四川雅安和重慶一年兩點(diǎn)的田間抗病性鑒定，進(jìn)行了玉米對(duì)紋枯病抗性數(shù)量性狀位點(diǎn)(quantitarivetrailloci，QTL)的初步定位；并將進(jìn)一步加大連鎖圖譜的飽和度以及進(jìn)行多年多點(diǎn)的田間抗病性鑒定，為抗紋枯病的QTI。精細(xì)定位和分子標(biāo)記輔助選擇奠定基礎(chǔ)。

5．3玉米抗病育種分子標(biāo)記輔助選擇

基因定位的應(yīng)用之一就是進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇，提高育種效率，為大規(guī)模培育優(yōu)良品系或品種創(chuàng)造條件。對(duì)于抗病育種，直接選擇需要?jiǎng)?chuàng)造特殊環(huán)境(人工接種)進(jìn)行篩選鑒定，不僅育種時(shí)間長(zhǎng)，而a受許多條件限制。借助與抗病基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，不但可以克服人工接種的局限，而且還可以在雜種早代進(jìn)行準(zhǔn)確選擇、清除連鎖累贅、縮短育種年限，大大提高選擇效率。

十多年來，關(guān)于分子標(biāo)記的研究仍基本停留在標(biāo)記鑒定、定位、作圖等基礎(chǔ)環(huán)節(jié)上，在育種中的成功應(yīng)用還很不夠，其原因之一是定位工作與育種過程脫節(jié)。許多研究為了成功地篩選高效應(yīng)值的QTL是首先選擇目標(biāo)性狀差異大的親本構(gòu)建作圖群體，一旦篩選到QTL后，再與商業(yè)品種回交進(jìn)行標(biāo)記輔助選擇。這一過程不但增加了品種培育的時(shí)間，而且在小同的遺傳背景下，由于上位性的作用或者與QTL相連鎖的標(biāo)記在不同親本間多態(tài)性消失，導(dǎo)致選擇效率降低或分子標(biāo)記輔助選擇無法進(jìn)行。因此在今后抗紋枯病研究中應(yīng)重視分子標(biāo)記與輔助選擇相結(jié)合，選擇親本時(shí)采用分子標(biāo)記輔助選擇與育種直接相關(guān)的材料，所構(gòu)建的群體應(yīng)盡可能做到既是遺傳研究群體，又是育種群體，從而縮短基因定位研究與育種應(yīng)用的距離。

在分子標(biāo)記輔助選擇中遇到的另一個(gè)問題是由于存在基因型與環(huán)境互作，導(dǎo)致不同環(huán)境下檢測(cè)到的QTL有差異，那些在不同環(huán)境下表現(xiàn)一致的基因型是需要的基因型。因此，在紋枯病的抗性遺傳研究中需進(jìn)行多年多點(diǎn)的試驗(yàn)，以找出在不同環(huán)境和條件下都存在的主效QTL，進(jìn)而通過分子標(biāo)記輔助選擇等方法進(jìn)行基囚轉(zhuǎn)育和基因聚合，再輔之改良農(nóng)藝性狀，就可望培育出抗病性較好，而綜合農(nóng)藝性狀又優(yōu)良的目標(biāo)品種。

分析當(dāng)前對(duì)QTL的研究狀況，由于QTL定位的位置、效應(yīng)因材料和試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)不同而差異較大，不同群體間可比性較差，故在利用上可靠性較低。因此，對(duì)數(shù)量性狀標(biāo)記輔助選擇的研究主要局限在理論上，育種應(yīng)用中僅有少量報(bào)道。隨著QTI。精細(xì)定位的開展，在闡明QTL的位置、效應(yīng)、作用方式后，數(shù)量性狀的分子標(biāo)記輔助育種的應(yīng)用前景星光明的。