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黄淮海地区夏玉米种质资源的丰产性及主要病虫害抗性评价

范文

张茹琴　王琰　王志奎　孙振鑫　杨红梅　夏淑春　王凯荣　鄢洪海

摘要：为了给抗病虫育种亲本选配、抗病虫品种科学种植、优化种植结构提供科学依据，在田间自然接种的条件下，对黄淮海地区主推的30份夏玉米种质资源的丰产性及其对南方玉米锈病、玉米螟的抗性进行鉴定与评价。结果表明，2018年山东省平度市廖兰镇玉米种植区引起出苗率降低的主要原因是二点委夜蛾危害，可导致出苗率降低 5%～8%;成株期危害玉米穗部的害虫主要有玉米螟、桃蛀螟和棉铃虫，其中玉米螟占90.3%，桃蛀螟占6.5%，棉铃虫占3.2%;在玉米生长后期严重流行的病害为玉米南方锈病;30份玉米种质资源间的抗锈性有极显著差异，其中高抗、抗锈种质均为5份，各占总数的16.7%，中抗锈种质有3份，占总数的10.0%，感锈种质有12份，占总数的400%，高感锈种质有5份，占总数的16.7%，材料中缺乏锈病免疫种质。结果还显示，30份玉米种质资源间的玉米螟抗性也有极显著差异，其中中抗螟种质数量占26.7%，中感螟种质数量占73.3%，缺乏玉米螟抗性及高抗种质。籽粒产量为6 900 kg/hm2以上的玉米种质有7份，分别为诺达1号、德单123、齐玉1号、中科玉505、蠡玉35、伟科702和伟科966，其中中科玉505、齐玉1号和诺达1号为高抗锈病种质，德单123为抗锈病种质，伟科966、蠡玉35和伟科702为感锈病种质;德单123、伟科966为中抗螟种质，齐玉1号、伟科702、蠡玉35、诺达1号和中科玉505为中感螟种质。2017年平度市农户常用的3份玉米种质伟科966、圣瑞999、连胜188的产量分别为6 926、5 701、4 158 kg/hm2，连胜188的产量为30份玉米种质中最低的，这3份玉米种质均为感病或高感锈病品种。在7份高产种质资源中，德单123兼抗玉米南方锈病和玉米螟，可作为鲁东地区优先推广的品种。

关键词：夏玉米种质资源;丰产性;抗性评价;玉米南方锈病;玉米螟

中图分类号： S435.13? 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）19-0056-05

收稿日期：2019-12-30

基金项目：国家重点研发计划（编号：2018YFD0200603）;山东省自然科学基金（编号：ZR2011CL005）;山东省“泰山学者”建设工程专项（编号：BS2009NY040）。

作者简介：张茹琴（1972—），女，甘肃通渭人，博士，副教授，主要从事植物病害及其生物防治的研究。E-mail：zhruq-72@163.com。

通信作者：鄢洪海，博士，教授，主要从事植物病生理学与玉米病害的研究。E-mail：hhyan@qau.edu.cn。

玉米作为世界第一大粮食作物，在国家粮食安全保障和国民经济发展中起着重要作用。病虫害是制约玉米丰产的重要因素之一，每年因病虫害造成的产量损失达10%以上[1-2]。在黄淮海地区，由于连年小麦玉米两熟、玉米种植密度大以及秸秆还田、高肥水管理等栽培管理措施的普遍应用，玉米螟、高粱条螟、桃蛀螟、蚜虫、大斑病、小斑病及锈病等多种病虫害常年严重发生[3]。玉米南方锈病是一种气传病害，其病原菌为多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw.），主要侵染玉米叶片，严重时侵染苞叶、果穗和雄穗;玉米南方锈病严重发生时，夏孢子堆完全覆盖地上部绿色部位，导致玉米叶片干枯，植株早衰[4]。自20世纪90年代以來，玉米南方锈病经常性地在河南、山东、安徽、江苏玉米主产区及广东、广西等地区暴发，已经成为我国夏玉米种植区和南方玉米种植区的主要病害之一[5-6]。据统计，2015 年南方锈病全国暴发面积为523.9万hm2，是历史最重年份2008年暴发面积的4.2 倍[7]。

玉米螟（Ostrinia furnacalis Guenée）是一种多食性的害虫，寄主多达200 种以上，以玉米受害最重，一般植株受害率达20%～40%，减产达5%～15%，严重地块减产可达25%以上[8]。近几年来，因玉米生产效益较低，农民增加投入的意愿也随之降低。在玉米生产过程中，主要存在以下问题：由于品种杂乱，玉米丰产性和抗性不明;玉米植株高大，导致生长后期病虫害防治难度较大，病虫害防治到位率低，病虫害防控随意。在此背景下，因地制宜地选育、种植抗病虫害、丰产的玉米种质资源显得尤为重要。本研究在大田自然接种的条件下，选择黄淮海地区主推的30份夏玉米种质资源为试验材料，对其丰产性以及其对主要病虫害的抗性进行鉴定、评价，以期为抗病虫育种亲本选配、抗病虫品种科学种植、优化种植结构提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试玉米品种共计30个，其中郑单958、青农11、登海605、登海618、天泰33号、中科玉505、济玉901、来玉317、华良78、淄玉308、迪卡517、鲁单9088、连胜216和连胜2018为山东省农业农村厅在2018年推荐栽培的品种;伟科966、圣瑞999和连胜188为山东省平度市农户在2017年常用的品种;金来318、诺达1号、德单123、齐玉1号、三北218、鲁单981、鑫研218、登海701、伟科702、华皖617、登海652、蠡玉35和浚单20为山东省农业科学院玉米研究所推荐的高产品种。

1.2 田间试验设计

田间试验在山东省国家现代农业示范区青岛市平度市廖兰镇青农种子产销合作社玉米种植区进行，前茬作物为小麦。试验采用随机区组设计，每个品种种植1个小区，每个小区的面积为9.8 m2（小区长4.9 m，宽2.0 m），按照7行10穴进行种植，株距为20 cm，行距为 70 cm。每个小区设3个重复。30个品种为1个大区，在每个大区四周种植保护行进行隔离。

试验地海拔12.7 m，土壤为砂浆黑土，偏碱性，有机质含量11.06%，全氮含量0.07%，全磷含量0.016%，全钾含量1.561%，碱解氮含量46 mg/L，速效磷含量3 mg/L，速效钾含量65 mg/L，碳氮比8.7;年均气温17.1 ℃，年均降水量750 mm，降水多集中在7、8月份。

播种时基施缓控释复合肥600 kg/hm2，其中氮肥390 kg/hm2，磷肥（P2O5）90 kg/hm2，钾肥（K2O）120 kg/hm2。整个试验在玉米各生育期按照常规栽培措施管理。病虫害自然接种。

1.3 调查方法

1.3.1 玉米各生育期病虫害的调查从玉米出苗开始，定期调查、记录玉米出苗率、发生的病虫害种类、病虫害发生时间、病虫害的严重度等，重点调查当年发生的重大病虫害。

1.3.2 玉米南方锈病抗性的调查及评价玉米抗锈性调查于玉米收获前1个月进行。每个小区调查10株，采用5点取样法，每点调查2株，调查穗位叶及其上面第2叶的发病情况，即每个小区调查20张叶片，共3个重复，60张叶片。调查时确定夏孢子堆占叶片面积的比例，记录病情级别，病情调查结果按照严重度进行划分[9]：0 级，叶片上无病斑或仅有无孢子堆的过敏性反应;1 级，叶片上有少量孢子堆，占叶面积的1%～5%;3 级，叶片上有少量孢子堆，占叶面积的6%～25%;5 级，叶片上有中量孢子堆，占叶面积的26%～50%;7 级，叶片上有大量孢子堆，占叶面积的51%～75%;9 级，叶片上有大量孢子堆，占叶面积的76%～100%，或叶片枯死。

根据严重度级别，按下式计算病情指数（DI）：

病情指数=∑（各级病叶数×各级代表值）/（调查总叶数×最高级代表值）×100。

按照病情指数划分品种的抗病性级别，其中 DI=0为免疫，070 为高感（HS）。

1.3.3 玉米螟抗性调查及评价 ?玉米螟抗性调查于玉米收获前1个月进行。每个小区调查10株，采用5点取样法进行调查，每点调查2株，每个小区设3个重复，每个品种调查30株。参考李淑君等的方法[10]，根据穗部受害籽粒行数划分严重度级别：0 级，穗未受害;1 级，穗上有1行籽粒受害;3 级，穗上有2行籽粒受害;5 级，穗上有3行籽粒受害;7 级，穗上有4行籽粒受害;9 级，穗上有5行及以上籽粒受害。根据严重度级别，计算虫害指数（PI）：

虫害指数=∑（各级虫害穗数×各级代表值）/（调查的总虫害穗数×最高级代表值）×100。

按照虫害指数划分品种的抗虫性级别，其中 080表示高感虫（HS）。

在调查的同时，取每株调查穗上的为害幼虫带回室内鉴定其种类。

1.3.4 夏玉米产量的测定方法待玉米成熟后，取中央5行8穴玉米果穗测定籽粒产量。将区域内全部果穗收获、脱粒并晒干至籽粒含水量为 14% 时，测定籽粒产量。

1.4 数据处理

用Excel 2017软件处理数据和绘图，用SAS 81软件进行显著性方差分析。

2 结果与分析

2.1 2018年平度夏玉米病虫害种类普查

调查发现，夏玉米的主要苗期病害为苗枯病，但不引起死苗;成株期病害有锈病、大斑病、小斑病、灰斑病、褐斑病、纹枯病、茎基腐病和穗腐病。苗期害虫有二点委夜蛾，病虫危害可导致出苗率降低5%～8%。成株期害虫主要有玉米螟、桃蛀螟、棉铃虫和黏虫等。在直接危害玉米穗部的害虫中，玉米螟占90.3%，桃蛀螟占6.5%，棉铃虫占32%。其中，重大流行病害有玉米南方锈病。

2.2 夏玉米种质对南方锈病抗性的评价

如表1所示，30份夏玉米种质的病情指数介于7.3～86.1之间，可见这些夏玉米均有不同程度的发病，没有对南方锈病免疫的品种。30份夏玉米种质间的抗锈性存在极显著差异（F=101.16，P<001），病情指数为7.3～9.7的玉米南方锈病高抗种质有5份，分别为鲁单9088、中科玉505、齐玉1号、诺达1号和鲁单981，占总数的16.7%;病情指数为 12.1～29.7的抗銹病种质有5份，分别为登海605、来玉317、德单123、登海618和登海652，占总数的16.7%;病情指数为46.2～48.8的中抗锈病种质有3份，分别为华皖617、鑫研218和青农11，占总数的10.0%;病情指数为51.5～68.4的感锈病种质有12份，分别为连胜216、天泰33号、连胜188、金来318、济玉901、华良78、伟科966、蠡玉35、浚单20、淄玉308、郑单958和伟科702，占总数的400%;病情指数为72.9～86.1的高感锈病种质有5份，分别为圣瑞999、登海701、连胜2018、三北218和迪卡517，占总数的16.7%。

由表1还可以看出，30份玉米种质的虫害指数为31.59～55.34，30份玉米种质间的抗螟性有极显著差异（F=16.07，P<0.01），其中8份种质的虫害指数为31.59～39.00，中抗玉米螟，分别是登海701、德单123、青农11、浚单20、伟科966、郑单958、圣瑞999和鲁单981;22份种质虫害指数为40.54～55.34，中感玉米螟，分别是齐玉1号、登海618、淄玉308、伟科702、天泰33号、蠡玉35、华皖617、连胜2018、鲁单9088、三北218、迪卡517、诺达1号、济玉901、中科玉505、金来318、连胜216、连胜188、华良78、来玉317、登海605、鑫研218和登海652。在30份玉米种质中，中抗玉米螟种质数量占总数的26.7%，中感玉米螟种质数量占总数的733%，没有高抗、抗螟、感螟和高感玉米螟品种。

2.3 夏玉米丰产性鉴定及评价

由图1可以看出，30份玉米种质间的籽粒产量有明显差异，其中籽粒产量8 000 kg/hm2 以上的玉米种质有1份，为诺达1号（产量为8 099 kg/hm2）;产量为7 000～8 000 kg/hm2 的玉米种质有4份，分别为德单123（7 165 kg/hm2）、齐玉1号（7 128 kg/hm2）、中科玉505（7 101 kg/hm2）、蠡玉35（7051 kg/hm2）;产量为6 000～7 000 kg/hm2的玉米种质有9份，分别为伟科702（6 993 kg/hm2）、伟科966（6 926 kg/hm2）、鲁单981（6 587 kg/hm2）、三北218（6 538 kg/hm2）、淄玉308（6 209 kg/hm2）、郑单958（6 195 kg/hm2）、登海605（6 075 kg/hm2）、迪卡517（6052 kg/hm2）、金来318（6 045 kg/hm2）;产量为5 000～6 000 kg/hm2的玉米种质有11份，分别为连胜216（5 830 kg/hm2）、济玉901（5 715 kg/hm2）、圣瑞999（5 701 kg/hm2）、浚单20（5 671 kg/hm2）、登海701（5 585 kg/hm2）、来玉317（5 549 kg/hm2）、天泰33号（5 498 kg/hm2）、青农11（5 439 kg/hm2）、华良78（5 338 kg/hm2）、登海618（5 311 kg/hm2）、华皖617（5 232 kg/hm2）;产量为5 000 kg/hm2以下的玉米种质有5份，分别为鲁单9088（4 988 kg/hm2）、登海652（4 665 kg/hm2）、连胜2018（4 632 kg/hm2）和鑫研218（4 583 kg/hm2）和连胜188（4 158 kg/hm2）。此外，产量为6 900 kg/hm2以上的7份玉米种质为诺达1号、德单123、齐玉1号、中科玉505、蠡玉35、伟科702和伟科966，对玉米南方锈病抗性从高到低排序为中科玉505（HR）、齐玉1号（HR）、诺达1号（HR）、德单123（R）、偉科966（S）、蠡玉35（S）和伟科702（S），其中中科玉505、齐玉1号和诺达1号为高抗锈种质，德单123为抗锈种质，伟科966、蠡玉35和伟科702为感锈种质。在7份高产种质中，有4份为高抗或抗锈种质。玉米产量与其抗锈性间呈不显著负相关（r=-0.275 8，P=0.140 2>005）。

产量在6 900 kg/hm2以上的7份玉米种质按照对玉米螟抗性从高到低排序为德单123（MR）、伟科966（MR）、齐玉1号（MS）、伟科702（MS）、蠡玉35（MS）、诺达1号（MS）和中科玉505（MS）。其中，德单123和伟科966属于中抗螟种质，齐玉1号、伟科702、蠡玉35、诺达1号和中科玉505属于中感螟种质。玉米籽粒产量与其对玉米螟抗性间呈不显著负相关（r=-0.374 3，P=0.158 7>0.05）。在7个高产玉米品种中，德单123兼抗锈病和玉米螟。

3 结论与讨论

笔者所在课题组调查发现，2018年平度市廖兰镇玉米种植区引起玉米出苗率降低的主要原因是二点委夜蛾危害，可使出苗率降低5%～8%。玉米成株期危害穗部的害虫主要有玉米螟、桃蛀螟和棉铃虫，其中玉米螟占90.3%，桃蛀螟占6.5%，棉铃虫占3.2%。在玉米生长后期严重流行的病害有玉米南方锈病。据调查，2、3代玉米螟主要在生长后期危害玉米雌穗花丝和籽粒，并且3代玉米螟与桃蛀螟、棉铃虫混合发生。2015年山东省的玉米螟发生程度偏轻，受害株率平均为10.3%，最高为55%[11]。2018年平度地区夏玉米虫害穗率平均为97%，最高达100%。这可能与2017年冬季北方玉米产区气温普遍偏高，有利于玉米螟越冬有关 [12]。笔者所在课题组还发现，在2019年同期危害该地区夏玉米穗部的虫害种类中，棉铃虫占73.0%，桃蛀螟占21.2%，玉米螟占5.8%，棉铃虫成为玉米穗部取食籽粒的主要害虫。这个结果与王振营等的报道[13]一致。2018年平度地区玉米南方锈病严重发生，8 月下旬初见夏孢子堆，9 月上、中旬病害达到盛发期，病害从始见至暴发流行历时仅半个多月，蔓延速度快、强度大，感病品种发病株率、发病叶片数占比达100%;而2019年调查结果显示，该地区夏玉米未发生南方锈病，这可能与当年北上台风的发生时间、路径有关[14]。

我国大部分玉米种质为高感或感病材料，高抗与免疫材料占比较低。李石初等鉴定 1 218 份玉米种质对南方锈病的抗性发现，高抗、抗病种质数量占全部种质数量的5.17%，其余均为感病、高感种质[15]。江凯等从 1 589 份玉米种质资源中筛选出了26 份高抗种质、137 份抗病种质[16]。2013—2015 年，陈文娟通过鉴定、评价广西南宁和北京昌平的903份玉米种质资源抗南方锈病的情况发现，其中8 份自交系在广西南宁、北京昌平均对南方锈病表现出高抗，占总鉴定种质数量的 0.9%;抗病材料29 份，占比为 3.2%;中抗材料100 份，占比为 111%;感病材料181份，高感材料585 份，占比分别为20.0%、64.8%[17]。上述结果表明，高抗材料特别是在不同地点均表现出高抗南方锈病的玉米种质较为缺乏。本试验结果表明，30份玉米品种的抗锈性有极显著差异，其中高抗玉米南方锈病的种质有5份，占16.7%;抗病种质有5份，占167%;中抗种质有3份，占10.0%;感病种质有12份，占400%;高感种质有5份，占16.7%，缺乏锈病免疫种质。产量在6 900 kg/hm2以上的玉米种质有7份，分别为诺达1号、德单123、齐玉1号、中科玉505、蠡玉35、伟科702和伟科966，其中中科玉505、齐玉1号、诺达1号属于高抗锈种质，德单123属于抗锈种质，伟科966、蠡玉35和伟科702属于感锈种质。

30份玉米种质对玉米螟的抗性也有极显著差异，中抗虫数量占总数的26.7%，中感数量占总数的73.3%，缺乏高抗螟、抗螟、感螟或高感螟种质。产量为6 900 kg/hm2以上的7份玉米种质资源的抗螟性鉴定结果表明，中抗种质2份，为德单123、伟科966，中感螟种质5份，为齐玉1号、伟科702、蠡玉35、诺达1号和中科玉505，缺乏高抗和抗螟种质。赵士文等通过调查陕西省关中地区21份玉米种质的抗螟性发现，所有参试玉米种质均不抗桃蛀螟、玉米螟或棉铃虫[18]，与本研究结果基本一致。高抗螟性与优良农艺性状不易共存，抗玉米螟种质比较匮乏，抗螟性基因频率在大部分玉米种质中较低[15]。而李青青等通过调查甘肃省天水市甘谷县的478 份玉米种质资源，共鉴定出86份高抗玉米螟材料，占比为18.0%[19]。上述结果表明，玉米抗螟种质资源比较缺乏，但也客观存在，这为因地制宜地引进抗螟种质资源、种质创新及杂交育种奠定了基础。

德单123由北京德农种业有限公司自行选育，2016年通过安徽省农作物品种审定委员会审定（审定编号：皖玉2016031），适宜在安徽省淮北地区及黄淮地区种植[20]。结合本试验结果，认为德单123可作为鲁东地区优先推广的品种，其次为诺达1号、齐玉1号、中科玉505和蠡玉35。而在2017年平度市农户常用的3个玉米品种伟科966、圣瑞999和连胜188中，伟科966是较为丰产、感玉米锈病及中抗玉米螟的品种，可因地制宜地种植，而圣瑞999和连胜188，特别是连胜188玉米品种不建议种植。

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