【目的】玉米穗腐病是一种在全世界广泛发生且危害严重的真菌性病害,其中,拟轮枝镰孢引起的穗腐病(Fusarium ear rot,FER)在中国发生最为普遍。通过图像分析方法进行FER抗病QTL定位,并对前期通过病害评级方法定位的FER抗病QTL进行验证,探索一种新的玉米穗腐病的病害鉴定方法,为玉米穗腐病的遗传改良提供依据。【方法】利用高感FER的自交系(ZW18)分别与3个高抗自交系(承351、丹598和吉V203)构建F_2群体(F_2-C、F_2-D和F_2-J)和相应的F_2﹕3家系,通过图像分析的方法获得每个F_2﹕3家系的果穗病斑百分比,进而定位玉米FER抗病QTL。【结果】3个群体共定位到18个FER抗病QTL,其中,分别位于2.02—2.03 bins、4.06—4.07 bins和8.06 bin上的3个QTL(qRf2、qRf3和qRf4)可解释的表型变异率分别高达21.80%、25.80%和27.40%。F_2-J群体的qRf11与F_2-C群体的qRf1和F_2-D群体的qRf6在第1染色体均有重叠区间,可解释的表型变异率达到16.50%。来自F_2-D群体的qRf9与F_2-J群体的qRf16在第8染色体8.05 bin有重叠区间,且抗性基因均来源于抗性亲本。F_2-C群体的qRf3与F_2-J群体的qRf15在第4染色体4.06—4.07 bins有重叠区间。另外,与之前通过病害评级方法定位的结果相比,qRf1、qRf6和qRf11在1.06—1.07 bins与评级方法定位的抗病位点qRfer13重合,qRf3和qRf15在4.06—4.07 bins与评级方法定位的抗病位点qRfer3和qRfer17重叠,qRf7与qRfer6在2.04 bin的定位区间完全重合,qRf17与qRfer20在S2重复中定位到9.03—9.05 bins的重叠区间,且来源于相同的抗源。【结论】定位到18个FER抗性位点,其中,位于1.04—1.07 bins、4.06—4.07 bins和8.05 bin上的抗病位点在不同群体中均可以被检测到,位于2.04 bin和9.03—9.05 bins上的抗病位点用不同的检测方法可以被检测到,表明在这些区间可能存在FER的抗性位点。QTL的定位区间在不同群体中的重叠性在一定程度上验证了定位区间的真实性,不同方法之间定位到重叠区间,说明利用图像分析方法定位FER抗病QTL具有一定的准确性。

【目的】在我国西南玉米产区,轮枝镰孢菌穗腐病是一种常发性病害,对其最为经济有效的防治方法是选育抗性品种。【方法】本研究对114份引进的国外自交系,采用田间人工接种的方式,进行穗腐病抗性评价。【结果】表现为高抗的自交系仅1份,占0.9%,为CML490;抗性材料(R)23份,占20.2%;中抗材料(MR)49份,占43.0%;感病材料(S)28份,占24.6%;高感材料(HS)13份,占11.4%。【结论】供试材料中,中抗以上的种质资源占68.5%,说明国外引进的玉米自交系材料中存在丰富的抗源,可加大引进力

【背景】拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)引起的穗腐病严重影响玉米产量和品质,其产生的伏马毒素威胁食品安全。亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和桃蛀螟(Conogethes punctiferalis)等穗期害虫危害可导致玉米严重减产,并加重玉米穗腐病的发生。【目的】评估2种杀虫剂(甲维盐和氯虫苯甲酰胺)、3种杀菌剂(氰烯菌酯、戊唑醇和苯醚甲环唑)对玉米穗期病虫害的防治效果以及对玉米产量和籽粒中伏马毒素含量的影响;明确施用杀虫剂后接菌对穗腐病发病的影响,探究防治玉米穗期病虫害的有效方案,为玉米安全生产提供技术支撑。【方法】以郑单958为供试玉米,在2019年春、夏两季于河北廊坊进行田间试验。玉米大量吐丝后5 d和20 d两次施药,接菌处理于吐丝后7 d进行。在玉米完熟期调查虫害级别、穗腐病发病率和病情指数、果穗穗长、行粒数、穗重和百粒重,计算防治效果和增产情况,并用高效液相色谱-串联质谱法分析籽粒中伏马毒素B1、B2的含量。【结果】与对照相比,施用甲维盐和氯虫苯甲酰胺均可显著降低平均虫害级别、穗腐病发病率、病情指数、伏马毒素含量。与单独施用杀虫剂相比,施用杀虫剂与杀菌剂的混剂未显著降低平均虫害级别、穗腐病发病率、病情指数、伏马毒素含量,也未显著提高产量和对上述病虫害的防治效果。与仅接菌的处理相比,施用氯虫苯甲酰胺后接菌处理在穗腐病发病率、病情指数和伏马毒素含量方面均显著下降。在春玉米和夏玉米试验中,25 g·hm~(-2)氯虫苯甲酰胺及其与杀菌剂的混剂对穗部螟虫的防治效果分别达82.1%—92.7%、94.2%—95.0%,而30 g·hm~(-2)甲维盐及其与杀菌剂的混剂对穗部螟虫的防治效果显著低于25 g·hm~(-2)氯虫苯甲酰胺,仅为57.8%—78.0%、83.1%—89.9%。2种杀虫剂对穗腐病的防治效果无显著差异,春玉米防治效果均>60%,夏玉米防治效果均>88%。对于产量而言,各处理均对果穗穗长和行粒数无显著影响,药剂处理后的果穗穗重均显著高于对照,且各处理间无显著差异。施用杀虫剂后接菌对产量无显著影响。分别施用2种杀虫剂单剂或其与杀菌剂的混剂后,春玉米可增产5.49%—13.49%,夏玉米可增产9.20%—13.95%,玉米籽粒中伏马毒素含量均低于500μg·kg~(-1),而对照玉米中伏马毒素含量达2 817μg·kg~(-1)。喷雾接菌处理的玉米中伏马毒素含量高达8 710μg·kg~(-1),而接菌前施用杀虫剂可将伏马毒素含量降至1 500μg·kg-1以下。【结论】施用25 g·hm~(-2)氯虫苯甲酰胺和30 g·hm~(-2)甲维盐均可通过显著降低玉米蛀穗害虫的危害,从而减轻穗腐病的发生并降低籽粒中伏马毒素含量,提高玉米产量和品质,而杀虫剂/杀菌剂混用与杀虫剂单用对虫害防控效果差异不显著;穗期害虫对果穗的伤害在穗腐病的发生过程中起决定性作用。综合各方面因素,25 g·hm~(-2)的氯虫苯甲酰胺是防治穗期玉米害虫、减轻穗腐病较为理想的药剂。

【目的】拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）引起的玉米穗腐病是我国玉米产区发生严重的病害之一，论文旨在了解病原菌与玉米籽粒互作过程中的基因表达差异，为揭示病原菌的致病机制和玉米抗病机制提供依据。【方法】对拟轮枝镰孢侵染玉米籽粒0、4、12和72 h的样品进行转录组测序，之后采用生物信息学分析，分别以玉米和拟轮枝镰孢基因组为参考，以|log_2FC|≥1,P-adjust

【目的】明确广西玉米穗腐病致病镰孢的种群构成及毒素化学型,为玉米穗腐病的综合防治、品种的合理布局和抗病育种提供重要指导和理论依据。【方法】从广西玉米主产区采集玉米穗腐病样本,经组织分离和单孢纯化共获得138个镰孢菌分离物,分别来自21个县(区)。利用形态学和分子生物学相结合的方法进行镰孢菌种的鉴定,构建TEF-1α系统发育树,利用产毒基因特异性引物进行毒素化学型检测。【结果】在138个镰孢菌分离物中,鉴定出10种镰孢菌,包括拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)、层出镰孢(F. proliferatum)、九州镰孢(F. kyushuense)、南方镰孢(F. meridionale)、甘蔗镰孢(F. sacchari)、藤仓镰孢(F. fujikuroi)、亚洲镰孢(F. asiaticum)、轮纹镰孢(F. concentricum)、变红镰孢(F. incarnatum)和禾谷镰孢(F. graminearum),分离频率依次为50.72%、12.32%、10.87%、8.70%、6.52%、3.62%、3.62%、1.45%、1.45%和0.72%。禾谷镰孢复合种(F. graminearum species complex,FGSC)由南方镰孢、亚洲镰孢和禾谷镰孢3个独立种组成。拟轮枝镰孢为优势致病菌,禾谷镰孢复合种、层出镰孢和九州镰孢为次优势致病菌,而甘蔗镰孢和轮纹镰孢则是国内首次报道为玉米穗腐病致病菌。拟轮枝镰孢、层出镰孢、甘蔗镰孢和藤仓镰孢检测到伏马毒素关键合成基因FUM1的菌株数分别为67、13、5、3,具有潜在的产伏马毒素能力,轮纹镰孢则未检测到FUM1。供试禾谷镰孢复合种、九州镰孢和变红镰孢菌株的毒素化学型有4种:NIV、15-ADON、NIV+15-ADON和DON+15-ADON。8个九州镰孢菌株、2个亚洲镰孢菌株、2个南方镰孢菌株和1个变红镰孢菌株携带NIV毒素化学型;2个南方镰孢菌株携带15-ADON毒素化学型;8个南方镰孢菌株、2个九州镰孢菌株、1个亚洲镰孢菌株和1个变红镰孢菌株携带NIV+15-ADON毒素化学型;只有1个禾谷镰孢菌株携带DON+15-ADON毒素化学型。未检测到3-ADON毒素化学型菌株。【结论】拟轮枝镰孢为广西玉米穗腐病优势致病菌,禾谷镰孢复合种、层出镰孢和九州镰孢为次优势致病菌。拟轮枝镰孢、层出镰孢、甘蔗镰孢、藤仓镰孢均检测到FUM1,广西禾谷镰孢复合种的主要毒素化学型为NIV和15-ADON,变红镰孢和部分九州镰孢的主要毒素化学型为NIV。广西玉米穗腐病镰孢菌种群构成与我国温带玉米相关研究结果存在差异,原因可能为镰孢菌种群适应广西热带和亚热带高温、高湿的玉米生长环境并因此导致毒素化学型的不同。

【目的】开发轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)的SSR标记,为轮枝镰孢遗传多样性研究提供技术支持。【方法】利用Fastpcr在轮枝镰孢基因组中查找符合条件的SSR位点,采用Primer5.0软件设计引物,利用NTSYS及Popgene分析来自玉米的轮枝镰孢单孢分离物群体的PCR扩增结果。【结果】共设计有效扩增SSR引物158对,经筛选,109对(69.0%)可扩增出2条及以上的条带,其中55对引物(34.8%)多态性较好,可扩增出3条及以上的条带。从11条已组装的轮枝镰孢染色体上各选出2对多态性引物,计22对引物,对66株轮枝镰孢玉米分离物进行扩增,共获得125个等位...

【目的】建立和完善玉米种质抗腐霉茎腐病和镰孢茎腐病精准鉴定的方法,对遗传背景丰富的玉米种质资源进行腐霉茎腐病和镰孢茎腐病的抗性精准鉴定,筛选出对2种茎腐病具有稳定抗性的种质资源,为玉米抗病育种奠定基础。【方法】对2 004份具有广泛遗传背景的玉米种质进行多年多点的自然发病抗性鉴定,初步筛选出抗茎腐病或综合性状优良的代表性种质,用于人工接种鉴定;利用建立的茎基部注射接种法,对690份代表性玉米种质进行3年共6个环境的抗腐霉茎腐病和镰孢茎腐病精准鉴定。【结果】2016—2018年,在田间自然发病条件下,通过多年多点鉴定出508份种质对茎腐病表现出较稳定的抗性,高抗、抗病和中抗的材料分别为79、106和323份。建立和完善了玉米种质抗茎腐病精准鉴定的方法-茎基部注射接种法,利用该方法与土壤根埋接种鉴定的玉米对腐霉茎腐病抗性的相关系数(r)为0.87,镰孢茎腐病抗性的r值为0.84,表明2种接种方法的评价结果具有高度的相关性,但注射接种的玉米发病程度更充分。2018—2020年,在北京昌平、河南长葛和河南原阳,利用茎基部注射法对690份玉米种质进行了腐霉茎腐病抗性精准鉴定,表明各鉴定点的材料均发病充分,大部分表现感病或高感,仅有3.5%的种质表现出稳定抗性。6个环境条件下玉米对腐霉茎腐病抗性的相关系数为0.46—0.72,同一年度(2018、2019和2020年)2个鉴定点之间的r值分别为0.66、0.60和0.65;3个年度间种质综合抗性的相关系数为0.67、0.84和0.87,表明3年各点的鉴定结果具有较好的一致性。精准鉴定出24份对腐霉茎腐病具有稳定抗性的种质(冀资H676、辽2235、冀资14L88、冀资14L101、丹337、M02N-23、Y1747、HRB16232、T628358等)。在辽宁沈阳、吉林公主岭、吉林梨树3个鉴定点共6个环境条件下,对690份种质进行了抗镰孢茎腐病精准鉴定,其中,辽宁沈阳的种质发病充分,绝大部分材料表现为感病或高感,吉林梨树和公主岭的材料发病明显偏轻。6个环境下玉米种质抗性的相关系数为0.00—0.76,2018、2019和2020年2个鉴定点之间的r为0.12、0.04和0.05,表明同一年度2个点的鉴定结果差异大;3个年度间镰孢茎腐病综合抗性的r值为0.40、0.74和0.72,显示年度间综合抗性较为一致。共鉴定出5份种质(冀资C32、辽785、辽2235、吉资1034和16SD088)对镰孢茎腐病具有稳定抗性。690份种质对2种茎腐病抗性的r值为0.44,表明其对2种茎腐病的抗性存在中等水平的相关性。【结论】明确了2 004份玉米种质在田间自然发病条件下对茎腐病的抗性水平;建立了玉米抗茎腐病精准鉴定的新方法-茎基部注射接种法;精准鉴定了690份玉米种质对腐霉茎腐病和镰孢茎腐病的抗性,筛选出具有稳定抗性的种质各24和5份,是开展玉米抗茎腐病育种或品种抗性改良的重要抗源。

玉米是世界上最重要的农作物之一,中国玉米总产量占全国所有谷物产量的38.12%。穗腐病是玉米生产中的重要病害,在降低玉米产量和品质的同时,产生的毒素也危害人畜安全。抗性品种的选育和利用是控制玉米穗腐病的经济、安全和有效措施。目前,国内外对玉米穗腐病的致病菌进行了较为详细的研究,鉴定出40余种病原真菌,其中拟轮枝镰孢、禾谷镰孢和黄曲霉引起的穗腐病发生普遍,危害最为严重。建立了4种玉米抗穗腐病鉴定的方法,即双牙签接种法、花丝喷雾法、花丝通道注射法和针刺果穗注射法,从数千份玉米种质资源中筛选出一批抗拟轮枝镰孢、禾谷镰孢或黄曲霉穗腐病的材料。明确了玉米抗穗腐病的物理与生化机制,主要表现为抗侵染和抗扩散...

为明确玉米对纹枯病的抗病机制,以玉米自交系CML429(抗)×DM9(感)的182个F2单株为作图群体,构建了包含82个SSR标记位点的遗传连锁图谱,覆盖玉米基因组的1530.9cM,标记间平均图距为18.67cM。通过人工接种分析F2:3群体对纹枯病病菌的抗性表现,用复合区间作图法分析抗病QTL及遗传效应,共检测到4个抗性QTLs,分布于第6、7和10条染色体上,在第6染色体上检测到2个QTLs,分别与标记bnlg107、umc1796连锁,其遗传效应分别能解释表型方差的12.63%和0.27%;在第7、10染色体上各检测出1个QTL,分别与标记bnlg1161、phi059连锁,其遗传效应...

【目的】为了明确不同镰孢菌对玉米茎腐病、鞘腐病和穗腐病的致病性。【方法】采用土壤接菌、穿刺接菌和孢子悬浮液接菌的方法。【结果】证明层出镰孢菌(Fusarium proliferatum)、轮枝镰孢菌(F.verticillioides)可引起玉米茎腐病,禾谷镰孢菌(F.graminearum)可引起穗腐病、鞘腐病,而尖孢镰孢菌(F.oxysporum)则通过复合侵染引起病害。【结论】将各类镰孢菌分别接种不同生育期的玉米植株,观察株高、病斑大小、玉米发育程度和籽粒的形成情况,研究各镰孢菌菌株对玉米植株的影响

【目的】玉米茎腐病是我国玉米主产区普遍发生的重要病害之一，自然条件下，玉米茎腐病多由多种病原菌共同侵染造成。筛选抗禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）和拟轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）复合侵染的优异玉米种质，鉴定与复合病原引起的茎腐病抗性相关数量性状核苷酸（quantitative trait nucleotide,QTN），挖掘抗性候选基因，为玉米抗复合病原抗性分子育种提供基因资源和理论借鉴。【方法】以一个玉米自然群体为试验材料，接种F. graminearum和F. verticillioides复合病原菌，鉴定茎腐病表型；利用全基因组关联分析，筛选显著抗性SNP位点，预测抗病候选基因。【结果】通过田间和室内2个环境下接种复合病原后的茎腐病表型鉴定试验，发现不同来源和亚群的自交系对复合病原侵染的表型差异显著。田间表型鉴定结果表明，收集于中国的自交系普遍抗性较高，而美国的自交系普遍感病性较高；热带及亚热带亚群的自交系抗性较高，混合型亚群的自交系感病性较高。室内表型鉴定结果表明，收集于美国的自交系材料抗性较高，国际玉米小麦改良中心的自交系材料感病性高；硬秆亚群的玉米种质表现较高抗性，混合型亚群的种质表现较高感病性。于田间和室内2个环境下分别筛选出29份和16份对复合病原侵染具有较高抗性水平的种质，2个环境共同筛选到6份抗病种质。基于田间表型GWAS分析，鉴定到18个与复合病原茎腐病抗性显著相关的QTN，挖掘出93个抗病候选基因；有4个基因表现出单倍型变异，且接种后基因表达水平在抗病材料中呈上调趋势。【结论】利用遗传背景丰富的玉米自然群体，在2个环境中共同鉴定出6份玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性材料，可作为潜在的玉米抗茎腐病育种种质资源；挖掘出4个可能参与复合病原菌抗性的候选基因，为玉米镰孢菌复合病原茎腐病抗性育种提供基因资源。

选用穗高系数有显著差异的甜玉米自交系T14和T4为亲本配制杂交组合,用主基因+多基因混合遗传模型和P1、P2、F1、B1、B2和F2共6个世代联合分析的方法对穗高系数性状进行分析;以330个F2单株为分离作图群体,用复合区间作图法在F2和F2:3家系中检测穗高系数QTL。通过研究玉米穗高系数的遗传模式和QTL定位,为玉米高产、耐密和抗倒伏育种提供有价值的理论依据。结果表明:玉米穗高系数受1对加性主基因+加性-显性多基因控制,在各个分离世代都以主基因遗传为主。在F2群体和F2:3家系中分别定位到4个和6个穗高系数QTL;其中有3个QTL在F2群体和F2:3家系中均可被检测到。检测到的高贡献率的主...

采用电钻打孔法接种禾谷镰孢菌,测定22个玉米新杂交组合对禾谷镰孢菌茎基腐病的抗性。结果表明:玉米新组合中,有6个表现为抗性1级,15个表现为抗性2级,1个表现为感病;玉米杂交组合接种禾谷镰孢菌后,大部分组合的穗重、粒重下降,部分组合秃尖长度增大,行粒数减少,对出籽率、穗长、穗行数的影响较小;2个玉米组合的抗病补偿能力较强,其中2×372组合未接种的穗重和粒重分别为186.8g和165.5g,接种后穗重和粒重减少8.7 g和8 g,15H037×1090组合2次接种的穗重、粒重平均值分别达172.9 g和153.7g,比未接种的穗重和粒重增加12.3 g和9.3 g,2个玉米组合的产量超过对照郑单958,具有较高的应用潜力。

利用SSR分子标记技术以及软件Mapmaker3.0,Mapdraw2.0和QTLMaper1.6对齐319和掖478及其F2∶3家系进行了初步的遗传分析,构建了分子遗传连锁图谱。该连锁图总长度1 638.7 cM,包含114个标记,平均两个标记间的距离为14.37 cM。在所做标记的附近得到5个QTLs,分别位于第2,3,5,6,9条染色体上,能解释表型变异的36.21%,21.6%,39.41%,20.67%,30.54%,而且均检测出加性效应。另外,还发现QTLs之间表现出上位性互作。

【目的】通过建立适用于拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)的农杆菌介导遗传转化体系,构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)标记的拟轮枝镰孢ATMT(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation)突变体库,并对突变体库进行筛选分析,为研究拟轮枝镰孢在玉米果穗上的侵染途径和致病的分子机制打下基础。【方法】筛选头孢噻肟钠(cefotaxime sodium,Cefo)和氨苄青霉素钠(ampicillin sodium,Amp)对根癌农杆菌AGL-1的抑菌浓度和拟轮枝镰孢对潮霉素B(hygromycin B)的敏感浓度;以含有绿色荧光蛋白基因(GFP)、潮霉素抗性基因(HPH)的穿梭质粒为载体,通过ATMT构建GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库;利用潮霉素抗性筛选、GFP的特异性引物进行PCR检测和荧光显微镜观察,检测分析T-DNA插入情况及转化子稳定性;从突变体库中随机挑选9个转化子菌株并进行分析,对其产孢量、分生孢子萌发率、致病力等进行测定。【结果】通过农杆菌抑菌试验发现当Cefo/Amp的浓度为150/150μg·mL~(-1)时,AGL-1生长受到抑制;当潮霉素B的浓度为150μg·mL~(-1)时,拟轮枝镰孢完全丧失生长能力。利用优化后的ATMT转化获得了2 465株GFP标记的拟轮枝镰孢转化子;转化子在不含潮霉素B的PDA培养基上连续转接5代再转到含潮霉素B的培养基上仍能正常生长,说明HPH成功插入野生型基因组且稳定遗传;利用GFP特异性引物对转化子进行PCR检测,测序结果显示与NCBI中GFP(登录号:LC420351.1)的同源性为99.26%,表明GFP已成功整合到野生型基因组中;转化子菌丝和孢子在荧光显微镜下观察均呈现绿色,而野生型菌株未观察到任何荧光,表明GFP转移到拟轮枝镰孢野生型菌株基因组中,且能够成功表达。对部分转化子分析发现,与野生型相比转化子54的产孢量明显增多,约为野生型的1.9倍;转化子24的分生孢子萌发率在相同时间内明显下降;转化子13的致病力增强,病害级别达到9级,转化子33和16致病力减弱为3级,转化子4致病力最弱为1级,部分转化子生物学性状未发生明显变化。【结论】构建了农杆菌介导GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库,筛选分析获得了产孢量、孢子萌发率、致病力发生变化的突变体,为进一步研究拟轮枝镰孢侵染玉米果穗的途径和致病的分子机制打下了基础。