【目的】针对黄淮海地区发生的玉米弯孢叶斑病,通过分子生物学技术,明确其致病菌新月弯孢(Curvularia lunata)在不同地区和年份间的遗传差异及亲缘关系,为研究该病害的发生和流行提供数据资料。【方法】对2013、2016和2017年采集自黄淮海地区5省(河南、河北、山东、安徽、江苏)的病样进行分离,并采用形态学和分子生物学(ITS和EF-1α序列分析)对分离到的菌株进行鉴定,共获得175个新月弯孢菌株。从哥伦比亚大学开发的通用引物中筛选出13条多态性高、重复性好的引物,利用筛选出的引物对175个新月弯孢菌株进行ISSR-PCR扩增,利用Popgen32软件计算多态性比率、Shannon’s信息指数、群体间的遗传距离和遗传相似性,使用NTsys2.10e软件进行UPGMA聚类分析和基于遗传相似系数的主坐标分析,构建聚类分析图和散点图。【结果】利用筛选出的引物对175个菌株进行PCR扩增,共获得105条多态性条带,多态性比率为100%。在群体平均水平上,基因多样性水平(H)为0.3867,Shannon’s的信息指数(I)为0.5682,表明玉米弯孢叶斑病菌具有丰富的遗传多样性;不同地理种群间的遗传多样性存在一定差异,河南和安徽种群遗传多样性最高,江苏种群较低;年度间相同地理来源的菌群亲缘关系较远,相同年份不同地理来源菌群亲缘关系较近。聚类分析显示所有菌株相似系数为0.51—0.93,在相似系数为0.59水平上,175个菌株被划分为2群5个亚群,亚群间表现出年度间的差异,不同地理种群病菌间存在基因交流,遗传相关性较高;主坐标分析结果与聚类分析结果一致,同一年份的菌株明显聚集在一起。【结论】引起黄淮海地区玉米弯孢叶斑病的病原菌群体存在较高的遗传变异,地域相邻的病菌遗传关系较近;同一地区的菌株在年度间表现出一定遗传距离,而同一年份不同地理来源的菌株遗传距离较近。引起该地区玉米弯孢叶斑病的新月弯孢菌株不是以本地菌源为主,其主要菌源可能来自南方水稻和草坪草或东南亚玉米生产区,但也存在少量存活于地表病残体上的菌株可作翌年的初侵染源。

为明确辽宁省和安徽省玉米弯孢叶斑病菌的生理分化和遗传多样性及其近缘关系。利用UP-PCR、ISSR分子标记方法,对采集于辽宁省和安徽省30株玉米弯孢叶斑病菌进行了遗传多样性分析。从供试引物中筛选获得具有多态性好且稳定的UP-PCR引物4个、ISSR引物12个,分别扩增出27条谱带和76条谱带,多态性条带比率分别为77.78%和89.47%。聚类分析结果表明,UP-PCR阈值在0.662处菌株被分为7个类群,ISSR阈值在0.681处菌株被分为8个类群,玉米弯孢叶斑病菌存在丰富的遗传变异,与地理来源无明显相关性。从稳定性、可操作性和多态性水平来看,ISSR技术更适合于分析玉米弯孢叶斑病菌的遗传多...

【目的】明确海南三亚玉米南繁基地和黄淮海玉米主产区的玉米小斑病菌(Bipolaria maydis)菌株的致病性差异,以及遗传多样性和亲缘关系的远近,为海南三亚南繁基地育种过程中玉米品种的抗病性筛选提供理论依据,并对玉米品种在黄淮海地区的推广种植提供参考。【方法】对采集自海南三亚和黄淮海地区的玉米小斑病病叶进行病原菌分离,经过形态学和分子生物学方法对分离到的菌株进行鉴定,共获得61株玉米小斑病菌菌株。采用人工喷雾接种法对61株小斑病菌菌株的致病力进行鉴定;并选取16条扩增条带清晰、重复性好、多态性高的引物进行ISSR-PCR扩增,利用Popgen32生物软件计算群体间的遗传距离和遗传相似性,并利用NTsys2.10e软件进行聚类分析,构建海南三亚与黄淮海地区小斑病菌的聚类图。【结果】致病性测定结果表明,海南三亚地区未分离到弱致病力菌株,强致病力菌株个数占三亚地区总菌株的57.1%;黄淮海地区分离到的弱致病力菌株占黄淮海地区总菌株的47.5%,强致病力菌株占黄淮海地区总菌株的17.5%。遗传多样性分析结果表明,在群体平均水平上,Nei’s基因多样性指数(H)为0.2820,Shannon’s信息指数(I)为0.4197,表明玉米小斑病菌具有一定的遗传变异;不同地理种群间的遗传相似系数为0.9028—0.9618,遗传距离为0.0390—0.1023,表明整体遗传相似系数较高,遗传距离较近;但不同地理种群间仍存在不同程度的遗传分化,其中,河南与河北的菌株群体遗传相似系数最高(GS=0.9618),亲缘关系最近;河南和三亚地区的菌株群体遗传相似系数最低(GS=0.9028),亲缘关系相对较远。聚类分析结果表明,三亚地区菌株和黄淮海地区菌株在相似系数为0.722时,明显被分为两大类群。【结论】黄淮海玉米主产区与海南三亚玉米南繁基地的玉米小斑病菌在致病力上存在一定差异,三亚地区强致病力菌株的分离频率高于黄淮海地区。黄淮海地区与三亚地区的菌株群体具有丰富的遗传多样性,且遗传多样性与地理来源有一定关系,地域相邻的菌株遗传关系较近;但三亚地区与黄淮海地区的菌株遗传相似系数相对较高,亲缘关系较近,且两种群间存在一定基因交流。因此,三亚地区作为玉米的南繁基地,其自然发病条件下筛选出对小斑病具有抗性的玉米品种或抗性亲本材料,对黄淮海地区小斑病抗性的逐年提高具有一定的影响,有利于减轻黄淮海地区病害的发生。

利用同功酶电泳技术对采自国内的23个玉米弯孢叶斑病菌菌株进行可溶性蛋白以及SOD、EST、PPO、MDH、POD等酶系分析,发现不同菌株间存在差异;对菌株进行聚类分析,结果表明,在连锁距离0.36上将所有菌株聚合在一起,大致可以分成7个组,与病菌致病性分组有些一致或相近,但也有些不同或关系不密切。

从60条随机引物中选择12对组合,对玉米弯孢叶斑病菌基因组DNA进行随机扩增,共扩增出128条遗传标记。根据这些标记使用Statistic统计软件对菌株之间相互关系进行聚类分析,结果表明:菌株间最高相似系数是为87%,最低为47%。22个供试菌株在连锁距离0.4范围内全部聚在一起,树状图上的菌株可分成5~6组。a组包括:98-36、98-25、98-17、98-07、98-01和98-28 6个菌株,是遗传基础最接近的一组。

玉米弯孢菌叶斑病在我国日趋严重 ,其主要病原菌为弯孢菌 ,用人工接种的方法对生产上常用的 2 7个杂交种和 4 6个自交系进行抗病性测定 ,结果表明 ,弯孢菌各菌株间存在着明显的生理分化现象 ,不同玉米品种间抗病性存在着显著差异 ,但没有发现免疫的品种和自交系 ,当前生产上推广的品种大多为感病类型

　对新月弯孢菌的生物学特性进行了初步研究,结果表明,该菌生长温度为10～35℃,最适生长温度为25～30℃;孢子萌发温度为10～35℃,最适温度为25～30℃;病原菌对酸碱度的适应范围较广,以pH6～8为最适pH值;光照对菌丝体无显著影响,光暗交替有利于孢子的形成;孢子致死温度为55℃(10min)。

以分生孢子萌发法和生长速率抑制法比较了5种杀菌剂对玉米弯孢叶斑病菌(Curvularialunata(Boed)Wakker)的毒力作用。结果表明,不同杀菌剂、同种杀菌剂不同系列浓度之间存在差异,且同种杀菌剂对分生孢子与菌丝毒力作用不同。分生孢子萌发试验中,百菌清、退菌特、多菌灵、粉锈宁和代森锰锌的EC50分别为0.171,0.064,0.241,0.193和0.591mg/mL;生长速率抑制试验中,百菌清、退菌特、多菌灵、粉锈宁和代森锰锌的EC50分别为0.094,0.039,0.026,0.284和0.159mg/mL。

以8个黑龙江省主栽玉米品种为鉴别寄主,对不同来源的玉米弯孢菌叶斑病菌[新月弯孢菌Curvularialunata(Wakker)Boed.]菌株进行了致病力分化测定。结果表明,不同菌株间存在明显的致病性差异,不同菌株在相同寄主上能产生不同类型的病斑,病斑大小、形状、边缘颜色、晕圈大小存在较大差异,说明菌株间有明显的致病力分化现象。

在人工控制条件下,研究了不同接种量、接种方法及接种时期对玉米弯孢菌叶斑病的发病程度的影响。结果表明,玉米成株期弯孢菌叶斑病田间鉴定采用大喇叭口期放置带菌高粱粒的接种方法效果最好,苗期可在三叶、六叶期采用喷雾或灌心接种,但少数品种存在苗期抗性与成株期不一致现象,喷雾或灌心接种最适宜孢子浓度为2～5×10~3个/mL。

明确东北地区玉米大斑病菌交配型组成情况及遗传结构,为进一步深入研究玉米大斑病的发生、流行及防控技术提供理论依据。利用交配型鉴定特异引物对2017年采自辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古4个省(自治区)34个市县的57株玉米大斑病菌进行交配型测定,并采用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记技术对供试菌株进行遗传多样性分析。测定结果表明:东北地区玉米大斑病菌主要包括2种交配型,即仅含StMAT1-2基因的a交配型和仅含StMAT1-1基因的A交配型,且a交配型的比例(78.95%)明显高于A交配型(21.05%),表现出明显的不平衡现象。遗传多样性分析结果表明:从100对SRAP通用引物中筛选出多态性较好且稳定的8对引物组合,共扩增出64条条带,不同引物组合对供试菌株扩增条带数量不同,引物组合Me5/Em9和Me8/Em1扩增的条带数量最多,Me3/Em3扩增的条带数量最少,其中多态性条带44条,平均每个引物组合扩增出5.5个多态性条带,多态性位点比率为68.75%。UPGMA聚类分析显示,供试菌株遗传相似系数介于0.76～1.00,在阈值为0.82时,所有菌株被分为4个类群,表现出丰富的遗传多样性。SRAP划分结果表明:类群Ⅰ中菌株均为A交配型,a交配型菌株均聚集于类群Ⅱ中,说明玉米大斑病菌遗传类群和交配型之间存在密切关系,但二者均与菌株地理来源无明显相关性。

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。

通过人工接种方法研究了玉米弯孢菌叶斑病流行的时间动态,结果表明:在玉米弯孢菌叶斑病的发病流行中,病情指数随时间的变化动态用Weibull模型拟合较好,病情曲线下面积(AUDPC)随接种后天数的变化情况则可用直线模型来描述。同时,该病害产量损失研究表明,该病对玉米的穗粒数和百粒重均有影响,百粒重损失率明显高于穗粒数损失率,为穗粒数损失率2～3倍。

基于未来气候变化情景(A1B)下区域气候模式(RegCM3)模拟的黄淮海地区1951-2100年0.25°×0.25°格点气象资料和1971-2000年逐日站点气象资料,结合夏玉米不同发育时段对温度、降水和日照的需求,在前人温度、降水和日照适宜度的基础上构建了黄淮海地区夏玉米全生育期气候适宜度模型,并对1951-2100年黄淮海地区夏玉米气候适宜度的时空变化特征做了分析。结果表明:1951-2100年黄淮海地区夏玉米气候适宜度总体呈下降趋势。2011年之前黄淮海大部地区夏玉米气候适宜度高于0.80,河北南部、河南中东部、山东西部等地出现小幅上升;2011-2040年夏玉米气候适宜度开始下降,大...