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从 1500 余份新品种看中国玉米抗病育种!

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-09-10  来源:种业知识局  浏览次数:1103
 
       中国玉米常见病害有30多种,其中危害严重的有20多种,每年都会由于一些病害在部分地区严重发生或流行,导致巨大的产量损失。

      五大玉米产区的主要病害有哪些?品种抗性水平如何?哪些是高抗品种?

      日前,分子植物育种刊发了由叶文超,张震,韩宇琛,吴建宇,王天宇,陈甲法完成的《1540份国审玉米新品种的抗性统计分析》。

      种业知识局梳理了一些内容,供读者享用。

      注:该课题组研究数据来自各平台公开的玉米审定品种数据。搜集记录中国各玉米产区2010—2019年十年间1540份新品种数据,用Excel、GraphPad Prism 8.4和Orign 9.0对数据进行分析作图。

      各产区主要病虫害分布及品种抗性

      中国各玉米产区的主要病害不尽相同。除东南春播玉米区外,茎腐病和穗腐病是所有玉米主产区的主要病害。

      丝黑穗病、大斑病是北方春玉米区、西南春玉米区和西北春玉米区的主要病害;

      灰斑病主要发生在北方春玉米区和西南春玉米区;

      小斑病、纹枯病主要发生在黄淮海夏玉米区和西南春玉米区;

      南方锈病是黄淮海夏玉米区的主要病害。

      从品种抗性来看,北方春玉米区和东南春玉米区的茎腐病和穗腐病的抗病品种数多于感病品种。除此之外,其他所有产区的感病品种都是显著多于抗病品种。

      例如,西南春玉米区的穗腐病、丝黑穗病、大斑病、灰斑病的感病品种数量占比均明显高于抗病品种占比的2倍以上;

      黄淮海夏玉米区的主要病害中,南方锈病的感病品种的个数占比为96.7%,远高于抗病品种占比的0.8%。

      整体来看,病害压力较大,抗病品种相对比较匮乏,在育种工作中,针对各玉米生产产区培育抗病新品种将变得越来越重要。

      北方春玉米区:丝黑穗病抗性品种数量较少,缺乏大斑病和灰斑病高抗材料

      该项研究对十年间北方春播玉米区审定的750余份玉米新品种分析发现,常见病害主要有茎腐病、穗腐病、丝黑穗病、大斑病、灰斑病等5种病害,这5种病害的抗病品种(HR和R)的占比分别为38.66%、29.32%、12.70%、4.3%和4.8%,感病品种(HS和S)的占比分别为7.70%,15.85%、62.97%、67.12%和49.40%。

北方春玉米区对主要病害不同抗病等级品种的数量分布。图:分子植物育种

注:抗病等级分为高抗(HS)抗(R)中抗(MR)感(S)高感(HS)

      其中高抗茎腐病的品种有85份,高抗穗粒腐病的品种有11份,高抗丝黑穗病的品种14份,高抗大斑病品种3份,高抗灰斑病品种1份。

      数据表明,北方春玉米区虽然受茎腐病和穗腐病侵害,但是在十年间培育的玉米品种中已有较多高抗品种出现,但丝黑穗病抗性品种数量较少,而且缺乏大斑病和灰斑病高抗材料,同时也表明该区域丝黑穗病和大斑病的病害压力较大。

      黄淮海夏玉米区:品种抗性较差,感病品种偏多

      通过对十年间黄淮海夏玉米区审定的380余份玉米新品种分析发现,常见病害主要有茎腐病、穗粒腐病、小斑病、弯孢叶斑病、瘤黑粉病、粗缩病和南方锈病,这7种病害的抗病品种(HR和R)占比分别为8.24%、3.26%、7.22%、3.50%、2.20%、3.41%和0.83%,感病品种(HS和S)的占比为46.01%、71.34%、41.44%、84.26%、93.13%、92.61%和96.69%。

黄淮海夏玉米区的主要病害不同抗病等级品种的数量分布。图:分子植物育种

      整体抗性品种较少,超过70%的品种感或高感穗腐病、弯苞叶斑病、瘤黑粉病、粗缩病和南方锈病。

      其中,茎腐病高抗品种15份,没有穗腐病高抗新品种,小斑病高抗新品种3份,弯苞叶斑病高抗新品种2份,瘤黑粉高抗新品种2份,粗缩病高抗新品种1份,南方锈病高抗新品种1份。

      数据显示,黄淮海夏玉米区玉米品种抗性较差,感病品种偏多,除茎腐病高抗品种较多(15个)外,小斑病、弯苞叶斑病、瘤黑粉病、粗缩病和南方锈病高抗品种极少,没有穗腐病高抗品种,但小斑病、弯孢叶斑病和瘤黑粉病近年对黄淮海地区的玉米品种危害不大,抗病品种培育压力较小。

      东南春玉米区:品种对小斑病和纹枯病抗性较差

      对十年间东南春玉米区审定的80余份玉米新品种分析,其中绝大部分是鲜食玉米品种。

      常见病害主要有茎腐病、小斑病和纹枯病,这3种病害的抗病品种(HR和R)占比分别为59.62%、10.17%和20.37%,感病品种(HS和S)的占比为11.54%、62.71%和44.44%,其中有15份高抗茎腐病的玉米品种,没有对小斑病和纹枯病呈高抗的玉米品种。

东南春玉米区的主要病害不同抗病等级品种的数量分布。图:分子植物育种

      数据表明,东南春玉米区审定玉米品种对茎腐病抗性较好,但对小斑病和纹枯病抗性较差,南方锈病对东南地区的玉米品种同样在成危害,但十年间审定的玉米品种参与鉴定南方锈病的数量有限。

      西南春玉米区:严重缺乏高抗穗腐病、大斑病、灰斑病和纹枯病的玉米品种

      对十年间西南春玉米区审定的212份玉米新品种分析发现,常见病害主要有茎腐病、穗腐病、丝黑穗病、大斑病、灰斑病、小斑病和纹枯病等,这7种病害的抗病品种(HR和R)占比分别为8.15%、0.63%、23%,85%、2.73%、7.04%、10.19%和3.03%,感病品种(HS和S)的占比为47.28%、81.13%、64.62%、56.28%、64.79%、42.23%和74.55%。

西南春玉米区的主要病害不同抗病等级品种的数量分布。图:分子植物育种

      其中,高抗茎腐病品种4份,高抗丝黑穗病品种3份,高抗大斑病品种2份,高抗小斑病、纹枯病品种各1份,没有高抗穗腐病和灰斑病的品种。

      数据表明,西南春玉米区严重缺乏高抗穗腐病、大斑病、灰斑病和纹枯病的玉米品种,受茎腐病、小斑病和丝黑穗病影响较轻,但高抗种质资源有限。该地区的南方锈病鉴定数据较少,但其中有5份玉米品种对南方锈病显呈现高抗。

      西北春玉米区:品种对丝黑穗病和大斑病的抗性较差

      十年间西北春玉米区共审定玉米新品种98份,常见病害主要有茎腐病,穗腐病,丝黑穗病,大斑病等。

      这4种病害的抗病品种(HR和R)占比分别为22.11%、11.63%、6.19%和4.12%,感病品种(HS和S)的占比为32.63%、45.35%、75.26%和84.54%。

 西北春玉米区的主要病害不同抗病等级品种的数量分布。图:分子植物育种

      其中,高抗茎腐病品种11份,高抗丝黑穗病品种1份,高抗大斑病品种1份,没有高抗穗腐病的品种。

      数据显示,西北春玉米区的审定品种对茎腐病及穗腐病有一定抗性,但对丝黑穗病和大斑病的抗性较差。

      茎腐病是所有主产区都发生的一种主要病害,主要病原菌有镰孢菌属、曲霉菌属和青霉菌属等,不仅会导致玉米倒伏,影响玉米质量,还会产生多种毒素危害人身健康。目前经过多年抗性品种培育,已经积累了一定量的茎腐病高抗种质资源,其中北方春玉米区的国审玉米新品种高抗种质资源丰富,西南春玉米区和黄淮海夏玉米区抗病品种比例相对较少,高抗种质资源有限,病害防治压力较大。

      穗腐病的高抗资源严重缺乏,其中东南春玉米区鲜食玉米品种较多,穗粒腐病数据有限且没有高抗普通玉米品种,此外仅在北方春玉米区鉴定到11份高抗玉米品种,其余多个生产区内均没有穗腐病高抗种质,穗粒腐是全国范围内玉米生产的主要病害之一,不仅会导致玉米灌浆不饱满,易倒伏影响玉米产量,其病原菌代谢物伏马毒素等还能够威胁人和家禽家畜的健康,其高抗种质资源的缺乏是影响玉米生产的关键因素,病害防治压力较大,迫切需要加快抗性品种的培育。

      此外丝黑穗病、大斑病、灰斑病、小斑病和纹枯病、南方锈病、弯孢叶斑病、瘤黑粉病和粗缩病在不同产区间时有发生,且高抗资源同样缺乏,对局部地区的玉米生产存在极大隐患。针对不同地区病害发生规律,培育具有针对性的抗病品种是解决各类病害威胁最直接、有效的措施。

      种业知识局梳理。

      论文来源:叶文超,张震,韩宇琛,吴建宇,王天宇,陈甲法.1540份国审玉米新品种的抗性统计分析[J/OL].分子植物育种.

      https://kns.cnki.net/kcms2/detail/46.1068.S.20230704.1715.025.html

 
 
 
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