玉米种质资源对六种重要病虫害的抗性鉴定与评价

在2003－2005年间,对604份玉米种质进行了抗弯孢菌叶斑病和玉米螟鉴定,筛选出抗弯孢菌叶斑病的材料93份,抗玉米螟材料22份。2006－2009年间,对836份玉米种质进行了抗大斑病、茎腐病、穗腐病和瘤黑粉病的鉴定与评价,筛选出一批高抗和多抗的资源。在836份资源中,对大斑病1、2和N号3个生理小种具有抗性的材料均为50％左右;抗茎腐病材料为41.3％,高抗和抗性种质分别为264和81份;穗腐病高抗和抗性种质分别为5和171份,占比为21.1％;瘤黑粉病高抗和抗性种质各261和14份,占总鉴定材料的32.9％。上述结果表明抗大斑病、茎腐病和瘤黑粉病的种质资源较为丰富。通过对抗性结果进行对比分析,发现不同生态区玉米种质的抗性强弱以及抗性多样性存在明显差异,黑龙江和内蒙的种质对病虫害的抗性强弱及多样性程度明显高于四川种质。此外,玉米自交系对病虫害的抗性强弱以及多抗性程度高于农家种。     

玉米种质资源抗弯孢菌叶斑病特性研究

针对近年弯孢菌叶斑病日益严重的发生趋势,对1698份玉米种质(自交系、群体、杂交种以及特殊材料)进行了抗弯孢菌叶斑病鉴定.结果表明,中国玉米种质抗性较引进种质抗性好;不同省份所供种质抗性存在差异,北京、四川、广西种质总体抗性较好;在新选育的自交系中,鉴定出12份高抗材料;在当前培育的杂交种中,有22份高抗或抗弯孢菌叶斑病;玉米对弯孢菌叶斑病抗性在相同核基因、不同细胞质种质间无差异;玉米抗大斑病基因对抗弯孢菌叶斑病无效.     

玉米种质资源抗弯孢菌叶斑病特性研究

针对近年弯孢菌叶斑病日益严重的发生趋势,对1698份玉米种质(自交系、群体、杂交种以及特殊材料)进行了抗弯孢菌叶斑病鉴定。结果表明,中国玉米种质抗性较引进种质抗性好;不同省份所供种质抗性存在差异,北京、四川、广西种质总体抗性较好;在新选育的自交系中,鉴定出12份高抗材料;在当前培育的杂交种中,有22份高抗或抗弯孢菌叶斑病;玉米对弯孢菌叶斑病抗性在相同核基因、不同细胞质种质间无差异;玉米抗大斑病基因对抗弯孢菌叶斑病无效。     

玉米种质和新品种对腐霉茎腐病和镰孢穗腐病的抗性分析

玉米是我国最重要的农作物之一,腐霉茎腐病和镰孢穗腐病是玉米生产上的重要病害。2006-2012年期间,对1647份玉米种质进行了抗肿囊腐霉茎腐病和拟轮枝镰孢穗腐病鉴定,筛选出高抗茎腐病和穗腐病的种质分别为564份和27份,占鉴定总材料的34.2%和1.6%,抗性材料分别为209份和352份,占比为12.7%和21.4%,表明高抗肿囊腐霉茎腐病的资源较为丰富,高抗镰孢穗腐病的种质相对匮乏。其中,13份种质对2种病害均表现高抗,207份种质对2种病害均表现抗性或对其中一种表现高抗而另一种表现抗性。自交系中对肿囊腐霉茎腐病和拟轮枝镰孢穗腐病表现抗性以上(含HR和R)的种质分别占总鉴定种质的56.5%和23.6%,在农家种中分别为21.2%和21.4%,表明玉米自交系中的抗性资源较农家种丰富。2009-2013年期间参加国家玉米区试的品种中,对腐霉茎腐病表现高抗、抗性、中抗、感病和高感的品种分别占11.5%、11.9%、40.1%、17.6%和18.9%。2009-2011年间,中抗以上的育成品种所占比例呈现明显上升趋势,但2012-2013年间,中抗以上的品种所占比例呈下降趋势。     

玉米重要自交系的肿囊腐霉茎腐病抗性鉴定与评价

由肿囊腐霉菌(Pythium inflatum Matthews)引起的玉米茎腐病是影响玉米产量的一种重要病害。为进一步拓展可利用的抗源,于2010-2011年在田间采用人工接种方法对287份重要的玉米自交系种质进行了玉米茎腐病的抗性鉴定评价。结果表明,287份鉴定材料中有171份自交系对茎腐病的抗性达到中抗以上水平,占鉴定材料的59.58%,其中高抗自交系共43份,占鉴定材料总数的14.98%;感病类型自交系共116份,占鉴定材料的40.42%,其中高感自交系共95份,占鉴定材料总数的33.10%。Lancaster、Reid及P群种质中具有丰富的茎腐病抗源,而塘四平头种质群中茎腐病抗源相对缺乏,多为感病类型。该研究结果可为今后我国玉米茎腐病抗性种质的引进和改良提供重要参考。     

小麦禾谷镰孢菌茎基腐病抗源的筛选与评价

为了发掘我国小麦种质资源中具有禾谷镰孢菌茎基腐病(crown rot)抗性的材料,采用禾谷镰孢菌苗期接种试验的方法,研究了82份小麦种质对禾谷镰孢菌茎基腐病的抗性.结果表明,在鉴定的材料中没有发现高抗材料;中抗材料13份,占总数的15.8%,包括CI12633、红蚰子、FHB143、Tiszataj和紫秆子等;大多数材料为感病材料.值得注意的是不同小麦材料对禾谷镰孢菌赤霉病和茎基腐病具有不同的抗性水平,两种病害没有正相关性,暗示小麦茎基腐病和赤霉病的抗性机制可能不同,因此,需要广泛挖掘具有茎基腐病抗性的小麦资源.     

黑龙江省高粱种质抗丝黑穗病、靶斑病、高梁蚜和亚洲玉米螟鉴定

对黑龙江省种植的114份高粱种质资源进行丝黑穗病、靶斑病、高粱蚜及亚洲玉米螟病虫害鉴定,筛选出抗丝黑穗病材料6份、抗靶斑病材料7份、抗高粱蚜材料3份及1份高抗亚洲玉米螟材料。这些抗病虫材料可为今后进行种质创新及杂交种选育提供理论和实用价值。     

黑龙江省高粱种质抗丝黑穗病、靶斑病、高粱蚜和亚洲玉米螟鉴定

对黑龙江省种植的114份高粱种质资源进行丝黑穗病、靶斑病、高粱蚜及亚洲玉米螟病虫害鉴定,筛选出抗丝黑穗病材料6份、抗靶宽病材料7份、抗高粱蚜材料3份及1份高抗亚洲玉米螟材料.这些抗病虫材料可为今后进行种质创新及杂交种选育提供理论和实用价值.     

外引玉米种质对两种穗腐病原镰孢菌抗性鉴定

采用双牙签接种技术,2016-2017年连续2年对从美国、加拿大、罗马尼亚、德国、法国、荷兰等国家引进的177份玉米种质资源抗玉米穗腐病原拟轮枝镰孢(F.verticillioides)和禾谷镰孢(F.graminearum)进行了鉴定。结果表明,鉴定的177份玉米种质资源中,对拟轮枝镰孢表现高抗(HR)的资源2份,占总数的1.13%;抗病(R)38份,占总数的21.47%;中抗(MR)75份,占总数的42.37%;感病(S)48份,占总数的27.12%;高感(HS)14份,占总数的7.91%。177份玉米种质资源中,对禾谷镰孢(F.graminearum)表现抗病(R)12份,占鉴定资源总数的6.78%;中抗(MR)66份,占总数的37.29%;感病(S)64份,占总数的36.16%;高感(HS)35份,占总数的19.77%,未发现对禾谷镰孢菌表现高抗的材料。在177份玉米种质资源中,兼抗两种穗腐病原镰孢菌的种质资源有12份。     

44份玉米自交系对镰孢穗腐病的抗性鉴定北大核心CSCD

在2016年和2017年分别对44份不同来源的在自然发病条件下对穗腐病表现为抗病或感病的玉米自交系,分别人工接种拟轮枝镰孢和禾谷镰孢,对其抗性进行了鉴定。结果表明,塘四平头群的自交系发病最重,旅大红骨群的自交系发病最轻,瑞德群的自交系之间抗性差异较大。玉米自交系吉V203、承351和丹598对拟轮枝镰孢和禾谷镰孢均表现为高抗,而PHTD5和掖81162对两种致病菌均表现为高感。44份自交系在不同年份的抗性评级存在一定的差异,说明玉米穗腐病的发病受环境因素影响较大,也在一定程度上说明玉米穗腐病抗性遗传的复杂性。高抗和高感的玉米自交系在不同年份发病稳定,而中等抗性水平的自交系在不同年份的发病程度存在差异,受环境因素影响较大。本研究结果将为玉米穗腐病的抗性遗传改良提供一定的参考依据。     

玉米抗镰刀菌穗腐病接种方法及抗病资源筛选研究

对玉米抗穗腐病性鉴定中采用的牙签法与花丝通道注射法进行比较研究表明,牙签法接种果穗的发病程度重于花丝通道注射法接种。牙签法接种病菌于果穗子粒与穗轴之间,有利于病原菌的发育扩展,是一种比较理想的、容易操作的接种方法。采用牙签法接种串珠镰刀菌,对178份玉米自交系和15份杂交种进行抗穗腐病鉴定,筛选出高抗(HR)自交系1份、抗病(R)玉米自交系34份、抗病(R)玉米杂交种12份。     

玉米种质资源对纹枯病的抗性鉴定与评价

在人工接种条件下,对国内常用的285份玉米种质资源进行抗纹枯病大田鉴定与评价,未发现免疫材料,抗病材料很少.高抗、抗和中抗材料的比例分别为1.0%、3.2%、13.7%;绝大多数材料属于感病或高感,分别占29.8%、52.3%.株高、主穗位高、主穗位高/株高之比值与病情指数呈负相关,病斑高、病斑高/株高、病斑高/主穗位高之比值与病情指数呈正相关,可以将病斑高度与主穗位高度的比值作为抗性鉴定与评价指标之一.采用带菌麦粒在拔节中后期定位接种,以病斑到达的叶鞘位作为病情和抗性评价体系是较为准确和规范的方法.     

引进美国GEM材料的抗玉米青枯病和丝黑穗病种质资源筛选鉴定

近年来,青枯病、丝黑穗病上升为我国玉米生产中的主要病害,挖掘新的抗病资源,进行抗病育种是解决病害威胁的根本所在。本研究对引进的美国GEM材料进行了接种条件下的抗病性鉴定,并结合抗病材料的多年重复验证,筛选出一批新的抗病种质资源。这些材料的深入研究和广泛应用,对拓宽我国玉米青枯病、丝黑穗病抗性遗传基础,增加种质资源遗传多样性具有重要利用价值。     

玉米抗南方锈病种质资源初步鉴定及遗传多样性分析

南方锈病是玉米生产上的重要病害。2013-2015年在广西南宁和北京昌平对903份玉米种质资源进行了抗南方锈病的初步鉴定与评价,并利用SSR标记对筛选出的部分抗性材料进行了遗传多样性分析。结果表明,在903份种质中,8份自交系在广西南宁和北京昌平均对南方锈病表现高抗(HR),占总鉴定种质的0.9%;29份材料表现为抗病(R),占比3.2%,包括27份自交系和2份农家种;中抗种质(MR)100份,占比11.1%;感病(S)和高感(HS)种质分别为181和585份,占鉴定材料的20.0%和64.8%。由此可见,玉米资源中高抗南方锈病的种质较为匮乏,在不同地点均表现高抗的材料是难得的抗源。不同地理来源的玉米种质对南方锈病的抗性水平存在较大差异,其中抗性资源较为丰富的是源自内蒙古和山西的种质。42对多态性SSR引物在50份抗锈病材料中,共扩增出141个条带,多态性条带139个,多态位点百分率(PPB)为98.58%。平均等位基因数(Na)1.98,平均有效等位基因数(Ne)1.59,平均Nei's基因多样性(H)0.34,平均多态性信息含量(PIC)0.78,平均Shannon's信息指数(I)0.51;通过UPGMA聚类分析,50份抗病材料被划分为2个类群,其中,第Ⅰ类群又可划分为5个亚类,表现出较高的遗传多样性,为抗病育种中抗源的选择和利用提供参考信息。     

Molecular mapping of QTLs for resistance to Gibberella ear rot, in corn, caused by Fusarium graminearum.

Gibberella ear rot, caused by the fungus Fusarium graminearum Schwabe, is a serious disease of corn (Zea mays) grown in northern climates. Infected corn is lower yielding and contains toxins that are dangerous to livestock and humans. Resistance to ear rot in corn is quantitative, specific to the mode of fungal entry (silk channels or kernel wounds), and highly influenced by the environment. Evaluations of ear rot resistance are complex and subjective; and they need to be repeated over several years. All of these factors have hampered attempts to develop F. graminearum resistant corn varieties. The aim of this study was to identify molecular markers linked to the genes for resistance to Gibberella ear rot. A recombinant inbred (RI) population, produced from a cross between a Gibberella ear rot resistant line (CO387) and a susceptible line (CG62), was field-inoculated and scored for Gibberella ear rot symptoms in the F4, F6, and F7 generations. The distributions of disease scores were continuous, indicating that resistance is probably conditioned by multiple loci. A molecular linkage map, based on segregation in the F5 RI population, contained 162 markers distributed over 10 linkage groups and had a total length of 2237 cM with an average distance between markers of 13.8 cM. Composite interval mapping identified 11 quantitative trait loci (QTLs) for Gibberella ear rot resistance following silk inoculation and 18 QTLs following kernel inoculation in 4 environments that accounted for 6.7%-35% of the total phenotypic variation. Only 2 QTLs (on linkage group 7) were detected in more than 1 test for silk resistance, and only 1 QTL (on linkage group 5) was detected in more than 1 test for kernel resistance, confirming the strong influence of the environment on these traits. The majority of the favorable alleles were derived from the resistant parent (CO387). The germplasm and markers for QTLs with significant phenotypic effects may be useful for marker-assisted selection to incorporate Gibberella ear rot resistance into commercial corn cultivars.     

广西玉米种质资源对纹枯病的抗性鉴定

在人工接种条件下,对860份玉米材料进行了纹枯病抗性鉴定和评价,旨在为进一步开展玉米纹枯病抗性育种和分子生物学研究奠定基础。结果显示,在鉴定的860份玉米材料中,没有发现免疫的材料,高抗、抗、中抗、感和高感的比例分别为3.49%、28.60%、26.16%、10.35%和31.40%;在农家种、群体种和杂交种（组合）等杂合体中,抗病材料所占比例较大,而自交系等纯合体中,感病材料所占比例较大,表明玉米杂合体种质资源材料中可能蕴藏着不同的抗纹枯病基因,特别是广西农家种中可能存在对纹枯病具有稳定抗性的材料,值得进一步研究和利用。     

广西玉米种质资源对纹枯病的抗性鉴定

在人工接种条件下,对860份玉米材料进行了纹枯病抗性鉴定和评价,旨在为进一步开展玉米纹枯病抗性育种和分子生物学研究奠定基础。结果显示,在鉴定的860份玉米材料中,没有发现免疫的材料,高抗、抗、中抗、感和高感的比例分别为3．49％、28．60％、26．16％、10．35％和31．40％;在农家种、群体种和杂交种（组合）等杂合体中,抗病材料所占比例较大,而自交系等纯合体中,感病材料所占比例较大,表明玉米杂合体种质资源材料中可能蕴藏着不同的抗纹枯病基因,特别是广西农家种中可能存在对纹枯病具有稳定抗性的材料,值得进一步研究和利用。     

Targeted discovery of quantitative trait loci for resistance to northern leaf blight and other diseases of maize

To capture diverse alleles at a set of loci associated with disease resistance in maize, heterogeneous inbred family (HIF) analysis was applied for targeted QTL mapping and near-isogenic line (NIL) development. Tropical maize lines CML52 and DK888 were chosen as donors of alleles based on their known resistance to multiple diseases. Chromosomal regions (“bins”; n = 39) associated with multiple disease resistance (MDR) were targeted based on a consensus map of disease QTLs in maize. We generated HIFs segregating for the targeted loci but isogenic at ~97% of the genome. To test the hypothesis that CML52 and DK888 alleles at MDR hotspots condition broad-spectrum resistance, HIFs and derived NILs were tested for resistance to northern leaf blight (NLB), southern leaf blight (SLB), gray leaf spot (GLS), anthracnose leaf blight (ALB), anthracnose stalk rot (ASR), common rust, common smut, and Stewart’s wilt. Four NLB QTLs, two ASR QTLs, and one Stewart’s wilt QTL were identified. In parallel, a population of 196 recombinant inbred lines (RILs) derived from B73 × CML52 was evaluated for resistance to NLB, GLS, SLB, and ASR. The QTLs mapped (four for NLB, five for SLB, two for GLS, and two for ASR) mostly corresponded to those found using the NILs. Combining HIF- and RIL-based analyses, we discovered two disease QTLs at which CML52 alleles were favorable for more than one disease. A QTL in bin 1.06–1.07 conferred resistance to NLB and Stewart’s wilt, and a QTL in 6.05 conferred resistance to NLB and ASR.