玉米南方锈病偏重发生!抗性新品种研发将是新风口

作者:综合整理自全国农技中心、智种网等 2024/8/2 8:54:11
7月26日,全国农业技术推广服务中心发布植物病虫情报。受近期第3号台风“格美”北上影响,玉米南方锈病菌源可能传播扩散到黄淮海地区,且台风带来的丰沛雨水和较大幅度降温,将创造适温、高湿的气象条件,十分有利于南方锈病孢子的沉降、侵染和病害的暴发流行。根据专家会商,综合分析菌源、品种、台风北上、天气和耕作制度等影响因素,预计今年玉米南方锈病在黄淮海玉米主产区偏重至大发生,对玉米生产安全构成较大威胁,全国
7月26日,全国农业技术推广服务中心发布植物病虫情报。受近期第3号台风“格美”北上影响,玉米南方锈病菌源可能传播扩散到黄淮海地区,且台风带来的丰沛雨水和较大幅度降温,将创造适温、高湿的气象条件,十分有利于南方锈病孢子的沉降、侵染和病害的暴发流行。
根据专家会商,综合分析菌源、品种、台风北上、天气和耕作制度等影响因素,预计今年玉米南方锈病在黄淮海玉米主产区偏重至大发生,对玉米生产安全构成较大威胁,全国发生面积8000万亩,发生流行盛期为8月中旬至9月下旬。
根据模型预测,未来2~3周,河南大部,江西、湖南和湖北局部,浙江、安徽和江苏北部,山东西部,河北、北京、天津玉米南方锈病暴发流行风险较高。
当前,各地主栽品种对玉米锈病的抗性较差,尤其是南方和黄淮海地区主栽玉米品种抗病性差,易导致南方锈病大流行。玉米南方锈病集中显症时间在8月中旬至9月中旬,玉米种植密度高,且处于生长后期、田间阴蔽,易造成高温高湿的小生境,如贻误病害初发的防治窗口期,则病害极有可能暴发流行。
那么如何解决这个问题,尤其从育种的角度,控制该病害最经济有效的方法是挖掘和利用抗病基因进行抗病育种,开发携带抗性基因的玉米新品种。
目前,我国已发现的玉米锈病有3种类型,包括:由玉米柄锈菌引起的普通型玉米锈病;由多堆柄锈菌引起的南方型玉米锈病;由玉米壳锈菌引起的热带玉米锈病。从当前玉米锈病发生的情况看,可能是多种类型和多种生理小种的混合发生。
但目前,高抗南方锈病的玉米种质资源相对匮乏,极其缺少在多个地区表现为高抗的种质材料。黄飞燕(2011)在2008至2010年间共对1136份国家种质资源库的玉米种质资源进行人工接种后抗性鉴定,结果表现高抗和高感的比例分别为2.46%和23.68%。而抗病材料占国外地方品种种质资源的75.76%,占国内地方品种种质资源的34.60%。鉴定结果表明,我国玉米种质资源中的高抗材料较少。

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在玉米抗锈育种工作方面,国内外起步都比较晚,而且参与相关研究的人员较少,科研工作者及育种人员对抗锈育种工作的重视程度不够,每遭遇锈病大爆发,对玉米的生长发育和产量均造成很大影响,严重时甚至导致绝收。

近年来,国内已经育成了多个抗病新品种,逐渐成为主推品种,正在催生新的一轮品种更换。一些科研单位和公司利用抗锈基因分子标记育种对原有骨干自交系的抗病性进行改良,取得很好成效。比如,将“京2416”改为京“2146K”。

国内外在南方锈病方面也开展了不少研究工作,包括组织病理学、基因定位及抗性相关基因功能分析等。2022年7月29日,华中农业大学玉米团队在Nature Communications发表了题为研究论文。该研究成功克隆了广谱持久抗玉米南方锈病基因RppK。在感病条件下,该基因能显著提高玉米对南方锈病的抗性,并增加产量11.9%~17.1%,而正常条件下,该基因对产量没有影响。华中农业大学玉米研究团队于2011年在500多份自然变异群体中筛选到广谱持久的抗南方锈病自交系材料K22。采用分子辅助育种和转基因育种策略,改良的抗病品种已于2019年开始推广应用。

伴随着植物的抗病防御机制的不断进化,相对的病原菌为了生存而加速进化,南方锈病锈病生理小种不断变异,导致大量玉米品种的抗性不断丧失,从而耗费了大量的人力、物力和抗性资源。针对这一问题,博瑞迪开发了一种方便、特异和快速的南方锈病分子检测技术,用于玉米南方锈病抗性鉴定。

如果采用传统的回交、自交的方式,工作量大,抗病鉴定依靠自然发病,筛选不够精准。加上不同生态地区致病生理小种的多样性,如果品种抗性过度集中导致病菌变异,等选育完成品种抗性很可能丢失。利用分子标记辅助育种和单倍体育种,不断提高育种效率,快速、准确地选育多抗、稳产、高产的新品种。博瑞迪玉米南方锈病定向改良业务应运而生,利用分子标记辅助选择技术18个月内将抗性基因导入到农艺性状优良的骨干系中,获得抗玉米南方锈病材料并应用于育种。