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摘要
玉米南方锈病由玉米多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw.）引起，主要分布在热带和亚热带地区，但随着全球气候变暖，其发生范围不断扩大，对玉米生产的影响也随之扩大。对于该病害发病温度范围的测定有助于病害发生范围的区划和病害预防工作的进行。试验将多堆柄锈菌接种到供试玉米材料‘郑单958’上，置于不同温度下的光照培养箱中培养并观察发病情况，从而确定出玉米南方锈病的发病温度范围以及发病最适温度范围。试验结果表明：玉米南方锈病的发病温度范围为15～31 ℃，最适温度范围为24～27 ℃。
关键词
玉米南方锈病；多堆柄锈菌；发病温度范围；发病最适温度范围
中图分类号：
S 432.1
文献标识码：A
DOI：10.3969/j.issn.05291542.2015.05.026
Abstract
Southern corn rust， caused by Puccinia polysora Underw.，mainly distributes around tropical and subtropical areas. It is getting more and more widespread along with the global warming and its influence on corn production is getting bigger and bigger. Determination of temperature required by southern corn rust can be very useful for mapping its distribution and preventing the disease. By inoculating and incubating P.polysora on the corn variety ‘Zhengdan 958’ under different temperatures in illumination incubators， we found that the temperature required by southern corn rust was 15-31 ℃， and the optimal temperature was 24-27 ℃.
Key words
southern corn rust；Puccinia polysora；the temperature required by southern corn rust；the most optimal temperature required by southern corn rust
玉米南方锈病是由多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw.）引起的一种气传性病害。主要危害叶片和叶鞘（也可侵染苞叶），受害叶片两面产生大量的孢子堆，影响叶片光合作用并造成叶片枯死，进而降低玉米产量。中度发病的田块减产10%～20%，感病较重的达到50%以上，部分田块可能绝收[1]。南方锈病在世界各地均有发生，主要分布在非洲、东南亚、大洋洲、美洲中南部等热带、亚热带玉米种植地区；在我国，南方锈病首先在台湾和海南发现，随后在我国南部夏玉米种植地区发生，近年来随着全球气候变暖逐渐呈现由南向北扩展蔓延的趋势[2] （图1为南方锈病目前在我国的分布情况）。在我国，仅台湾有报道南方锈病病菌可以以冬孢子侵染玉米植株越冬；在海南、广东、广西、云南等南方湿热地区，由于冬季气温较高，夏孢子可以在当地侵染越冬并成为第二年的初侵染来源；而我国广大非越冬区的初侵染源则来自南方通过高空远距离传播的夏孢子。南方锈病的发病需要高温高湿的环境条件，其中温度是病害发生的重要影响因子之一。明确玉米南方锈病的发病温度范围，以此为基础辅之以物种分布预测软件CLIMEX进行该病害的地理区划对于病害预防有着重大意义。
有关玉米南方锈病与温度关系的研究，前人多是通过病原菌（即多堆柄锈菌）夏孢子萌发试验来测定夏孢子萌发的适宜温度范围以及最适温度范围。段定仁[3]的夏孢子萌发试验表明，该菌夏孢子萌发适温为26～30 ℃；阮义理等[4]的试验表明，该菌夏孢子萌发最适温度为26 ℃，夏孢子萌发上限温度为34 ℃；胡务义等[5]的试验表明，夏孢子萌发适温为22～30 ℃，最适温度为26～28 ℃；李石初等[6]的试验表明，夏孢子萌发适温为20～32 ℃，28 ℃为最适温度，36 ℃时不萌发；这些研究均没有得到夏孢子萌发的下限温度，这成为后续研究者需要解决的一个问题。而对于该病害发病温度范围的测定多是基于田间气象数据统计所得。胡务义等[7]根据浙江省淳安县植保站3年来多点观察得出该病发生的温度范围为26～28 ℃，日均气温低于22 ℃或高于33 ℃均不利于该病流行；但这些研究结果随机性较大且不够精确，若要明确发病温度范围就需要对温度进行严格控制，对发病情况做系统性研究。
由于病害往往是寄主与病原物互作的结果，它们彼此影响，导致发病所需的环境条件往往与病原物单独生长所需的环境条件不一致，因此，本研究将此种互作因素考虑在内，进行多堆柄锈菌的接种培养试验，测定不同温度下的发病情况，以精确地确定发病温度范围和最适温度范围。
1材料与方法
1.1病原菌
供试多堆柄锈菌菌源于2013年9月采自安徽省六安市金寨县天堂寨镇的玉米田。随后在中国农业大学西校区温室内以及中国检验检疫科学研究院温室内由活体玉米（‘郑单958’）继代繁殖保存。
1.2供试玉米材料
选取生产上的主流以及高感品种‘郑单958’作为供试玉米材料。待玉米生长3～4叶期进行多堆柄锈菌的接种。 1.3试验方法
1.3.1接种方法
从发病的玉米叶片上收集夏孢子粉，配成浓度为1×104个/mL的孢子悬浮液。首先将3～4叶期玉米下部的3片叶片用溶有Tween80的蒸馏水（每100 mL中加入3～4滴Tween80[8]）润湿；然后将孢子悬浮液均匀地喷在叶片上；最后套袋黑暗保湿24 h并置于不同温度的光照培养箱中培养。
1.3.2温度梯度的设定
发病温度上限和下限的确定：首先以35 ℃为起点，以5 ℃为梯度依次递减直至找到发病温度下限。然后以2 ℃和1 ℃为梯度进一步精确发病温度上限和下限。
发病最适温度范围的确定：在发病温度上限和下限测定过程中初步确定发病最适温度T，以T为起始温度，以2 ℃和1 ℃为梯度递增和递减，观察各个温度下的发病情况，进行病害定级以及病株率、病叶率、综合病情指数[9]的测定，进而确定出发病最适温度范围。
试验处理：在进行发病温度上限和下限的确定过程中，每个温度3个重复，每个重复设3株玉米（9片叶片），观察各个温度下的发病情况，计算病株率和病叶率；在进行发病最适温度范围的确定过程中，每个温度3个重复，每个重复设30株玉米（90片叶片）。
1.3.3多堆柄锈菌的接种培养条件
应用CLIMACELL 707 L型号温箱中的Program 4，L∥D=9 h∥15 h，光照强度为24 000 lx，风速为40%，RH为80%，循环数为无穷；温度的设置按试验要求进行。
1.3.4病害分级标准
参考石洁等[10]的分级标准进行病害分级。
1.3.5综合病情指数
综合病情指数=单株病斑数（侵染几率）×相对产孢量×病斑大小；
单株病斑数：从30株发病植株中随机选取15株作为样本。首先随机计算5个单位面积（cm2）上孢子堆的平均数量；然后根据单株发病叶片面积估算单株玉米上的平均孢子堆数量。
相对产孢量：将随机选取的15株样本平均分为3组作为3个重复。首先从每个重复的每株玉米上刮取4个孢子堆上的夏孢子（共20个孢子堆）配成1 mL的孢子悬浮液；然后测定1 μL孢子悬浮液中的夏孢子量，进而推算1 mL孢子悬浮液中的夏孢子量，最后换算成单个孢子堆的产孢量即为相对产孢量，最后求出平均相对产孢量。
病斑大小：在随机选取的15株样本上各取3个孢子堆测量孢子堆大小，然后计算平均值。
2结果与分析
2.1发病温度上限和下限
以5 ℃为梯度的接种试验表明15 ℃和30 ℃分别为发病的下限温度和上限温度；以2 ℃和1 ℃为梯度的接种试验表明15 ℃和31 ℃分别为发病的下限温度和上限温度；据此做出玉米南方锈病的发病温度范围为15～31 ℃的判断。综合考虑各温度下病株率、病叶率、发病快慢以及发病面积初步确定25 ℃为发病最适温度T。试验结果见表1。
2.2发病最适温度范围
以25 ℃为起始温度，以2 ℃和1 ℃为梯度上下浮动，观察比较病情严重程度，结果表明，玉米南方锈病的发病最适温度范围为24～27 ℃。试验结果详见表2。
Levene’s检验结果显示P值为0.051 1>0.05，说明各温度处理下的平均综合病情指数的方差具有同质性。对发病最适温度范围测定结果用SAS 8.0进行方差分析，结果显示F值为60.57，P值小于0.000 1，说明温度对玉米南方锈病的平均综合病情指数可产生显著影响。LSD多重比较结果显示，27 ℃下平均综合病情指数最高，与其他温度有显著差异，发病最重，其次为25 ℃和24 ℃，平均综合病情指数也较高。说明24～27 ℃是玉米南方锈病发病的最适温度范围。而23 ℃、28 ℃和29 ℃下平均综合病情指数均较低。
3结论与讨论
本试验明确了玉米南方锈病的发病温度范围为15～31 ℃，其中最适发病温度为24～27 ℃。试验还对前人的研究作了补充，得出了发病下限温度为15 ℃。
将试验结果作为初始参数导入CLIMEX软件中，通过反复调试软件中的各个参数值做出南方锈病的最优分布预测图。借助分布预测图辅之以当地的气象条件即可预测病害在某一时间、某一地点发生与否，为病害的预防工作提供参考。
本研究充分考虑了寄主与病原物互作这一因素，研究南方锈病发病的温度要求，而不是单纯研究多堆柄锈菌夏孢子萌发的温度要求。如此可以更为准确地阐述病害与温度的关系，试验结果具有更高的实践参考价值。
本研究在确定病害发生的温度要求的过程中采用系统的控制变量法，相比于前人的统计分析方法更为准确，其测定结果不会受到其他环境因素的影响，结果真实地反映了病害与温度的关系。
但是由于温度条件只是影响发病的重要因素之一，因此，在应用试验结果进行病害发生预测时，还需要综合考虑其他的影响因素（如空气湿度、寄主抗性等等）。
参考文献
[1]明充. 玉米锈病的发病规律及防治对策[J]. 杂粮作物， 2008， 28（6）： 387388.
[2]刘俊， 马青， 于凯，等. 我国玉米南方锈病发生区域和玉米品种田间抗性的研究[J]. 作物杂志， 2009（3）： 7172.
[3]段定仁， 何宏珍. 海南岛玉米上的多堆柄锈菌[J]. 真菌学报， 1984， 3（2）： 125126.
[4]阮义理， 胡务义， 何万娥. 玉米多堆柄锈菌的生物学特性[J]. 玉米科学， 2001， 9（3）： 8285.
[5]胡务义， 郑明祥， 阮义理，等. 玉米南方型锈病发生规律与防治技术初步研究[J]. 植保技术与推广， 2003， 23（12）： 912.
[6]李石初， 杜青， 唐照磊，等. 广西玉米南方锈病研究初报[J]. 广西农业科学， 2010， 41（3）： 231232.
[7]胡务义， 阮义理， 石洁，等. 我国玉米南方型锈病研究进展[J]. 植物医生， 2003， 16（1）： 911.
[8]陈翠霞， 杨典洱， 于元杰，等. 南方玉米锈病及其抗性鉴定[J]. 植物病理学报， 2003， 33（1）： 8687.
[9]潘颖慧， 王立群， 卜瑞，等. 吉林省玉米品种资源抗锈病鉴定研究初探[J]. 吉林农业科学， 2010， 35（5）： 3437.
[10]石洁， 刘玉瑛， 魏利民. 河北省玉米南方型锈病初侵染来源研究[J]. 河北农业科学， 2002， 6（4）： 58.
（责任编辑：杨明丽）
玉米南方锈病由玉米多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw.）引起，主要分布在热带和亚热带地区，但随着全球气候变暖，其发生范围不断扩大，对玉米生产的影响也随之扩大。对于该病害发病温度范围的测定有助于病害发生范围的区划和病害预防工作的进行。试验将多堆柄锈菌接种到供试玉米材料‘郑单958’上，置于不同温度下的光照培养箱中培养并观察发病情况，从而确定出玉米南方锈病的发病温度范围以及发病最适温度范围。试验结果表明：玉米南方锈病的发病温度范围为15～31 ℃，最适温度范围为24～27 ℃。
关键词
玉米南方锈病；多堆柄锈菌；发病温度范围；发病最适温度范围
中图分类号：
S 432.1
文献标识码：A
DOI：10.3969/j.issn.05291542.2015.05.026
Abstract
Southern corn rust， caused by Puccinia polysora Underw.，mainly distributes around tropical and subtropical areas. It is getting more and more widespread along with the global warming and its influence on corn production is getting bigger and bigger. Determination of temperature required by southern corn rust can be very useful for mapping its distribution and preventing the disease. By inoculating and incubating P.polysora on the corn variety ‘Zhengdan 958’ under different temperatures in illumination incubators， we found that the temperature required by southern corn rust was 15-31 ℃， and the optimal temperature was 24-27 ℃.
Key words
southern corn rust；Puccinia polysora；the temperature required by southern corn rust；the most optimal temperature required by southern corn rust
玉米南方锈病是由多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw.）引起的一种气传性病害。主要危害叶片和叶鞘（也可侵染苞叶），受害叶片两面产生大量的孢子堆，影响叶片光合作用并造成叶片枯死，进而降低玉米产量。中度发病的田块减产10%～20%，感病较重的达到50%以上，部分田块可能绝收[1]。南方锈病在世界各地均有发生，主要分布在非洲、东南亚、大洋洲、美洲中南部等热带、亚热带玉米种植地区；在我国，南方锈病首先在台湾和海南发现，随后在我国南部夏玉米种植地区发生，近年来随着全球气候变暖逐渐呈现由南向北扩展蔓延的趋势[2] （图1为南方锈病目前在我国的分布情况）。在我国，仅台湾有报道南方锈病病菌可以以冬孢子侵染玉米植株越冬；在海南、广东、广西、云南等南方湿热地区，由于冬季气温较高，夏孢子可以在当地侵染越冬并成为第二年的初侵染来源；而我国广大非越冬区的初侵染源则来自南方通过高空远距离传播的夏孢子。南方锈病的发病需要高温高湿的环境条件，其中温度是病害发生的重要影响因子之一。明确玉米南方锈病的发病温度范围，以此为基础辅之以物种分布预测软件CLIMEX进行该病害的地理区划对于病害预防有着重大意义。
有关玉米南方锈病与温度关系的研究，前人多是通过病原菌（即多堆柄锈菌）夏孢子萌发试验来测定夏孢子萌发的适宜温度范围以及最适温度范围。段定仁[3]的夏孢子萌发试验表明，该菌夏孢子萌发适温为26～30 ℃；阮义理等[4]的试验表明，该菌夏孢子萌发最适温度为26 ℃，夏孢子萌发上限温度为34 ℃；胡务义等[5]的试验表明，夏孢子萌发适温为22～30 ℃，最适温度为26～28 ℃；李石初等[6]的试验表明，夏孢子萌发适温为20～32 ℃，28 ℃为最适温度，36 ℃时不萌发；这些研究均没有得到夏孢子萌发的下限温度，这成为后续研究者需要解决的一个问题。而对于该病害发病温度范围的测定多是基于田间气象数据统计所得。胡务义等[7]根据浙江省淳安县植保站3年来多点观察得出该病发生的温度范围为26～28 ℃，日均气温低于22 ℃或高于33 ℃均不利于该病流行；但这些研究结果随机性较大且不够精确，若要明确发病温度范围就需要对温度进行严格控制，对发病情况做系统性研究。
由于病害往往是寄主与病原物互作的结果，它们彼此影响，导致发病所需的环境条件往往与病原物单独生长所需的环境条件不一致，因此，本研究将此种互作因素考虑在内，进行多堆柄锈菌的接种培养试验，测定不同温度下的发病情况，以精确地确定发病温度范围和最适温度范围。
1材料与方法
1.1病原菌
供试多堆柄锈菌菌源于2013年9月采自安徽省六安市金寨县天堂寨镇的玉米田。随后在中国农业大学西校区温室内以及中国检验检疫科学研究院温室内由活体玉米（‘郑单958’）继代繁殖保存。
1.2供试玉米材料
选取生产上的主流以及高感品种‘郑单958’作为供试玉米材料。待玉米生长3～4叶期进行多堆柄锈菌的接种。 1.3试验方法
1.3.1接种方法
从发病的玉米叶片上收集夏孢子粉，配成浓度为1×104个/mL的孢子悬浮液。首先将3～4叶期玉米下部的3片叶片用溶有Tween80的蒸馏水（每100 mL中加入3～4滴Tween80[8]）润湿；然后将孢子悬浮液均匀地喷在叶片上；最后套袋黑暗保湿24 h并置于不同温度的光照培养箱中培养。
1.3.2温度梯度的设定
发病温度上限和下限的确定：首先以35 ℃为起点，以5 ℃为梯度依次递减直至找到发病温度下限。然后以2 ℃和1 ℃为梯度进一步精确发病温度上限和下限。
发病最适温度范围的确定：在发病温度上限和下限测定过程中初步确定发病最适温度T，以T为起始温度，以2 ℃和1 ℃为梯度递增和递减，观察各个温度下的发病情况，进行病害定级以及病株率、病叶率、综合病情指数[9]的测定，进而确定出发病最适温度范围。
试验处理：在进行发病温度上限和下限的确定过程中，每个温度3个重复，每个重复设3株玉米（9片叶片），观察各个温度下的发病情况，计算病株率和病叶率；在进行发病最适温度范围的确定过程中，每个温度3个重复，每个重复设30株玉米（90片叶片）。
1.3.3多堆柄锈菌的接种培养条件
应用CLIMACELL 707 L型号温箱中的Program 4，L∥D=9 h∥15 h，光照强度为24 000 lx，风速为40%，RH为80%，循环数为无穷；温度的设置按试验要求进行。
1.3.4病害分级标准
参考石洁等[10]的分级标准进行病害分级。
1.3.5综合病情指数
综合病情指数=单株病斑数（侵染几率）×相对产孢量×病斑大小；
单株病斑数：从30株发病植株中随机选取15株作为样本。首先随机计算5个单位面积（cm2）上孢子堆的平均数量；然后根据单株发病叶片面积估算单株玉米上的平均孢子堆数量。
相对产孢量：将随机选取的15株样本平均分为3组作为3个重复。首先从每个重复的每株玉米上刮取4个孢子堆上的夏孢子（共20个孢子堆）配成1 mL的孢子悬浮液；然后测定1 μL孢子悬浮液中的夏孢子量，进而推算1 mL孢子悬浮液中的夏孢子量，最后换算成单个孢子堆的产孢量即为相对产孢量，最后求出平均相对产孢量。
病斑大小：在随机选取的15株样本上各取3个孢子堆测量孢子堆大小，然后计算平均值。
2结果与分析
2.1发病温度上限和下限
以5 ℃为梯度的接种试验表明15 ℃和30 ℃分别为发病的下限温度和上限温度；以2 ℃和1 ℃为梯度的接种试验表明15 ℃和31 ℃分别为发病的下限温度和上限温度；据此做出玉米南方锈病的发病温度范围为15～31 ℃的判断。综合考虑各温度下病株率、病叶率、发病快慢以及发病面积初步确定25 ℃为发病最适温度T。试验结果见表1。
2.2发病最适温度范围
以25 ℃为起始温度，以2 ℃和1 ℃为梯度上下浮动，观察比较病情严重程度，结果表明，玉米南方锈病的发病最适温度范围为24～27 ℃。试验结果详见表2。
Levene’s检验结果显示P值为0.051 1>0.05，说明各温度处理下的平均综合病情指数的方差具有同质性。对发病最适温度范围测定结果用SAS 8.0进行方差分析，结果显示F值为60.57，P值小于0.000 1，说明温度对玉米南方锈病的平均综合病情指数可产生显著影响。LSD多重比较结果显示，27 ℃下平均综合病情指数最高，与其他温度有显著差异，发病最重，其次为25 ℃和24 ℃，平均综合病情指数也较高。说明24～27 ℃是玉米南方锈病发病的最适温度范围。而23 ℃、28 ℃和29 ℃下平均综合病情指数均较低。
3结论与讨论
本试验明确了玉米南方锈病的发病温度范围为15～31 ℃，其中最适发病温度为24～27 ℃。试验还对前人的研究作了补充，得出了发病下限温度为15 ℃。
将试验结果作为初始参数导入CLIMEX软件中，通过反复调试软件中的各个参数值做出南方锈病的最优分布预测图。借助分布预测图辅之以当地的气象条件即可预测病害在某一时间、某一地点发生与否，为病害的预防工作提供参考。
本研究充分考虑了寄主与病原物互作这一因素，研究南方锈病发病的温度要求，而不是单纯研究多堆柄锈菌夏孢子萌发的温度要求。如此可以更为准确地阐述病害与温度的关系，试验结果具有更高的实践参考价值。
本研究在确定病害发生的温度要求的过程中采用系统的控制变量法，相比于前人的统计分析方法更为准确，其测定结果不会受到其他环境因素的影响，结果真实地反映了病害与温度的关系。
但是由于温度条件只是影响发病的重要因素之一，因此，在应用试验结果进行病害发生预测时，还需要综合考虑其他的影响因素（如空气湿度、寄主抗性等等）。
参考文献
[1]明充. 玉米锈病的发病规律及防治对策[J]. 杂粮作物， 2008， 28（6）： 387388.
[2]刘俊， 马青， 于凯，等. 我国玉米南方锈病发生区域和玉米品种田间抗性的研究[J]. 作物杂志， 2009（3）： 7172.
[3]段定仁， 何宏珍. 海南岛玉米上的多堆柄锈菌[J]. 真菌学报， 1984， 3（2）： 125126.
[4]阮义理， 胡务义， 何万娥. 玉米多堆柄锈菌的生物学特性[J]. 玉米科学， 2001， 9（3）： 8285.
[5]胡务义， 郑明祥， 阮义理，等. 玉米南方型锈病发生规律与防治技术初步研究[J]. 植保技术与推广， 2003， 23（12）： 912.
[6]李石初， 杜青， 唐照磊，等. 广西玉米南方锈病研究初报[J]. 广西农业科学， 2010， 41（3）： 231232.
[7]胡务义， 阮义理， 石洁，等. 我国玉米南方型锈病研究进展[J]. 植物医生， 2003， 16（1）： 911.
[8]陈翠霞， 杨典洱， 于元杰，等. 南方玉米锈病及其抗性鉴定[J]. 植物病理学报， 2003， 33（1）： 8687.
[9]潘颖慧， 王立群， 卜瑞，等. 吉林省玉米品种资源抗锈病鉴定研究初探[J]. 吉林农业科学， 2010， 35（5）： 3437.
[10]石洁， 刘玉瑛， 魏利民. 河北省玉米南方型锈病初侵染来源研究[J]. 河北农业科学， 2002， 6（4）： 58.
（责任编辑：杨明丽）