劉樹森,孫華,石潔,郭寧,馬紅霞,張海劍
基于地上部癥狀的玉米根腐病分級及嚴重度與農藝性狀的關系
劉樹森,孫華,石潔,郭寧,馬紅霞,張海劍
河北省農林科學院植物保護研究所/河北省農業(yè)有害生物綜合防治工程技術研究中心/農業(yè)農村部華北北部作物有害生物綜合治理重點實驗室,河北保定 071000
【目的】基于苗期根腐病植株地上部癥狀制訂規(guī)范、簡單易操作的玉米根腐病嚴重度分級標準,并明確不同病害嚴重度對玉米生長發(fā)育和產量的影響?!痉椒ā坎捎瞄_溝點播的方式播種玉米,同時在兩穴種子中間撒施禾谷鐮孢()接種體進行根腐病接種。出苗后,持續(xù)觀察根腐病的癥狀,根據(jù)5葉期植株地上部癥狀制訂病害嚴重度分級標準;分別于11葉期和蠟熟期測量不同病情級別植株的株高、莖基部粗、莖粗、穗位高等農藝性狀;同時,在蠟熟期調查根腐病植株的莖腐病發(fā)病率;收獲后,測量穗粗、穗長、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重、穗粒重等產量相關性狀,并分析根腐病嚴重度與產量性狀的關系。【結果】通過觀察發(fā)現(xiàn),1葉期癥狀表現(xiàn)為葉色發(fā)黃,葉片尖端萎蔫,種子根和胚軸上可見黃褐色病斑,部分中胚軸維管束組織褐變。3葉期,發(fā)病植株胚軸和根系上有不同程度的壞死斑,胚軸的壞死導致部分植株地上部枯死。5葉期癥狀主要分為以下3種類型,由下而上葉片出現(xiàn)不同程度黃化,甚至逐漸干枯;植株發(fā)育緩慢或者停滯,直觀表現(xiàn)為植株矮??;植株枯死。根據(jù)5葉期植株地上部癥狀,將根腐病病情嚴重度劃分為1、3、5、7和9級共5個級別。農藝性狀調查結果顯示,在11葉期和蠟熟期,隨著根腐病病情級別升高,株高、莖基部粗、莖粗和穗位高呈逐級降低趨勢,且大部分9級植株發(fā)育受到抑制或處于生長停滯狀態(tài),出現(xiàn)分蘗或畸形。莖腐病調查結果表明,部分玉米根腐病病株在生長后期發(fā)展為莖腐病,莖腐病的發(fā)病率隨著根腐病病情級別升高呈降低趨勢。產量性狀的分析結果表明,根腐病病情級別與7項產量相關性狀均呈負相關,當病情達到5級時即可造成50%以上的產量損失,9級時甚至造成絕產?!窘Y論】在系統(tǒng)觀察、描述玉米根腐病癥狀的基礎上,基于5葉期植株地上部癥狀制訂了高效、簡便易行的根腐病嚴重度分級標準;根腐病的發(fā)生會降低玉米的株高、莖粗、穗位高等,且易導致莖腐??;根腐病嚴重度與多項產量相關性狀均呈負相關。研究結果對于玉米品種抗根腐病評價、根腐病防治以及產量損失評估等具有指導意義。
玉米根腐??;地上部癥狀;嚴重度;分級標準;農藝性狀
【研究意義】玉米根腐病從種子發(fā)芽到玉米成熟期均可發(fā)病,主要在根系、胚軸和節(jié)根部位表現(xiàn)癥狀,發(fā)病越早,危害越大。發(fā)病初期,病原菌侵染胚根、須根或胚軸形成黃褐色到黑褐色病斑,造成腐爛或者縊縮;隨著病情發(fā)展,病部逐漸擴展到大部分根系和節(jié)根部位,導致根系吸收功能降低,地上部出現(xiàn)葉片黃化、植株矮化等癥狀,嚴重者葉片干枯死亡,造成缺苗斷壟,影響產量[1-3]。病情分級標準是對病害發(fā)生嚴重程度的量化[4],因此,制訂規(guī)范、準確、簡便、高效的玉米根腐病病情嚴重度分級標準,可為病害早期診斷、病害發(fā)生監(jiān)測以及品種抗病性鑒定提供理論依據(jù),同時明確不同病情級別植株的后期發(fā)育情況及其對產量損失的影響,對適時采取合理、有效的病害防控措施具有重要的指導意義?!厩叭搜芯窟M展】玉米根腐病是典型的土傳性病害,引起該病害的病原菌復雜多樣,相關研究也多以病原學為主。據(jù)報道,其病原菌包括鐮孢菌(spp.)、腐霉菌(spp.)、蠕孢菌(spp.)、絲核菌(spp.)等40余種真菌[5-15],其中禾谷鐮孢()為玉米根腐病的重要病原菌之一[16-21]。病情嚴重度是病害研究的重要依據(jù),根腐病的分級標準在不同作物間存在差異,吳之濤等[22]根據(jù)根部變色、根長、株高、地上部黃化或者干枯情況將小茴香根腐病分為0、1、2和3級;王瑜等[23]根據(jù)根部斑病、縊縮現(xiàn)象、葉片干枯情況、側根量將苜蓿根腐病分為0、1、2、3、4和5級;劉蘋等[24]根據(jù)病斑顏色及面積將小麥根腐病分為0、1、3、5和7級;馬淑梅[25]根據(jù)主根病斑面積和須根病斑有無及數(shù)量將大豆根腐病分為0、1、2、3、4和5級。關于玉米根腐病病情級別劃分標準的研究非常有限,紀莉景等[26]根據(jù)根部褐變面積將玉米根腐病分為0、1、3、5、7和9級,進而計算病情指數(shù)來反映根腐病發(fā)生的嚴重程度。關于根腐病病株的后期發(fā)育情況,研究者認為[27]絲核菌引起的根腐病病株可能發(fā)育不良或褪綠,但通常不易與健康植株區(qū)分;紅色根腐病病株在衰老前癥狀表現(xiàn)不明顯,而在灌漿后期植株表現(xiàn)為過早死亡;石潔[28]認為,玉米苗期發(fā)生根腐病的植株在后期易發(fā)生莖腐?。籗cholte[29]認為,玉米根腐病的發(fā)生與產量呈負相關;綜上所述,目前對玉米根腐病不同病情級別植株后期生長發(fā)育情況及對產量的影響缺乏系統(tǒng)研究?!颈狙芯壳腥朦c】(1)雖然玉米根腐病病株的主要患病部位在根系,但由此引起的地上部次級癥狀對于病害診斷來說更為直接。目前根腐病病情級別的評價需要挖出根系,并根據(jù)根系上的病斑面積進一步判斷,并不適合大范圍的田間病害發(fā)生監(jiān)測、大規(guī)模的品種抗病性鑒定以及產量損失評估,因此,亟需一套無損、高效、簡便易行的分級標準評判根腐病的發(fā)生嚴重程度;(2)雖然國內外研究已對玉米根腐病的苗期癥狀進行了詳細描述,但不同病害嚴重度的植株在生長后期的病情發(fā)展趨勢及造成的產量損失尚需開展系統(tǒng)研究。【擬解決的關鍵問題】通過人工接種禾谷鐮孢,并基于苗期病株的地上部癥狀制訂規(guī)范、簡單易操作的玉米根腐病病情嚴重度分級標準;通過定株和系統(tǒng)調查,明確苗期不同病情級別的根腐病病株在生長發(fā)育后期的病情發(fā)展趨勢以及對產量的影響,從而為玉米根腐病的防治及抗性育種提供理論依據(jù)。
玉米品種:供試玉米品種為旺禾6號,未包衣。
馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(potato dextrose agar,PDA):馬鈴薯200 g、葡萄糖20 g、瓊脂粉20 g、蒸餾水定容至1 L,121℃高壓滅菌20 min備用。產孢培養(yǎng)基:KH2PO42 g、KNO32 g、KCl 1 g、MgSO4·7H2O 1 g、FeSO40.0002 g、FeCl30.0002 g、MnSO40.0002 g、ZnSO40.0002 g、蔗糖1 g、蒸餾水定容至1 L,pH調至5.8,121℃高壓滅菌20 min備用。玉米粒培養(yǎng)基:將玉米籽粒洗凈浸泡12 h后裝入滅菌袋,每袋400 g,121℃高壓蒸汽滅菌1 h后備用。
禾谷鐮孢接種體:病原菌采用本實驗室分離自玉米根腐病樣本并保存的禾谷鐮孢。純化的菌株接種到PDA培養(yǎng)基上28℃黑暗培養(yǎng)7 d后,將菌絲體轉移到產孢培養(yǎng)基中28℃ 180 r/min搖床培養(yǎng)7 d獲得孢子懸浮液,最后將孢子懸浮液接種至玉米粒培養(yǎng)基中28℃培養(yǎng)10 d,待用。
1.2.1 田間種植和接種 試驗于2016—2021年在河北省保定市河北省農林科學院植物保護研究所試驗場內進行。播種前足墑整地,播種行長6 m,行距0.6 m,株距0.25 m。采用開溝點播方式,每穴一粒種子,在兩穴之間撒施禾谷鐮孢接種體20 g,最后表面覆土。同時,以不接種禾谷鐮孢接種體的處理為對照。
1.2.2 苗期癥狀觀察及病情嚴重度分級標準制訂 分別于1葉期(V1)、3葉期(V3)和5葉期(V5)各挖取10株發(fā)病植株,將其根部土壤沖洗干凈,系統(tǒng)觀察、描述地上和地下部發(fā)病癥狀。
根據(jù)5葉期植株地上部的癥狀表現(xiàn),將根腐病病情嚴重度劃分為1、3、5、7、9級共5個級別,并調查各病情級別植株的發(fā)病率。發(fā)病率(%)=100×(發(fā)病株數(shù)/調查總株數(shù))。
1.2.3 苗期病株生長中后期性狀調查 在5葉期時,分別對各病情級別植株進行掛牌標記,并隨機從不同病情級別的植株中固定選取25株,調查生長中后期的相關性狀;11葉期(V11),測量固定植株的株高和莖基部粗;蠟熟期調查各病情級別植株發(fā)生莖腐病的比例,同時測量固定植株的株高、莖粗和穗位高。
1.2.4 玉米根腐病對產量的影響 收獲各病情級別固定選取的25株病株雌穗,曬干后測量果穗的穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒重和百粒重等性狀指標,計算穗粒重產量損失率。穗粒重產量損失率(%)=100×(對照植株穗粒重-各病情級別植株穗粒重)/對照植株穗粒重。
所有數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2016進行整理。使用SPSS 16.0數(shù)據(jù)處理工作平臺進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及相關性分析,采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan多重比較進行差異顯著性檢驗。
在玉米出苗后即開始調查苗期根系和地上部的癥狀。在第1片葉完全展開時,地上部開始表現(xiàn)癥狀,葉色發(fā)黃,葉片尖端萎蔫,種子根和胚軸上可見黃褐色病斑,部分中胚軸維管束組織褐變。隨著病情發(fā)展,第1片葉黃化枯死,根系生長緩慢,根毛少,胚軸逐漸壞死。3葉期開始有植株枯死,發(fā)病植株胚軸和根系上有不同程度的壞死斑,胚軸的壞死導致地上部植株枯死。5葉期不同發(fā)病程度植株地上部癥狀差異最明顯,主要癥狀分為3種:葉片從下部開始出現(xiàn)不同程度黃化,甚至逐漸干枯;植株發(fā)育緩慢或者停滯,直觀表現(xiàn)為植株矮小;植株枯死。
根據(jù)5葉期根腐病病株地上部的癥狀(圖1),將病害嚴重程度劃分為5個級別,分別以1、3、5、7、9級表示,各級別癥狀表現(xiàn)見表1。以此分級標準為依據(jù)進行病害調查,有70.99%的植株地上部生長正?;蛘呦虏咳~片有輕微黃化,定為1級;有12.70%的植株為3級,有8.30%的植株為5級,1.59%的植株為7級,6.42%的植株為9級(圖2)。
圖1 5葉期不同病情級別植株地上部癥狀
表1 玉米根腐病病情級別劃分標準
通過定株調查發(fā)現(xiàn),隨著植株繼續(xù)生長發(fā)育,不同病情級別植株長勢呈現(xiàn)明顯差異(表2)。11葉期調查結果顯示,隨著病情級別升高,株高和莖基部粗逐級降低,各病情級別間差異均達到顯著水平(<0.05);對照植株的株高和莖基部粗略高于1級,但差異不顯著(>0.05)。1級植株平均株高為136.12 cm,5級以上植株矮化嚴重,9級植株高度僅為18.24 cm;1級植株平均莖基部粗為2.59 cm,9級植株平均為0.81 cm,植株細小。在9級植株中,有48.00%的植株出現(xiàn)分蘗,表明主莖發(fā)育受到抑制,還有4.00%的植株表現(xiàn)畸形。
數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準誤。數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5%水平差異顯著
至蠟熟期,株高、莖粗和穗位高也隨著病情級別的升高呈逐級降低趨勢,且不同病情級別間均存在顯著性差異(<0.05);對照植株的株高、莖粗和穗位高同樣略高于1級植株,但差異不顯著(>0.05)。9級植株的平均株高僅為47.67 cm,平均莖粗為0.75 cm,穗位高僅為28.01 cm,大部分植株發(fā)育基本處于停滯狀態(tài)(表2)。
從乳熟期開始,田間陸續(xù)出現(xiàn)莖腐病病株,至蠟熟期時有7.37%的1級植株、9.05%的3級植株,0.78%的5級植株和3.33%的7級植株發(fā)生莖腐病,1級和3級植株的莖腐病發(fā)病率均顯著高于5級植株(<0.05),5級和7級植株的莖腐病發(fā)病率差異不顯著,由于5級和7級根腐病植株的莖腐病發(fā)病率較低,導致誤差較高(圖3)。
數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準誤。柱上不同小寫字母表示在5%水平差異顯著。因大多數(shù)9級植株未發(fā)育到成株期,其莖腐病發(fā)病率在此不做討論
表2 不同病情級別根腐病植株生長中后期的農藝性狀
數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準誤。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5%水平差異顯著。莖基部粗包含葉鞘部分
Data are mean±SE. Different lowercase letters after the data in the same column indicate significant difference at 5% level. The diameter of stem base contains the leaf sheath
對產量相關性狀的分析結果表明,隨著病情級別升高各性狀指標基本呈現(xiàn)逐級降低趨勢。1級植株的百粒重顯著低于對照,禿尖長顯著高于對照(<0.05),穗粗、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和穗粒重等略低于對照,但差異均不顯著;3級植株的百粒重和穗粒重顯著低于1級植株(<0.05),但穗粗、穗長、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)與1級差異均不顯著;5級植株的禿尖長顯著高于3級植株,穗行數(shù)與3級植株差異不顯著,但顯著高于7級和9級植株(<0.05);5—9級植株的穗粗、穗長、行粒數(shù)、百粒重和穗粒重均顯著低于3級植株(<0.05)。產量損失方面,根腐病在苗期病情級別達到1級時,可造成5.35%的產量損失率;3級和5級植株的產量損失率分別為15.07%和54.31%;7級植株中,有88.00%的植株為空稈,僅有12.00%的植株正常結實,產量損失率高達97.21%;9級植株為空稈或提前死亡,造成絕產(表3)。
表3 玉米根腐病對產量性狀的影響
數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準誤。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在5%水平差異顯著。大部分7級和9級植株未結實,因此未測量禿尖長度
Data are mean±SE. Different lowercase letters after the data in the same column indicate significant difference at 5% level. The bare top length was not measured for the 7- and 9-grade plants because most plants have no ears
相關性分析結果表明,玉米根腐病病情級別與7個產量性狀均呈負相關,其中與穗粒重和行粒數(shù)呈極顯著負相關,相關系數(shù)分別為-0.967和-0.938;與穗粗、穗長、穗行數(shù)、百粒重呈顯著負相關,相關系數(shù)從大到小依次為穗行數(shù)(-0.892)>穗粗(-0.896)>百粒重(-0.906)>穗長(-0.936)(表4)。
表4 玉米根腐病病情級別與產量相關性狀的相關性分析
*:在5%水平上顯著相關Significantly correlated at 5% level;**:在1%水平上顯著相關significantly correlated at 1% level
玉米根腐病在整個生育期均可發(fā)病,以苗期癥狀最為典型,又稱苗期根腐病、苗枯病,但該病害僅在造成大量死苗時才會受到關注。1993年山東西部地區(qū)、1997年遼寧省昌圖縣、1999年山東省和河北省部分地區(qū)先后大面積發(fā)生玉米根腐病并引起苗枯死亡,造成了較為嚴重的影響[30-31]。近年來,由于種衣劑的推廣應用,死苗現(xiàn)象極少發(fā)生,發(fā)病植株多表現(xiàn)為葉片黃化、生長遲緩、弱苗等輕型癥狀[32],大多數(shù)人認為待植株長出次生根后會恢復生長,在生產上不會造成嚴重的影響,因此往往會將其忽視。
本研究從苗期至成株期系統(tǒng)觀察、描述了根腐病的癥狀及對植株生長發(fā)育造成的影響。結果顯示,病原菌在苗期侵入玉米根系后會導致植株矮小,葉片黃化,葉片尖端萎蔫,嚴重者導致植株干枯死亡;隨著時間推移,大部分未死亡植株逐漸恢復生長,開始長出次生根,但病株的莖粗和株高小于健康植株;至成株期,病株的莖粗、株高和穗位高依然小于健康植株,部分發(fā)病較重的植株會出現(xiàn)莖稈細弱、空稈、小穗等,少數(shù)植株甚至會干枯死亡。由此可見,玉米植株在發(fā)生根腐病后,即使后期恢復生長,對植株后期的生長發(fā)育仍有嚴重影響,且隨著發(fā)病程度不同,其影響大小存在差異。
本研究結果表明,根腐病病情級別與多個產量性狀呈負相關,尤其與穗粒重和行粒數(shù)呈極顯著負相關,驗證了Scholte[29]的觀點。調查發(fā)現(xiàn),在苗期發(fā)生根腐病后,僅有0.57%的病株會直接死亡,大部分發(fā)病較輕的植株還能繼續(xù)生長,但會顯著降低莖粗、株高,生育期延遲,穗粗、穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重等產量性狀也低于健康植株,且隨著發(fā)病程度的加重,對產量的影響逐漸增大;發(fā)病較重者多會形成“小、弱”的“三類苗”,最終因授粉不良等原因產生小穗、畸形穗,甚至空稈,從而降低玉米產量,嚴重時造成絕產。這種損失相對比較隱蔽,在玉米生長后期也很難溯源,可能是很多中低產田的成因之一,因此,在生產上應提高對玉米苗期根腐病的重視。
引起玉米苗期根腐病和莖腐病的病原菌基本一致,病原菌在苗期侵入根系后可在植株體內向上擴展,在生長后期引起莖腐病[28]。本研究發(fā)現(xiàn),苗期發(fā)生根腐病的植株可在生長后期發(fā)展為莖腐病,但不同級別根腐病植株的莖腐病發(fā)病率有差異。病情級別為5級和7級的根腐病植株發(fā)展為莖腐病的比例低于1級和3級,產生這種現(xiàn)象的原因可能是由于5級和7級植株的生長發(fā)育受到嚴重抑制,部分植株果穗瘦小甚至不能結實,導致植株體內糖分等營養(yǎng)物質向莖稈富集,提高了莖稈對病原菌的抗性,從而降低了莖腐病的發(fā)病率,但此推論有待進一步考證。
玉米根腐病的病原菌從玉米根系侵入并引起根系不同程度的腐爛,進而導致地上部產生葉片黃化、萎蔫、植株枯死等次級癥狀。以往苗期根腐病多依據(jù)根系被害程度進行分級[21,26],這種分級方法需要挖出植株根系,因而無法對后期的癥狀和產量損失做進一步研究,同時由于工作量大,也不利于大量品種的抗病性評價,這也是開展品種對根腐病抗性評價工作的主要障礙。本研究在觀察苗期根腐病癥狀的基礎上,依據(jù)5葉期病株的地上部癥狀,制訂了評價玉米根腐病病情嚴重程度的分級標準,該標準簡便易行,將為制訂人工接種條件下的玉米品種對根腐病的抗性評價標準提供理論依據(jù)。同時,該標準中的病情級別與產量性狀呈負相關,在生產中具有很好的指導意義。
在系統(tǒng)觀察、描述玉米根腐病癥狀的基礎上,基于5葉期植株地上部癥狀制訂了高效、簡便易行的根腐病嚴重度分級標準,依次為1、3、5、7和9級。苗期根腐病的發(fā)生影響玉米中后期的生長發(fā)育,株高、莖粗、穗位高等農藝性狀隨著病情級別升高逐級降低。根腐病病情級別與多項產量性狀呈負相關,5級時即可造成50%以上的產量損失,9級時甚至造成絕產。研究結果對于玉米品種抗根腐病鑒定、根腐病防治以及產量損失評估等具有指導意義。
[1] 袁秀云, 謝慧玲, 彭云玲. 玉米苗枯病發(fā)病規(guī)律的初步研究. 河南農業(yè)大學學報, 2004, 38(3): 323-325.
YUAN X Y, XIE H L, PENG Y L. Preliminary studies on the occurrence law of maize seedling wilt disease. Journal of Henan Agricultural University, 2004, 38(3): 323-325. (in Chinese)
[2] 雷玉明, 陳麗. 河西走廊玉米苗枯病的發(fā)生規(guī)律及防治方法. 玉米科學, 2006, 14(4): 151-154.
LEI Y M, CHEN L. Studies on the occurrence law and control techniques of maize seedling wilt disease in Hexi Corridor. Journal of Maize Sciences, 2006, 14(4): 151-154. (in Chinese)
[3] 趙霞, 陳保林, 司雪琴, 喬勇, 胡青妞, 劉京寶, 王振華, 韓冬. 缺苗斷壟對機播夏玉米產量及產量構成因素的影響. 中國農學通報, 2010, 26(18): 161-164.
ZHAO X, CHEN B L, SI X Q, QIAO Y, HU Q N, LIU J B, WANG Z H, HAN D. Study on yield and its component factors of mechanized sowing summer maize (L.) by sparse breaks up. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010, 26(18): 161-164. (in Chinese)
[4] 楊嘉瑞. 基于高光譜成像技術的玉米大斑病病斑面積快速監(jiān)測研究[D]. 太谷: 山西農業(yè)大學, 2018.
YANG J R. Rapid and real-time estimation on maize blight area by using the hyperspectral image technology[D]. Taigu: Shanxi Agricultural University, 2018. (in Chinese)
[5] OKELLO P N, PETROVIC K, KONTZ B, MATHEW F M. Eight species ofcause root rot of corn () in South Dakota. Plant Health Progress, 2019, 20(1): 38-43.
[6] 沈杰, 張炳欣. 浙江省春玉米苗期致病腐霉的研究. 植物保護學報, 1995, 22(3): 265-268.
SHEN J, ZHANG B X. Studies on pathogenic species offrom spring cropping maize seedlings in Zhejiang Province. Acta Phytophylacica Sinica, 1995, 22(3): 265-268. (in Chinese)
[7] 張炳欣, 林福呈, 沈杰. 浙江玉米苗期根腐病病原研究簡報. 植物病理學報, 1991, 21(3): 216.
ZHANG B X, LIN F C, SHEN J. Preliminary studies on pathogens of root rot on seedling of maize in Zhejiang Province. Acta Phytopathologica Sinica, 1991, 21(3): 216. (in Chinese)
[8] MEZZALAMA M, GUARNACCIA V, MARTINO I, TABOME G, GULLINO M L. First report ofcausing root and crown rot on maize in Italy. Plant Disease, 2021, 105(12): 4156.
[9] TANG X J, CHEN S N, YAN X J, YUAN H Z, YANG D B. First report ofcausing corn root rot in Northeastern China. Plant Disease, 2021, 105(1): 231.
[10] TANG X J, CHEN S N, YAN X J, YUAN H Z, YANG D B. First report ofcausing corn root rot in Northeastern China. Plant Disease, 2021, 105(3): 712.
[11] LIU S S, GUO N, MA H X, SUN H, ZHENG X J, SHI J. First report of root rot caused byon maize in Hebei Province. Plant Disease, 2021, 105(8): 2247.
[12] 王曉鳴, 段燦星. 玉米病害和病原名稱整理及其漢譯名稱規(guī)范化探討. 中國農業(yè)科學, 2020, 53(2): 288-316.
WANG X M, DUAN C X. Reorganization of maize disease and causal agent names and disscution on their standardized translation of Chinese names. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(2): 288-316. (in Chinese)
[13] Bonkowski J, Ruhl G, Creswell T. First report ofcausing root rot of corn in Indiana.Plant Disease, 2022, 106(1): 333.
[14] Mao W, Carroll R B, Whittington D P. Association of,, andin causing red root rot of corn. Plant Disease, 1998, 82(3): 337-342.
[15] AL-ANSARI M S, FINCKH M R, DEADMAN M, AL-SADI A M. First report ofassociated with root rot of maize () in Oman. Journal of Plant Pathology, 2017, 99(3): 806.
[16] ANDRES ARES J L, ALONSO FERRO R C, CAMPO RAMIREZ L, MORENO GONZALEZ J.Schwabe, a maize root and stalk rot pathogen isolated from lodged plants in northwest Spain. Spanish Journal of Agricultural Research, 2004, 2(2): 249-252.
[17] LAMPRECHT S C, TEWOLDEMEDHIN Y T, BOTHA W J, CALITZ F J.species complex associated with maize crowns and roots in the KwaZulu-Natal Province of South Africa. Plant Disease, 2011, 95(9): 1153-1158.
[18] 孟嫣. 河西走廊玉米苗枯病原菌及其毒素對根系的影響研究[D]. 北京: 中國農業(yè)大學, 2017.
MENG Y. Pathogen of maize seeding blight in Hexi corridor and effects of its mycotoxins on maize roots[D]. Beijing: China Agricultural University, 2017. (in Chinese)
[19] 葛波, 楊洋, 張申萍, 王曉鳴, 陳國康, 段燦星. 禾谷鐮孢熒光定量檢測體系的建立及其在玉米苗枯病上的應用. 植物保護學報, 2018, 45(3): 409-415.
GE B, YANG Y, ZHANG S P, WANG X M, CHEN G K, DUAN C X. Development of fluorescent quantitative detection system for fungal pathogenand its application in maize seedling blight. Journal of Plant Protection, 2018, 45(3): 409-415. (in Chinese)
[20] 賈嬌, 張偉, 孟玲敏, 李紅, 晉齊鳴, 蘇前富. 吉林省玉米根腐鐮孢菌種類鑒定和防治藥劑篩選. 玉米科學, 2019, 27(5): 176-180.
JIA J, ZHANG W, MENG L M, LI H, JIN Q M, SU Q F. Identification ofspecies causing maize root rot in Jilin province and screening of fungicides. Journal of Maize Sciences, 2019, 27(5): 176-180. (in Chinese)
[21] MORENO-GONZáLEZ J, AndrésARES J L, Alonso FERRO R, CAMPO RAMíREZ L. Genetic and statistical models for estimating genetic parameters of maize seedling resistance toSchwabe root rot. Euphytica, 2004, 137(1): 55-61.
[22] 吳之濤, 高正睿, 張英英, 王興宏, 楊克澤, 馬金慧, 任寶倉, 魏玉杰. 不同藥劑對小茴香根腐病的田間防治效果. 西北農業(yè)學報, 2021, 30(10): 1588-1594.
WU Z T, GAO Z R, ZHANG Y Y, WANG X H, YANG K Z, MA J H, REN B C, WEI Y J. Field efficacy of various fungicides in controlling root rot of fennel. Acta Agriculturae boreali-occidentalis Sinica, 2021, 30(10): 1588-1594. (in Chinese)
[23] 王瑜, 袁慶華, 何峰, 李向林, 苗麗宏, 仝宗永. 苜蓿對鐮孢菌根腐病的抗性評價研究. 中國草地學報, 2021, 43(11): 76-83.
WANG Y, YUAN Q H, HE F, LI X L, MIAO L H, TONG Z Y. Studies on the evaluation of resistance to root diseases caused byspp. in alfalfa. Chinese Journal of Grassland, 2021, 43(11): 76-83. (in Chinese)
[24] 劉蘋, 張博, 齊軍山, 林海濤, 沈玉文, 宋效宗, 李慶凱, 趙海軍. 生物有機肥對小麥根腐病的防效及其機理初探. 麥類作物學報, 2019, 39(9): 1132-1137.
LIU P, ZHANG B, QI J S, LIN H T, SHEN Y W, SONG X Z, LI Q K, ZHAO H J. Preliminary study on control effect and mechanism of bioorganic fertilizers on wheat root rot. Journal of Triticeae Crops, 2019, 39(9): 1132-1137. (in Chinese)
[25] 馬淑梅. 黑龍江省大豆根腐病致病病原種類分布及抗病種質鑒定. 中國農學通報, 2012, 28(27): 230-235.
MA S M. Pathogenic pathogen categories distribution and germplasm resistance identification of soybean root rot in Heilongjiang Province. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(27): 230-235. (in Chinese)
[26] 紀莉景, 栗秋生, 王連生, 李聰聰, 孔令曉. 河北省夏玉米苗期根病發(fā)生現(xiàn)狀及病原初探. 玉米科學, 2014, 22(6): 138-141.
JI L J, LI Q S, WANG L S, LI C C, KONG L X. Occurrence and identification of maize root rot diseases and the pathogens in Hebei Province. Journal of Maize Sciences, 2014, 22(6): 138-141. (in Chinese)
[27] WHITE D G. Compendium of corn diseases. 3rd ed. USA: the American Phytopathological Society Press, 1999: 12, 14.
[28] 石潔. 玉米鐮刀菌型莖腐、穗腐、苗期根腐病的相互關系及防治[D]. 保定: 河北農業(yè)大學, 2002.
SHI J. Relationship and control ofstalk rot, ear rot and seedling root rot in maize[D]. Baoding: Agricultural University of Hebei, 2002. (in Chinese)
[29] SCHOLTE K. Relationship between cropping frequency, root rot and yield of silage maize on sandy soils. Netherlands Journal of Agricultural Science, 1987, 35(4): 473-486.
[30] 趙培寶, 任愛芝. 玉米苗枯病在聊城地區(qū)的發(fā)生現(xiàn)狀與綜合防治. 雜糧作物, 2003, 23(1): 47-48.
ZHAO P B, REN A Z. Status and control of maize seedling blight in Liaocheng region. Rain Fed Crops, 2003, 23(1): 47-48. (in Chinese)
[31] 王喜印, 王艷春, 黃慧光, 徐靜華. 玉米苗枯病的發(fā)生原因及控制辦法. 遼寧農業(yè)科學, 2009(4): 61-63.
WANG X Y, WANG Y C, HUANG H G, XU J H. Occurrence cause and control measure of maize seedling blight. Liaoning Agricultural Sciences, 2009(4): 61-63. (in Chinese)
[32] 李健強, 李洪連, 袁紅霞, 張善翔. 種子包衣防治玉米苗期病害及對生長和產量的影響. 中國農業(yè)大學學報, 1999, 4(5): 82-86.
LI J Q, LI H L, YUAN H X, ZHANG S X. Effect of seed coating treatment on the control of seedling disease, growth and yield of corn. Journal of China Agricultural University, 1999, 4(5): 82-86. (in Chinese)
Grading criterion of maize root rot based on aboveground symptoms and the relationship between severity and agronomic traits
LIU ShuSen, SUN Hua, SHI Jie, GUO Ning, MA HongXia, ZHANG HaiJian
Plant Protection Institute, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences/IPM Centre of Hebei Province/Key Laboratory of IPM on Crops in Northern Region of North China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Baoding 071000, Hebei
【Objective】This study aimed to establish a standardized and easy-to-operate grading criterion for maize root rot severity based on the aboveground symptoms at the seedling stage, and to clarify the effects of different disease severities on maize growth and yield.【Method】The maize was planted with hole-sowing, and the inoculum ofwas placed between the seeds of two holes for root rot inoculation.After emergence, the symptoms of root rot were observed continuously, and the grading criterion of disease severity was established based on the symptoms of the aboveground parts at the V5 stage. The agronomic traits of plant height, stem base diameter, stem diameter, and ear height of plants with different grades were measured at the V11 stage and dough stage, respectively. At the same time, the incidence of stalk rot, which developed from root rot, was investigated at the dough stage. After harvesting, yield-related traits, including ear diameter, ear length, bare top length, row number per ear, kernel number per row, 100-kernel weight, and kernel weight per ear, were measured. Then, the relationship between root rot severity and yield-related traits was analyzed.【Result】At the V1 stage, the symptoms of yellowing leaf and wilting tip, seminal root and mesocotyl with yellowish-brown lesions, and some mesocotyl with browned vascular tissue were observed. At the V3 stage, the mesocotyl and root system of the diseased plants were necrotic to varying degrees, and the aboveground part of some plants was dead due to the necrotic mesocotyl. At the V5 stage, it can be classified into the following three types, i.e., leaves showed yellowing to varying degrees, or even gradually withered; the plant appearance was a dwarf and developed slowly and stagnantly; the plant died. Furthermore, the severity of root rot was divided into grades 1, 3, 5, 7 and 9 based on the aboveground symptoms at the V5 stage. Investigation of agronomic traits showed that plant height, stem base diameter, stem diameter and ear height decreased gradually with the increase of disease grade of root rot at the V11 stage and dough stage. At the same time, the development of most 9-grade plants was inhibited or stagnated, and showed tillering or deformity. The investigation of stalk rot indicated that some of the root rot plants developed into stalk rot in the late growth stage. The incidence of stalk rot showed a decreasing trend with the increase of root rot grade. The analysis of yield traits showed that the grade of root rot disease was negatively correlated with seven yield-related traits. It could cause more than 50% of the yield loss at the 5-grade, and even no grain at the 9-grade.【Conclusion】Based on the observation and description of the symptoms of maize root rot, an efficient and easy-to-operate grading criterion reflecting disease severity was formulated according to the aboveground symptoms at the V5 stage. Root rot disease can reduce the plant height, stem diameter and ear height, and easily lead to cause stalk rot. The severity of root rot is negatively correlated with yield-related traits. The results of this study are expected to guide resistance evaluation of varieties against root rot, disease control and yield loss assessment.
maize root rot; aboveground symptom; severity; grading criterion; agronomic trait
10.3864/j.issn.0578-1752.2022.20.006
2022-05-10;
2022-06-13
國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系(CARS-02)、河北省重點研發(fā)計劃(20326501D)
劉樹森,E-mail:shusenliu@163.com。通信作者石潔,E-mail:shij99@163.com
(責任編輯 岳梅)