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为解决赞比亚玉米受赤霉穗腐病（FER）及伏马菌素（FUM）污染问题，研究人员评估 20 种玉米基因型对 FER/FUM 的耐受性。结果发现部分基因型耐受性良好。这为农业生产提供参考，有助于保障粮食安全。
玉米，作为赞比亚的主食，在人们的生活中占据着举足轻重的地位。然而，一种名为赤霉穗腐病（FER）的疾病却如同一颗毒瘤，严重威胁着玉米的产量和质量。这种病是由真菌 Fusarium verticillioides 引起的，它不仅会让玉米减产，还会让玉米粒变色，影响品质。更可怕的是，这种真菌还会产生伏马菌素（FUM），这可是一种对人类和动物都有害的霉菌毒素，与多种疾病的发生息息相关，比如神经管出生缺陷、食道癌，还有动物的猪肺水肿和马脑白质软化症等。
在赞比亚，玉米种植广泛，小规模农户的产量占比超过 90%。但长期以来，这里种植的玉米基因型对 FER 感染和 FUM 污染十分敏感，感染率和毒素水平都很高。而且，当地缺乏完善的霉菌毒素检测法规，管理手段有限。在此背景下，为了找到应对之策，来自赞比亚农业研究机构及相关国际合作团队（赞比亚农业研究所（ZARI）等）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们评估了 20 种玉米基因型在 2019/20 和 2020/21 两个季节对 FER 和 FUM 积累的耐受性差异，并观察了基因型之间的交叉互作。该研究成果发表在《Crop Protection》杂志上，为玉米种植和粮食安全保障提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。在田间试验方面，他们选取了 17 种常见杂交种和 3 种地方品种，在两个不同地点进行随机区组设计试验，重复四次。通过人工接种 F. verticillioides，模拟自然感染环境。在检测分析上，运用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）技术对玉米中的 FUM 及其他霉菌毒素进行定量测定。同时，利用统计分析方法，如方差分析（ANOVA）和基因型主效应（G）与基因型 × 环境互作（GE）双标图（GGE biplot）分析，来处理和解读数据。
研究结果
- 基因型对 FER 严重程度的响应：不同基因型玉米在不同环境和季节对 FER 的响应差异显著。在 2019/2020 季节，Mt. Makulu 地区的 ZM04 基因型 FER 严重程度最低；2020/2021 季节，该地区 ZM04 的疾病症状依然较低，而 ZM14 的 FER 严重程度最高。在 Msekera 地区，2019/20 季节 ZM08 的 FER 症状最低，2020 年则有多个基因型的 FER 严重程度差异不显著。总体来看，ZM04 的 FER 症状显著较低，而 ZM03、ZM18 等基因型的 FER 严重程度较高。
- 基因型对 FUM 积累的响应：FUM 浓度在不同地点和季节也存在显著差异。2019/20 季节，Mt. Makulu 地区的 ZM07、ZM02 等基因型 FUM 浓度较低；2020/21 季节，ZM04 的 FUM 浓度显著低于其他部分基因型。在 Msekera 地区，2019/20 季节 ZM17 的 FUM 浓度最低，2020/21 季节则是 ZM17、ZM19 和 ZM04 的 FUM 浓度最低。综合来看，ZM19 和 ZM04 的 FUM 浓度最低，而部分基因型的 FUM 含量较高。
- 其他霉菌毒素的检测：在 Mt. Makulu 和 Msekera 地区还检测到了其他霉菌毒素，如脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、玉米赤霉烯酮（ZEA）和雪腐镰刀菌烯醇（NIV），但含量较低。
- GGE 分析基因型对 FER 疾病的响应：通过 GGE 双标图分析发现，ZM04 和 ZM08 对 FER 严重程度的抗性最高且稳定性好，ZM03 虽稳定性好但抗性较低，部分基因型则表现出易感和高变异性。同时，双标图还识别出不同的环境类型，不同基因型在不同环境中的表现不同。
- GGE 分析基因型对伏马菌素污染的响应：GGE 双标图显示，ZM04、ZM02 等基因型对 FUM 污染具有抗性且稳定，ZM17 和 ZM15 虽积累 FUM 较少但变异性高，部分基因型则积累 FUM 较多且稳定性不同。同样，双标图也显示出不同环境中基因型对 FUM 污染的差异。
- 气候条件：两个试验地点的温度、降雨量和湿度存在差异。Msekera 地区的最高温度显著高于 Mt. Makulu 地区，而降雨量和湿度的差异则因季节而异。
研究结论与讨论
研究表明，赞比亚存在对 FER 严重程度和 FUM 积累耐受性良好的玉米基因型，如 ZM04、ZM15 和 ZM07，它们在两年的研究中表现出比抗性对照 ZM01 更低的 FER 严重程度和 FUM 积累水平。GGE 双标图在展示基因型遗传变异性方面发挥了重要作用，多环境分析有助于筛选优良基因型。
此外，研究还发现不同基因型对 FER 严重程度和 FUM 积累的响应并不总是一致，部分症状较轻的玉米可能 FUM 污染严重。基因型的籽粒类型与对 FER 和 FUM 的耐受性有关，如半硬质或硬质籽粒类型的基因型表现出更好的耐受性。当地地方品种 ZM19 虽晚熟，但对 FUM 积累具有抗性。同时，研究也确定了一些高度易感的基因型，不建议种植和用于育种。
该研究强调了在不同地点和年份筛选玉米基因型的重要性，环境条件对疾病发展和 FUM 污染影响显著。Msekera 地区被认为是更具鉴别性和代表性的评估地点。研究中检测到的 FUM 水平虽未超过赞比亚标准，但部分基因型超过了欧盟标准，存在一定的健康风险。此外，还检测到其他霉菌毒素，表明存在多种真菌污染的情况。
总的来说，该研究为赞比亚玉米种植提供了重要参考，有助于农民选择合适的基因型，减少玉米穗腐病和霉菌毒素污染，保障粮食安全。同时，也为后续在其他农业生态区进一步评估这些基因型以及研究其对环境变化的响应奠定了基础，对推动玉米产业的健康发展具有重要意义。
