埃塞俄比亚南部和西部玉米基因型对穗腐病病原菌的抗性评价及其育种应用价值

为解决埃塞俄比亚玉米生产中由Fusarium spp.引起的穗腐病（FER和GER）及霉菌毒素污染问题，研究人员通过人工接种F. verticillioides和F. meridionale，评估了20个玉米基因型在三种环境下的抗性表现。结果表明，BH661、BHQP548等基因型对两种病原菌表现出稳定抗性（R/MR），且FER与GER严重度显著正相关（r=0.45）。该研究为抗病育种提供了重要种质资源，并揭示了抗性机制与环境互作规律，对保障粮食安全具有重要意义。

　　

玉米作为全球主要粮食作物，其生产长期受到穗腐病的威胁。在埃塞俄比亚，由Fusarium verticillioides和Fusarium meridionale引起的赤霉穗腐病（Gibberella ear rot, GER）和镰刀菌穗腐病（Fusarium ear rot, FER）不仅造成25-35%的产量损失，更因产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、伏马毒素（fumonisins）等致癌物质而危害人畜健康。尽管已有研究报道部分玉米品种的抗性，但埃塞俄比亚主栽品种的抗性谱系及抗性稳定性仍不明确，且气候变化与耕作模式改变加剧了病害流行风险。

针对这一挑战，埃塞俄比亚农业研究所联合国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的研究团队在《Phytoparasitica》发表论文，系统评价了20个玉米基因型（含商业杂交种、开放授粉品种和预商业化杂交种）在Bako、Jimma和Hawassa三地的抗性表现。研究采用分区分裂设计，通过人工丝道接种法（

）将本地分离的病原菌孢子悬液（2×10⁵ conidia/ml）注入玉米花丝通道，结合七级病害严重度评分标准（1=无症状，7=76-100%穗部感染），揭示了基因型-环境-病原菌的复杂互作关系。

关键方法

1. 多环境田间试验：在Bako、Jimma和Hawassa三地（年均温17.57-18.85°C）进行两年重复试验，采用分裂区设计（主区=基因型，副区=病原菌种类）
2. 病原菌接种技术：使用本地分离的F. verticillioides和F. meridionale菌株，通过丝道接种法模拟自然感染
3. 表型综合评价：记录穗腐病严重度、农艺性状（株高、吐丝期等）及产量参数，采用SAS 9.3进行ANOVA和Pearson相关性分析

研究结果

1. 抗性等级分布：

   • 对GER的抗性基因型占比25-45%，显著高于FER（15-25%）
   • 杂交种BH661和DK777在三个环境均表现稳定抗性（R/MR），而BH660和BHQPY545对所有病原菌敏感

2. 抗性关联特征：

   • 籽粒质地（r=0.401）、苞叶覆盖度（r=0.268）与病害严重度显著正相关
   • 穗位高（r=-0.164）与抗性呈负相关，暗示植株形态特征影响病原菌侵染

3. 跨病原菌抗性：

   • GER与FER严重度显著正相关（r=0.45, P<0.001），表明存在共同抗性机制
   • F. meridionale在湿润地区（Jimma）致病力更强，而F. verticillioides适应干旱环境（Hawassa）

结论与意义
该研究首次证实埃塞俄比亚玉米种质中存在对Fusarium穗腐病的广谱抗性资源，其中BH661等基因型兼具抗病性与优良农艺性状，可直接用于抗病育种。发现GER与FER的抗性遗传重叠现象，为多病害协同防控提供了理论依据——通过选择对F. meridionale的抗性即可间接提升对F. verticillioides的抗性。然而，传统育种可能因不良基因连锁而受限，作者建议后续应开展分子标记辅助选择（如与抗性相关的globulin蛋白基因标记），以突破育种瓶颈。这项研究为热带玉米产区抗病品种选育提供了关键技术路线，对实现联合国可持续发展目标（SDG 2）中的粮食安全目标具有重要实践价值。