玉米种质资源对瘤黑粉病的抗性评价及生理差异分析

　　

摘要：

【目的】 瘤黑粉病是我国玉米生产中的重要病害之一。筛选抗性种质资源，解析其在病原菌侵染下的生理生化响应，以期为抗病育种提供科学依据。【方法】 选取425份玉米种质资源，系统筛选其瘤黑粉病抗性水平，并结合糖代谢、氧化应激及光合参数分析，筛选出高抗、中抗和高感自交系。采用WGA-AF488/PI染色分析菌丝增殖状况，以揭示不同自交系的抗病特性。【结果】 2021年和2022年瘤黑粉病的发病指数和发病率存在显著年际差异，主要受气温和降水影响。主成分分析显示，接种4、8和12 d的病情指数是病害严重程度的关键指标，而灌浆期（R2）和蜡熟期（R4）的发病率揭示了生长阶段的差异。此外，筛选出6份高抗（如Q319）、67份中抗（如599）和171份高感（如M407）自交系。糖代谢分析显示，不同抗病性自交系在蔗糖、果糖和葡萄糖含量上存在显著差异，表明糖代谢在病原菌与寄主竞争中具有重要作用。氧化应激分析表明，感染后H?O?和O^2-含量显著升高，且高抗自交系的OH^-清除能力最强。SOD和POD活性接种4和8 d显著提升，D599的SOD活性第8天提高114.98%，Q319提高96.08%；第12天，D599和Q319的POD活性分别增加164.27%和160.91%，表明抗病材料抗氧化能力较强。WGA染色结果显示，Q319的菌丝扩展受限，主要集中于维管束附近，表明其细胞壁防御能力较强；D599的菌丝扩展速度和范围介于Q319和M407之间，表现为中等防御能力；M407菌丝扩展广泛，形成大面积跨细胞侵染，表明其细胞壁防御较弱。接种后，Q319、D599和M407的净光合速率第4天分别较对照组降低52.5%、52.8%和100.2%，光合色素含量显著下降，但第4至第12天下降幅度逐渐减小。【结论】 揭示了瘤黑粉病菌侵染下，不同抗性玉米自交系在糖代谢、氧化胁迫、抗氧化能力及光合作用方面的显著差异。高抗自交系Q319通过低蔗糖、高果糖和葡萄糖的代谢特点，配合较高的叶绿素和类胡萝卜素含量及高效的抗氧化能力，展现出较强抗病性；高感自交系M407因蔗糖积累较多、抗氧化系统响应不足，导致净光合速率和蒸腾速率显著下降，病害易感性增强；中抗自交系D599在光合功能和色素积累上表现适中，抗病能力介于二者之间。