文 献 综 述
题 目： 玉米灰斑病及抗性基因定位的研究进展
摘要: 玉米灰斑病( gray leaf spot of maize，GLS)是近年来上升很快、为害较重的病害，严重时可导致整株玉米枯死，现已成为玉米生产上的主要病害之一。本文综合了近年来关于玉米灰斑病的研究成果，系统地阐述了国内外对玉米灰斑病以及抗性遗传和QTL定位的最新研究，并且对玉米灰斑病和抗病育种的研究做展望。
关键词:玉米;灰斑病;抗性遗传;QTL
玉米灰斑病( gray leaf spot，GLS)是由玉蜀黍尾孢菌引起的一种玉米叶片病害，该病使叶片损伤和凋萎导致光合组织丧失功能，最终引起穗粒数减少，粒重降低,其引起的产量损失可在在10%-70%之间。目前已在世界各地玉米种植区均有发现发生，该病于1924年在美国伊利诺伊州首次被发现（Tehon L R等，1925），我国于1991年在辽宁省丹东地区首次发现玉米灰斑病（陈刚等，1993）。长期的生产实践表明,培育和推广抗病品种是控制玉米病害最经济有效的措施之一，但培育抗病品种在于对玉米灰斑病以及抗性遗传机理的了解。近年来，国内外学者对玉米抗灰斑病基因（QTL）进行了定位研究，但发掘出的QTL数量较多，且一致性差，而且在抗玉米灰斑病主效QTL基因片段分离和克隆方面的研究较少。迄今为止，未见有抗玉米灰斑病基因克隆的报道，对抗玉米灰斑病基因的数目、效应以及在植物体内的作用模式还不清楚，这在很大程度限制了抗玉米灰斑病育种改良。
1 玉米灰斑病的研究进展 1.1 玉米灰斑病的病症特点
玉米灰斑病又称尾孢叶斑病、玉米霉斑病，除侵染玉米外，还可侵染高梁、香茅、须芒草等多种禾本科植物。主要危害玉米叶片，也侵染叶鞘和包叶。侵染初期，在叶面上形成无明显边缘的椭圆形至矩圆形灰色至浅褐色病斑，后期病叶片上形成长矩形病斑，变为褐色。病斑多限于平行叶脉之间，大小4～20×2～5(mm)。病菌最先侵染下部叶片引起发病，有时病斑连片，气候条件适宜时可扩展到整株叶片，使叶片枯死。病斑后期在叶片背面产生白色或灰白色霉层，即病菌的分生孢子梗和分生孢子。发病严重年份，植株叶片枯死早衰，产量下降（吕国忠等，2003）。
1.2 玉米灰斑病的发生与流行
玉米灰斑病菌的繁殖生活受到环境的影响极大，一般情况下，玉米灰斑病菌在干燥条件下，可以在地表的病残体上安全越冬，但在表土层下的病残体上的则无法安全越冬。灰斑病初次发生的时间一般在7月上旬，8月中旬至9月上旬进入盛发期。为了反映该病害的流行情况，王新一，李丽梅等，研究建立了玉米灰斑病的Logistic模型，灰斑病在不同玉米品种上的流行情况存在较大差异，其流行阶段为：玉米出苗开始到每年7月上旬左右为指数增长期，7月上旬到8月下旬为逻辑斯蒂期，9月上旬到玉米生育期结束为衰退期（王新一等，2010）。 田间温度、相对湿度和7月份降雨量都影响病害的发生和发展。降雨量大、相对湿度高、气温较低的环境条件有利于病害的发生和流行（吕国忠等，2003）。 1.3 接种及鉴定
以往玉米灰斑病抗性采用自然发生调查法,因受环境条件等客观因素的影响,难以确定品种的真实抗性（董怀玉等，2005）。为了便于准确方便地筛选优异的抗病核心种质和杂交种,（徐秀德等，2003）探索出一套简便、易行的玉米灰斑病田间人工接种抗病鉴定评价方法。人工培养的病菌分生孢子以无菌水配成孢子悬浮液，孢子含量为2.5×103个/ml,于植株(9-11)叶喇叭口期,用喷嘴处装有20ml注射器针头的手提式喷雾注射器,从植株喇叭口处平行插人针头,将抱子悬浮液注人植株心叶中，每株接种10ml菌悬液。接种后30一40天玉米籽粒生理成熟期,目测调查每小区发病情况。根据受害叶片病斑面积占植株叶片总面积的百分比划分抗性等级。0级:无病斑,免疫(IM);l级:叶片病斑面积占叶片总面积5%以下,高抗(HR);2级:病斑面积5.1%-10%,抗病(R);3级:病斑面积10.1%一25%,中等抗病(MR);4级:病斑面积25.1%-50%,感病(S);5级:病斑面积在50%以上,高度感病(HS) 1.4 防治措施
在育种策略上，选育和利用抗病品种是解决玉米叶斑病最有效的方法之一。在我国主要玉米种质中，具有热带或亚热带血缘的PB类群抗性较好，如齐319、沈137、丹黄25、丹599、CNl65、中自01、多黄29等,在农业措施上应从减少初侵染来源、改变种植方式方面来防治灰斑病(陈荣丽等，2011)。另外也可以通过药剂来防治，防治玉米灰斑病主要选用的药剂:75%百菌清、50%多菌灵、80%大生、25%敌力脱、40%新星、70%康正清、10%灵动、70%代森锰锌、50%甲基硫菌灵等药剂。连续用药2 ～ 3 次，每次用药间隔7～10d防治效果较好（龚国淑等，2009）。
2玉米抗灰斑病的种质以及抗性遗传研究 2.1 玉米抗灰斑病的种质研究
为了进一步研究玉米抗灰斑病的作用机制以及进行玉米灰斑病的抗病性育种，目前国内外以玉米自交系和杂交种进行了大量的玉米抗灰斑病种质研究和挖掘。2001～2004年国家审定的111个品种中，其中高抗(HR)灰斑病的有:中单9409、辽613、澲单6、迪卡1，抗病(R)的有:农大108、澲单3、吉单7、丹科2123、郑单19、农大84、承玉6、吉星油199、东单60、沈单17、长城淀12、辽单120、费玉3、丹科2151、农大95、强盛1号、登海3660、三北6、迪卡5，中抗(MR)的有:东单13、硕秋8、吉油1、奥玉3101，高感(HS)的有:澲单4。（董怀玉等，2005）应用人工注射接种的方法对413份玉米自交系和59份玉米杂交种进行抗灰斑病鉴定,筛选出病级1级高抗(HR)自交系6份：南60-1、TS005、CA23、大白包谷、西山团结包谷、Pool15C7；3级抗病(R)自交系28份：齐319、9046、CN165、辽2063、丹黄25、R24、5213、Mo17Ht、CA042、313、141、HP-3、TS499、武称黄玉米、本地糯花、白包谷、西山团结包谷、花糯、Dr7、Pob66C0(QPM)、Pob67C1、Pob69C4、Pool17C8、Pool18C8、Pool23C19、Pool29C8、Y062、Y078和杂交种7份：东单60、海禾3、辽613、辽9501、辽9504、沈单10、安玉12。（吕香玲等，2011）用40份自交系和22分回交群体，以丹340为对照进行灰斑病的抗性鉴定，筛选出一个高抗自交系：沈137,3个抗病自交系：A801，齐319，CN165。综合现有种质的抗病性鉴定结果表明，在我国主要玉米种质中，具有热带或亚热带血缘的PB类群抗性较好, 如齐319、丹黄25、丹599、CN165、中自01 等,而塘四平头、旅大红骨、PA类群中的多数自交系表现为感病，如丹340、丹360、E28、黄早四、掖478、沈5003、郑58、掖107等。
2.2 玉米抗灰斑病的遗传性状研究
在对玉米抗灰斑病的遗传性状研究中，大部分研究者认为，玉米对灰斑病的抗性是受数量性状控制，主要表现为基因的加性遗传效应。（Donahue等，1991）采用双列杂交对14个玉米自交系进行玉米灰斑病的抗性遗传分析，结果表明其抗性是可遗传的，且受加性基因所控制，同时也有一定的显性效应。吴纪昌等，通过对辽宁省主要杂交种及亲本进行抗性鉴定，发现杂交一代的抗性介于双亲抗性之间，接近中亲值，其抗性多数倾向于抗性较强的亲本。（陈阳等，2012）以6
个对玉米灰斑病抗性表现不同的玉米自交系（齐319、鲁9801、8112、B84、掖478、9046）为亲本，按GRILffing双列杂交试验设计方法Ⅱ组配15个杂交组合，进行配合力分析，并估算遗传参数。对配合力的分析结果表明，6个自交系的一般配合力(GCA)效应差别明显，齐319表现高抗；其次是鲁9801、B84和8112；9046和掖478表现感病。结合杂交组合实际表现与特殊配合力效应进行分析，齐319所组配的各组合抗性表现均较好；掖478与8112、9046、B84组配的各组合抗性差；由9046所组配的组合特殊配合力效应好。对遗传参数的分析表明，该性状广义遗传力为64.49%，性状的遗传以加性效应为主，同时存在一定的非加性效应，性状表现受环境影响较大。从上述研究结果中表明，玉米杂交种对灰斑病的抗性在很大程度上取决于其亲本自交系抗性的一般配合力。通过对玉米亲本自交系抗性的了解和把握有目的的组配杂交种，在育种上可以减少工作的盲目性，预测杂交种的抗性表现，育成抗病性好的品种。也可以通过回交和轮回选择方法把抗性基因转到感病品种中，对现有的推广品种进行改良。 3玉米抗灰斑病QTL定位 3.1 基因定位的分子标记
DNA分子标记是在DNA水平上遗传多态性的直接反映，它是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种新的较为理想的遗传形态标记。相对于其他3种标记有易受环境、基因表达与否的影响、多态性差、且标记数量少不能构建高密度的遗传连锁图谱的缺点，DNA分子标记有如下优点：不受季节、环境、基因时空表达的影响，标记在数量上几乎是无限的，多态性丰富，遗传稳定，许多标记表现共显性。例如SSR标记在玉米的全基因组中多态性丰富，而且遍布全基因组。理想的DNA标记应具备以下特点：（1）遗传多态性高；（2）共显性遗传，信息完整；（3）在基因组中大量存在且分布均匀；（4）选择中性；（5）稳定性、重现性好；（6）信息量大，分析效率高；（7）检测手段简单快捷，易于实现自动化；（8）开发成本和使用成本低。目前已发展出十几种DNA标记技术，它们各具特色，并为不同的研究目标提供了丰富的技术手段。但还没有一种DNA标记能完全具备上述理想特性。自从1986年第一张作物（番茄）的RFLP图谱问世以来，随着生物技术、基因组学和生物信息学的飞速发展，分子标记技术在诸多领域得到了广泛的应用。在玉米的遗传图谱构建，基因定位，品种纯度鉴定，种质资源