玉米(Zea mays L.)是世界上最重要的农作物之一,与小麦和水稻并称世界三大粮食作物。玉米不但是人类的主粮,更是饲料、轻工和医药等工业的重要原料,在国民经济发展中具有重要地位。玉米灰斑病是一种在世界范围普遍发生并造成严重损失的病害,目前已成为我国玉米上的重要病害之一。1991年在我国丹东地区发生了由玉蜀黍尾孢菌(Cercospora zeae-maydis Tehon and Daniels)侵染所致的玉米灰斑病。长期以来国内研究者一致认为我国玉米灰斑病的病原菌都是玉蜀黍尾孢,而笔者于2010年在我国云南发现了一种由玉米尾孢菌(Cercosporazeina Crous&U.Braun sp.nov.)侵染所致的玉米灰斑病。该病在云南地区病已造成严重损失,且有向北方地区流行蔓延的趋势。目前,国内外尚未见对该病害系统研究的报道,其发生流行规律不清,缺乏有效的防控措施,具有潜在爆发流行的威胁。对此,本研究采用植物病理学和分子生物学相结合的技术,对该病的病害症状、病原学、病害诊断、病菌种群分布、病菌致病性、种质资源抗病性、寄主抗病机制及抗性QTL定位等方面进行系统研究,以期为该病害的诊断、监测预警和有效防控提供科学依据。主要的研究结果如下:1.首次报道了玉米尾孢(Cercospora zeina Crous＆U.Braun sp.nov.)侵染引起的玉米灰斑病在我国发生。2010～2011年间,详细调查了我国云南地区玉米灰斑病的发生及为害情况,观察记录了病害症状特征,并从云南昆明、大理、德宏、保山等地区采集了具有典型症状的玉米叶片,制成标本。通过单孢分离获得病原菌,对病原菌进行了形态学、特异性引物鉴定和rDNA-ITS序列分析,并结合柯赫氏法则证病,证明云南地区发生的玉米灰斑病为我国首次报道的新病害,其病原菌为玉米尾孢。2.系统研究了玉米尾孢菌与玉蜀黍尾孢菌生物学特性的差异。对两种玉米灰斑病病原尾孢菌的生物学特性进行了比较分析,结果表明:两种尾孢菌生长的适宜培养基、碳源、氮源、温度及其分生孢子萌发的适宜温度和pH值均有明显的差异,说明两种尾孢菌在生物学特性上存在明显的差异。3.研究明确了我国玉米灰斑病病原菌的种群及其地域分布。2010～2016年,利用植物病理学和分子生物学技术,对采自我国13省97市(县)的玉米灰斑病样品进行检测和分析,结果表明:我国的玉米灰斑病菌种群中存在玉蜀黍尾孢(C.zeae-maydis)和玉米尾孢(C.zeina)两个种。玉蜀黍尾孢菌在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山西、山东、陕西、河南、四川、湖北和湖南等省区均有分布。而玉米尾孢菌主要在云南、贵州、四川、湖南、湖北、陕西和河南等省区有分布,但有以云南为传播流行中心向东、北方向扩散的趋势。4.对300份玉米种质进行了抗玉米尾孢灰斑病和玉蜀黍尾孢灰斑病评价。建立了玉米尾孢灰斑病的人工接种抗病鉴定技术体系。鉴定了 300份玉米种质对玉米尾孢灰斑病和玉蜀黍尾孢灰斑病抗性,结果表明:对玉米尾孢灰斑病表现高抗、抗和中抗的种质分别有10份、100份和121份,表现感和高感的种质依次有62份和7份;对玉蜀黍尾孢灰斑病表现高抗、抗和中抗的种质分别有4份、33份和78份,表现感和高感的种质依次有137份和48份。300份种质中只有77份对两种灰斑病的抗性表现一致,而149份种质对两种灰斑病的抗性表现截然相反,说明两种灰斑病菌的致病性有很大的差异。76.99%的供试种质对玉米尾孢灰斑病表现为高抗、抗或中抗,而61.67%的供试种质对玉蜀黍尾孢灰斑病表现为感或高感,说明玉米尾孢对大多数种质的致病力比玉蜀黍尾孢弱。5.研究明确了玉米尾孢菌侵染对寄主防御酶系活性的影响。利用抗病自交系De813和感病自交系R151Ht1A,通过人工接种的方法,研究玉米尾孢菌侵染后抗、感病玉米自交系体内防御酶活性的变化,从生理生化的角度揭示玉米对玉米尾孢菌的抗性机制。抗病性不同的玉米自交系在未被玉米尾孢菌侵染时,其防御酶(PAL、POD、PPO、SOD和CAT)活性略有差异,但差异不是很大;而接种玉米尾孢菌后,抗病自交系的各防御酶活性升高得明显比感病自交系的更为迅速,而且抗病自交系的各防御酶活性峰值也比感病自交系的明显要高,并且抗病自交系的防御酶活性能够长时间地维持在较高的水平。说明抗病自交系在受到玉米尾孢菌侵染后生理生化反应更为迅速、持久。6.对抗玉米尾孢灰斑病QTL进行了初步定位。以抗玉米尾孢灰斑病自交系De813和感病自交系R151Ht1A为亲本,组建了 F2分离群体,利用SSR-BSA法筛选与玉米尾孢灰斑病抗性连锁的分子标记,并利用F2分离群体(367株)来检测所得的分子标记与抗性基因的连锁程度,以确定抗性基因在染色体上的位置。结果表明:在玉米1号染色体短臂的bin1.04-1.05处有1个抗玉米尾孢灰斑病的主效QTL,该位点位于标记J91和J96之间遗传图距14.73cM、物理距离约为4Mb的区域内,与两个标记的遗传图距分别为8.03cM和6.7cM,该QTL可以解释53.0498%的表型变异率,加性效应达到-2.7218,显性效应达到-1.07。