玉米穗腐病在世界各玉米种植区广泛发生,田间损失一般为5%～10%。穗腐病不仅造成玉米产量损失,也会因致病菌在玉米籽粒中产生多种毒素,作为食物或饲料被食用后对人畜健康产生极大威胁。为了明确我国玉米穗腐病主要致病镰孢菌种群结构和遗传变异,为玉米抗穗腐病育种提供技术和信息支持,本文研究了我国玉米穗腐病致病镰孢菌的种群结构特点和主要致病种的致病力、产毒类型、交配型以及遗传多样性,获得了以下主要结果:1.我国玉米镰孢穗腐病的致病菌构成具有显著的多样性。采用组织分离方法,从14省(直辖市)63县区102份玉米穗腐病材料中检测到11属真菌,其中镰孢菌占优势。通过进一步的单孢分离、形态学鉴定及分子鉴定,证明在引致玉米穗腐病的镰孢菌中,轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)和禾谷镰孢复合种(F. graminearum clade)为优势致病种,其中从75份玉米样本(72%)中分离获得轮枝镰孢,33份(32%)中分离获得禾谷镰孢复合种,21份(20%)玉米中分离获得层出镰孢(F. proliferatum),17份(16%)中分离获得尖孢镰孢(F. oxysporum),9份(9%)中分离获得胶孢镰孢(F. subglutinans),4份(4%)中分离获得黄色镰孢(F. culmorum),2份(2%)中分离获得茄病镰孢(F. solani),1份(1%)分离获得半裸镰孢(F. semitectum),共计7个镰孢种和1个复合种。2.成功开发了轮枝镰孢的SSR标记109对。基于轮枝镰孢基因组的11条染色体第三版拼接序列(鸟枪法测序结果),利用Fastpcr软件共发现751个SSR位点,选取其中重复次数较多的位点设计了161对引物,经筛选共获得158对有效扩增引物。经检测,109对引物(69.0%)可扩出2条或以上的条带,其中55对引物(34.8%)可扩出3条或以上的条带,表现出较好的多态性。109对多态性SSR引物间平均距离为0.38Mb。3.基于交配型、致病力和遗传多样性分析,明确了引起玉米穗腐病的轮枝镰孢具有丰富的变异和多样性。对14省(直辖市)46市县区的66株轮枝镰孢的多样性分析表明:(1)在66株轮枝镰孢中,33株交配型为MAT-1,32株交配型为MAT-2,1株(FVSD04)未确定交配型类型,两种交配型的比例接近1:1,其中河北、四川菌株主要为MAT-1类型,安徽、云南菌株主要为MAT-2类型,其他省份菌株的交配型比例接近1:1;(2)选取2009年分离获得的50株轮枝镰孢进行田间致病力检测,病情指数为15.6～83.3,平均为37.6。42株(84%)分离物的病情指数为23.5～48.1,6株分离物的病情指数高于50,2株的病情指数低于20。(3)以平均分布在11条轮枝镰孢染色体上的22对SSR引物对66株轮枝镰孢进行遗传多样性分析,共获得125个等位变异,变异范围为2～11个,平均5.68个;UPGMA聚类结果表明,以遗传相似系数0.3为阈值,66株轮枝镰孢可分为3群,若以0.46为阈值,66株分离物被划分为15群;不同群中分离物包含不同省份分离物,致病力和交配型也各不相同。4.基于产毒类型和遗传多样性分析,明确了引起玉米穗腐病的禾谷镰孢复合种存在较高的多样性。根据SNPs对6省22县区玉米穗腐病标样中分离获得的46株禾谷镰孢复合种分离物鉴定表明,(1)33株分离物为禾谷镰孢F. graminearum,7株分离物为南方镰孢F. meridionale,2株分离物为布斯镰孢F. boothii,另外4份未得到结果;(2)8株分离物产生NIV毒素,全部为F. meridionale,37株产生15-AcDON毒素,1株来自陕西省户县的分离物FGSX11未检出产生以上2种毒素,在46株中均未检测到产生3-AcDON的分离物;(3)采用已报道的8个VNTR标记和10个SSR标记,对46株禾谷镰孢复合种进行遗传多样性分析,共获得79种等位变异,以遗传相似系数0.45为阈值,46株分离物可以分为3群,其中类群B全部能够产生NIV毒素,除陕西分离物外,其他省份分离物同省均聚在一群,表明产毒素类型和地域分布对禾谷镰孢复合种的多样性具有影响。在研究中发现,引物对FG16NF缺乏对F. graminearum扩增的特异性。综上所述,我国玉米穗腐病的镰孢致病菌主要是轮枝镰孢和禾谷镰孢复合种。基于基因组信息开发的轮枝镰孢SSR引物具有较好的多态性,可以用于遗传多样性分析。结合致病力测试、交配型、产毒化学型及多态性引物检测,中国轮枝镰孢玉米分离物的遗传多样性与其地理分布、致病力无相关性,表现出较高的多态性。在中国玉米穗腐病的另一致病种禾谷镰孢复合种中主要为F. graminearum,其次为F. meridionale和F. boothii。禾谷镰孢复合种聚类结果表明产毒化学型和地域分布对多样性分析具有一定影响。