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48份玉米自交系抗病性的精准鉴定

中国农业科学 2021年第12期54卷 2510-2522页

作者：赵子麒赵雅琪林昌朋赵永泽余宇潇孟庆立曾广莹薛吉全杨琴西北农林科技大学农学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室/农业农村部西北旱区玉米生物学与遗传育种重点实验室宝鸡市农业科学研究院镇坪县农业科学研究所

【目的】结合已克隆抗病基因的分子标记,对来自陕A群、陕B群的30份核心自交系和18份国内外优良种质进行抗病性鉴定,为玉米抗病育种奠定基础。【方法】2019年、2020年分别在陕西省不同地点开展茎腐病、穗腐病、大斑病和小斑病的田间接种... 详细信息

【目的】结合已克隆抗病基因的分子标记,对来自陕A群、陕B群的30份核心自交系和18份国内外优良种质进行抗病性鉴定,为玉米抗病育种奠定基础。【方法】2019年、2020年分别在陕西省不同地点开展茎腐病、穗腐病、大斑病和小斑病的田间接种鉴定,以及灰斑病的田间自然发病鉴定。试验采用随机区组设计,每个试验设置2—3个重复。采用苗期高粱粒接种法接种大斑病和小斑病,在乳熟后期,对大斑病、小斑病和灰斑病进行病情分级鉴定;在玉米抽雄期,采用土埋伤根法接种禾谷镰孢茎腐病,生理成熟后进行劈茎调查;采用花丝通道和针刺果穗接种法,分2次接种禾谷镰孢穗腐病,玉米生理成熟后进行调查。分别计算不同病害病情指数的最佳线性无偏预测(best linear unbiased predictions,BLUPs),并分析两两病害之间的相关性。对已克隆抗病基因进行功能分子标记基因型鉴定。【结果】对48份自交系开展5种病害田间鉴定,筛选到9份高抗大斑病自交系、2份高抗小斑病自交系、10份抗灰斑病自交系、5份高抗禾谷镰孢茎腐病自交系和5份抗禾谷镰孢穗腐病自交系。1145、CML170、KA103等8份自交系兼抗3种叶斑病。对5种病害综合抗性表现优良的材料有7份,包括1145、CML170、KA105、KB020、X178、沈137和郑58。5种病害相关性分析发现,禾谷镰孢茎腐病与3种叶斑病抗性呈极显著正相关,与穗腐病抗性无相关性。对已知抗病基因鉴定表明,1145、KA081和沈137携带抗禾谷镰孢茎腐病的q Rfg1位点,KB109携带抗炭疽茎腐病的Rcg1位点,带有抗大斑病基因Htn1和多抗小斑病、灰斑病基因Zm CCo AOMT2的材料较多。【结论】1145、CML170、KA105、KB020、X178、沈137和郑58对5种病害综合抗性表现良好,可作为供体亲本进行自交系的综合抗性改良。沈137携带抗病的q Rfg1、Htn1和Zm CCo AOMT2等位基因,可用于分子标记辅助改良。

关键词：玉米抗病性大斑病小斑病灰斑病茎腐病穗腐病

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玉米小斑病研究进展

植物保护 2023年第5期49卷 80-88页

作者：李智强张祥辉刘文德中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害综合治理全国重点实验室北京100193 吉林大学植物科学学院长春130062

玉米作为重要的粮、饲、工兼用作物,是重要的战略资源,在国民经济中具有举足轻重的作用。但在实际生产过程中,玉米受多种病虫害的威胁,其中由玉蜀黍平脐蠕孢Bipolaris maydis引起的玉米小斑病严重影响玉米产量与品质,是制约玉米高产与... 详细信息

玉米作为重要的粮、饲、工兼用作物,是重要的战略资源,在国民经济中具有举足轻重的作用。但在实际生产过程中,玉米受多种病虫害的威胁,其中由玉蜀黍平脐蠕孢Bipolaris maydis引起的玉米小斑病严重影响玉米产量与品质,是制约玉米高产与稳产的重要因素之一。近些年该病害的发病频率与严重程度均呈快速增长的态势,对我国玉米安全生产构成巨大的潜在威胁。本文综述了玉米小斑病发生概况,包括发生时期和引起的主要症状;概括了玉米小斑病菌的侵染过程和相关功能基因的致病机制;总结了抗玉米抗小斑病基因的定位、克隆与功能分析方面的研究进展,玉米小斑病的防治措施等,并对未来研究提出了一些建议和展望,以期为玉米小斑病可持续治理提供理论参考和研究思路。

关键词：玉米小斑病玉蜀黍平脐蠕孢致病基因抗病基因分子育种

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玉米大斑病和小斑病抗性QTL鉴定

玉米大斑病和小斑病抗性QTL鉴定

作者：孙泽丹西北农林科技大学

学位级别：硕士

大斑病和小斑病是我国玉米重要叶部病害,对玉米产量造成严重威胁。遗传抗性是防治玉米大斑病和小斑病的重要措施。广谱抗病基因具有持久、多抗的特点,在抗病育种中应用前景广阔。本研究利用感病亲本PH4CV和抗病亲本KB020构建的209份F重... 详细信息

大斑病和小斑病是我国玉米重要叶部病害,对玉米产量造成严重威胁。遗传抗性是防治玉米大斑病和小斑病的重要措施。广谱抗病基因具有持久、多抗的特点,在抗病育种中应用前景广阔。本研究利用感病亲本PH4CV和抗病亲本KB020构建的209份F重组自交系群体,分别在6个环境进行小斑病和大斑病抗性田间接种鉴定,利用Maize6H-60K芯片进行全基因组基因型分析,挖掘玉米大斑病和小斑病抗性QTL,主要取得以下研究结果:1、分别在2020年宝鸡、2021年宝鸡和2021年旬邑进行大斑病抗性鉴定,在2020年杨凌、2021年杨凌和2021年民权进行小斑病抗性鉴定,对209份重组自交系及双亲的表型分析表明,KB020高抗大斑病和小斑病,PH4CV同时感大斑病和小斑病,不同环境重组自交系群体的大斑病和小斑病表型数据均呈正态分布。利用Maize6H-60K芯片完成基因型鉴定,利用6158个SNP标记构建遗传图谱,总长度为6722.65c M,标记间平均密度为1.09c M。2、玉米大斑病抗性QTL定位结果表明,bins1.1、2.06、3.04、4.05、5.07和10.04至少在两个环境中被检测到。位于bin3.04的QTL效应最大,可解释表型变异的15.53%,抗病等位基因来自KB020。位于bin10.04的QTL可解释11.91%的表型变异,抗病等位基因来自PH4CV。3、玉米小斑病抗性QTL鉴定结果发现,bins1.1、2.06、3.04、3.06、4.05、5.06、5.07和8.02在至少两个环境中被检测到。其中,位于bin3.04和bin4.05的QTL可解释较高的表型变异,对表型的贡献率分别为17.36%和10.41%。4、利用联合环境下大斑病和小斑病抗性BLUP值,挖掘多抗QTL,结果发现,位于bins1.1、2.06、3.04和4.05的QTL是大斑病和小斑病共定位抗性QTL。位于bin1.1的QTL抗病等位基因来自PH4CV,其余的多抗QTL的抗病等位基因均来自KB020。其中,位于bin3.04的QTL是效应最大的多抗QTL。5、基于2020年大斑病和小斑病抗性QTL定位结果,分别选择bins10.04/05和bin3.08进行抗性QTL位点验证。选择在目标QTL区段的剩余杂合个体的自交后代,分别进行基因型和表型鉴定,发现位于bin10.05的大斑病抗性QTL,来自KB020的等位基因可显著提高玉米对大斑病的抗性,位于bin3.08的小斑病抗性QTL,来自PH4CV的等位基因可显著提高玉米对小斑病的抗性,两个位点均表现为显性抗病。

关键词：玉米大斑病小斑病 QTL

闽南山区鲜食玉米叶斑病季节性流行动态及药剂防治

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植物保护 2021年第6期47卷 213-222,230页

作者：甘林代玉立卢学松滕振勇陈伟杨秀娟福建省农业科学院植物保护研究所福建省作物有害生物监测与治理重点实验室福州350013 福建省种子总站福州350001

2018年和2019年,在田间条件下采用目测法系统调查研究了福建省南部山区鲜食玉米小斑病、大斑病和南方锈病3种重要叶斑病的季节性流行动态,测定了不同玉米品种的病情严重度及几种杀菌剂对病害的防治效果。结果表明,在试验调查的4个玉米... 详细信息

2018年和2019年,在田间条件下采用目测法系统调查研究了福建省南部山区鲜食玉米小斑病、大斑病和南方锈病3种重要叶斑病的季节性流行动态,测定了不同玉米品种的病情严重度及几种杀菌剂对病害的防治效果。结果表明,在试验调查的4个玉米种植季节,3种叶斑病的病情指数随种植时间均呈“S”型曲线,至乳熟期(R3)病情指数达到最大值,大喇叭口期(V12)至籽粒建成期(R2)是病情快速发展的关键时期,但不同年份、不同季节3种病害的时空流行趋势、植株不同叶位病级分布规律及其最终病情各不相同。当玉米生育期平均温度高于23.0℃时,有利于小斑病和南方锈病的发生,而平均温度低于23.0℃条件下则有利于大斑病的流行。供试的20个玉米品种对不同病害表现的抗性差异较大,其中对小斑病、大斑病和南方锈病表现为中感和感病的品种合计分别占65.0%、55.0%和25.0%。此外,从12种杀菌剂处理中,筛选出430 g/L戊唑醇悬浮剂、400 g/L氟硅唑乳油、250 g/L吡唑醚菌酯乳油、30%肟菌·戊唑醇悬浮剂、吡唑醚菌酯+戊唑醇混剂(商品剂量5∶8)对小斑病、大斑病和南方锈病的防治效果较好,防效分别达70.0%、82.0%和85.0%以上。上述研究结果可为福建省鲜食玉米叶斑病的预测预报及合理防控提供科学依据。

关键词：鲜食玉米叶斑病小斑病大斑病南方锈病流行动态药剂防治

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小斑病菌和纹枯病菌处理玉米的多肽组学研究

小斑病菌和纹枯病菌处理玉米的多肽组学研究

作者：晋高锐安徽农业大学

学位级别：硕士

玉米是世界三大谷类作物之一,具有很高的经济价值和农业价值,但在玉米的种植中会不可避免的遇到各种生物胁迫和非生物胁迫,其中真菌病害流行会造成大面积减产甚至颗粒无收。研究玉米自身防御机制,提高植物自身抗病或耐病能力对于真菌病... 详细信息

玉米是世界三大谷类作物之一,具有很高的经济价值和农业价值,但在玉米的种植中会不可避免的遇到各种生物胁迫和非生物胁迫,其中真菌病害流行会造成大面积减产甚至颗粒无收。研究玉米自身防御机制,提高植物自身抗病或耐病能力对于真菌病害的防治和控制具有重要的意义。多肽组学作为新的领域填补了蛋白质组学与代谢组学的交流空缺,对于多肽组的功能和变化可以进行全面定性定量的分析。磷酸化修饰是许多生物体内各种反应的“开关”,弄清磷酸化修饰参与的生命过程可以对生物体内的信号通路有更加深入的研究。本研究用玉米小斑病菌和玉米纹枯病菌为侵染菌种,以感染小斑病菌和纹枯病菌的玉米叶片以及正常生长的玉米叶片为材料,进行无标记的多肽组学和磷酸化多肽组学研究,希望找出与玉米防御真菌侵害活动的多肽和磷酸化修饰水平的防御机理,实验结果如下:1.通过对感病第五天玉米发病部位的形态观察,发现小斑病菌处理组叶片有明显的黄褐色病斑,纹枯病菌处理组玉米茎杆有云纹状病斑,叶片已经发黄枯萎。2.通过对不同处理方式的玉米叶片中MDA含量和SOD活性的测定,我们发现感病组的MDA含量在不同的时间点均高于正常组,且随着时间的推移MDA含量不断上升,说明玉米在感菌后受到的损伤随时间增长而加大;感病组的SOD酶活性在不同时间点也均高于正常组,且在第3 d呈现翻倍的增长,但在第5 d和第7 d略微下降。3.对第5 d不同处理组的玉米叶片进行无标记多肽组学研究,总共鉴定出690条独特肽段,归属于312种前体蛋白。与对照组相比,小斑病菌处理第5 d的样品中有来自151种前体蛋白的229种独特肽的出现,纹枯病病处理第5 d的样品中有来自105种前体蛋白的132种独特肽的出现。其中有196条多肽只在小斑病菌处理组出现,99条多肽只在纹枯病菌处理组出现,有33条多肽在小斑病菌和纹枯病菌处理组同时出现。4.GO富集分析发现两种真菌处理组被鉴定的肽的前体蛋白具有相似性,大多数具有与物质的结合和催化活性,参与各种糖代谢和光合作用,存在于分泌途径、叶绿体等细胞中,但是有大部分的前体蛋白没有得到注释,需要进行功能挖掘。5.建立了植物磷酸化多肽组学研究方法,通过磷酸化肽段富集共鉴定出15条磷酸化多肽,我们发现没有相同的磷酸化多肽出现,这表明虽然玉米抵御真菌入侵的表达模式相似,但是对不同的真菌病害可能有不同的信号传递通路和响应机制。本论文从多肽组学和磷酸化组学角度探讨了玉米针对不同真菌病害处理下的响应结果,对于研究玉米对真菌病害的响应和防御机制以及信号通路提供了新的思路和研究方向。本论文发现的一些多肽的功能将在未来进行深入研究。

关键词：玉米小斑病纹枯病多肽组学磷酸化多肽组学

抗坏血酸过氧化物酶在响应玉米小斑病抗性中的研究

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抗坏血酸过氧化物酶在响应玉米小斑病抗性中的研究

作者：赵阳涛河南农业大学

学位级别：硕士

玉米是我国第一大粮食作物,在保障我国粮食安全中具有重要的战略地位。但是近年来,随着全球气候变暖、耕作和种植制度的改变,玉米病害在生产中呈现出越来越严重的发生趋势,严重降低了玉米的产量和品质。玉米小斑病是生产中发生的一种重... 详细信息

玉米是我国第一大粮食作物,在保障我国粮食安全中具有重要的战略地位。但是近年来,随着全球气候变暖、耕作和种植制度的改变,玉米病害在生产中呈现出越来越严重的发生趋势,严重降低了玉米的产量和品质。玉米小斑病是生产中发生的一种重要的叶部病害,在世界范围内广泛发生,给玉米生产带来严峻的挑战。挖掘玉米小斑病抗性资源,解析其抗性机制,进而培育抗性品种,是解决这一问题的重要途径。课题组前期鉴定到了一个定位于小斑病抗性QTL区间内编码抗坏血酸过氧化物还原酶的基因,研究结果暗示了其与玉米小斑病抗性相关。本研究在前期研究的基础上,通过对抗坏血酸过氧化物酶基因在小斑病抗病自交系和感病自交系中的表达分析,对抗坏血酸过氧化物酶在玉米小斑病抗性中的功能进行了初步分析。进一步筛选鉴定了抗坏血酸过氧化物酶的突变体材料,并对该突变体进行了抗病性鉴定,证实了抗坏血酸过氧化物酶在玉米小斑病抗性中的重要功能。最后,利用细胞学和分子生物学等手段,初步解析了抗坏血酸过氧化物酶在玉米小斑病中的抗性机制。主要研究结果如下:1.通过qRT-PCR的方法测定了抗坏血酸过氧化物酶基因在抗病自交系Mo17及感病自交系B73中的表达情况。结果表明在未接种小斑病病原玉蜀黍平脐蠕孢菌时,Mo17和B73中抗坏血酸过氧化物酶的表达水平不存在显著差异,但是在接种玉蜀黍平脐蠕孢菌后,Mo17中抗坏血酸过氧化物酶的表达水平显著高于B73,上述结果暗示了抗坏血酸过氧化物酶在玉米小斑病抗性中的正向调控作用。2.对申请得到的2个Mu转座子插入材料,mu1043915和mu1046680进行田间种植,通过PCR的方法筛选鉴定了抗坏血酸过氧化物酶的纯合突变体,进一步通过qRT-PCR和Western blot分别研究了纯合突变体和野生型株系中抗坏血酸过氧化物酶基因的相对表达量和抗坏血酸过氧化物酶蛋白的表达丰度。结果表明在纯合突变体中抗坏血酸过氧化物酶基因的表达量显著低于野生型,抗坏血酸过氧化物酶蛋白的表达量也明显少于野生型,说明筛选鉴定到的抗坏血酸过氧化物酶突变体可以用于后续实验。3.进一步对抗坏血酸过氧化物酶纯合突变体和野生型株系进行了小斑病抗性鉴定,结果表明纯合突变体对玉米小斑病的抗性显著低于野生型。通过石蜡切片的方法研究了纯合突变体和野生型在接种玉蜀黍平脐蠕孢菌后的细胞学差异,结果显示在接种玉蜀黍平脐蠕孢菌后,纯合突变体中的菌丝数量要明显的多于野生型,细胞的破坏程度也要明显的比野生型严重。该结果进一步证明了抗坏血酸过氧化物酶在玉米小斑病抗性中的功能。4.通过DAB染色和HO检测试剂盒测定了抗坏血酸过氧化物酶纯合突变体和野生型在接种玉蜀黍平脐蠕孢菌后的HO积累情况。结果显示,在接种后不同的取样时间点,纯合突变体中的HO含量均要高于相应的野生型。进一步对小斑病抗病自交系Mo17和感病自交系B73在接种玉蜀黍平脐蠕孢菌后的HO含量进行测定,发现抗病自交系Mo17中的HO含量显著低于感病自交系B73。这些结果表明抗坏血酸过氧化物酶可能通过降低HO水平来增强玉米对小斑病的抗性。5.最后利用酶联免疫试剂盒测定了抗坏血酸过氧化物酶纯合突变体和野生型在接种玉蜀黍平脐蠕孢菌后防御相关激素JA、SA积累情况。结果显示纯合突变体在接种玉蜀黍平脐蠕孢菌后JA的含量显著低于野生型,而SA的含量和野生型相比没有显著差异,表明抗坏血酸过氧化物酶并不显著影响玉米体内SA的含量变化,但可以促进显著JA的积累。进一步通过qRT-PCR的方法测定了JA、SA合成及响应相关基因的表达量,结果发现在纯合突变体中,JA合成及响应相关基因的表达量显著低于野生型,而SA响应相关基因的表达量和野生型相比则没有显著差异。以上结果表明抗坏血酸过氧化物酶可能通过JA介导的信号通路调控玉米对小斑病的抗性。综上所述,本研究成功鉴定到了抗坏血酸过氧化物酶的纯合突变体,并利用该突变体进一步研究了抗坏血酸过氧化物酶在玉米小斑病抗性中的功能,发现抗坏血酸过氧化物酶可以降低HO的积累,提高JA含量以及参与JA信号通路来增强玉米对小斑病的抗性。这些研究结果明确了抗坏血酸过氧化物酶在玉米小斑病抗性中的功能及初步抗性机制,拓宽了抗坏血酸过氧化物酶在植物抗病中的研究,为玉米抗病育种提供了新的抗性资源。

关键词：玉米小斑病抗坏血酸过氧化物酶 H2O2 茉莉酸

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甜玉米小斑病抗性主效QTL挖掘

中国农业大学学报 2021年第10期26卷 21-27页

作者：蒋锋陈趣陈青春张姿丽孙伟王晓明刘鹏飞仲恺农业工程学院农业与生物学院广州510225 湛江市霞山区农业技术推广中心广东湛江524000

为对玉米小斑病抗性进行QTL定位,以甜玉米杂交组合‘T8’×‘T33’的200个F2代单株为遗传作图群体,构建遗传连锁图谱,通过对各单株叶片进行图像扫描进行抗病鉴定,定位QTL。结果表明,构建了全长1270.2cM的玉米分子标记遗传连锁图谱,含214... 详细信息

为对玉米小斑病抗性进行QTL定位,以甜玉米杂交组合‘T8’×‘T33’的200个F2代单株为遗传作图群体,构建遗传连锁图谱,通过对各单株叶片进行图像扫描进行抗病鉴定,定位QTL。结果表明,构建了全长1270.2cM的玉米分子标记遗传连锁图谱,含214个SSR位点,标记间平均间距5.9cM。以全株、穗三叶和穗位叶的病斑面积比作为各单株小斑病抗性表型值,应用复合区间作图法共检测到11个小斑病抗性QTL,分布于第3、4、5、6和9染色体上,单个QTL可解释5.08%~19.67%的表型变异。在第3染色体umc1746~bnlg1523和第5染色体bnlg603~mmc0081均同时检测到3个抗性指标的主效QTL,各主效QTL的贡献率均>10.00%。在第3染色体umc1399~umc1307同时检测到穗三叶和穗位叶病斑面积比相关QTL,贡献率分别为5.08%和9.49%。

关键词：甜玉米小斑病病斑图像识别 QTL

不同品种与播期和播种量对青贮玉米病害发生的影响

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草原与草坪 2019年第6期39卷 105-110页

作者：刘勇周俗张玉康晓慧李远忠李世洪兰云四川省农业科学院经济作物育种栽培研究所四川成都611731 西南科技大学生命科学与工程学院四川绵阳621000 眉山市洪雅县农业和畜牧局四川眉山615000 绵阳市农业局四川绵阳621000

在成都市大邑县韩场镇和眉山市洪雅县中保镇主要种植区种植青贮玉米(Zea mays),设置早播,中播和晚播3个播期,10个青贮玉米品种,以及5个播种密度等农业措施,研究其对青贮玉米锈病(Puccinia sorghi),小斑病(Bipolaris maydis)和大斑病(Exs... 详细信息

在成都市大邑县韩场镇和眉山市洪雅县中保镇主要种植区种植青贮玉米(Zea mays),设置早播,中播和晚播3个播期,10个青贮玉米品种,以及5个播种密度等农业措施,研究其对青贮玉米锈病(Puccinia sorghi),小斑病(Bipolaris maydis)和大斑病(Exserohilum turcicum)的影响。结果表明:中播较晚播青贮玉米锈病,小斑病和大斑病的发病率分别降低43.3%,27.4%和28.2%;青贮玉米播种密度266.7株/hm^2下,各病害发病率降低至不足10%,甚至不发病;青贮玉米不同品种间锈病,小斑病和大斑病的发病率有显著差异(P小斑病和大斑病发病率分别降低6.2%~32.4%,4.5%~27.9%和8.0%~27.5%,病情指数分别降低1.9~28.1,1.9~28.1和3.9~25.7,试验表明适宜的提早播期、选择合适的品种、降低播种密度可降低青贮玉米病害的发生。

关键词：播期锈病小斑病大斑病播种密度

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玉米种植环境小斑病定量表达与验证

农业工程学报 2011年第11期27卷 160-163页

作者：刘哲郭静李绍明杨扬张晓东陈彬赵庄杨建宇朱德海中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

小斑病是玉米的重要胁迫之一,在中国频繁发生,尤以夏玉米产区为主。通过对黄淮海、东华北玉米产区国家区试点发病情况与气象因素的相关性分析,筛选出影响小斑病的气象因子,即6、7、8月的日均温度为25～27℃的天数DT及日降雨量为1～25mm... 详细信息

小斑病是玉米的重要胁迫之一,在中国频繁发生,尤以夏玉米产区为主。通过对黄淮海、东华北玉米产区国家区试点发病情况与气象因素的相关性分析,筛选出影响小斑病的气象因子,即6、7、8月的日均温度为25～27℃的天数DT及日降雨量为1～25mm的天数DR。然后用多元回归方法建立玉米种植环境小斑病Y的定量表达式,初步研究结果为Y=0.05103DT+0.04333DR。运用该式计算气象站点的小斑病值,利用ArcGIS中的地理统计分析工具,插值估计整个研究区域的发病情况,并做县级区域统计,比较黄淮海、东华北两大玉米产区的小斑病分布情况,发现黄淮海发病严重,与统计结果和实际调查吻合。该研究提出的玉米种植环境小斑病定量表达方法,能提供精确到县级的环境胁迫模拟数据,可作为品种精准推广、试验环境筛选、环境评价等所需量化信息的一种来源。

关键词：作物病虫害相关分析多元回归分析地理统计分析小斑病玉米