小麦条锈菌、叶锈菌和白粉菌混合侵染对侵染效率和潜育期的影响

田间以百农3217小麦品种为材料,在不同菌量和保湿时间条件下,单独和混合接种小麦条锈菌、叶锈菌和白粉菌。观察了各病菌的侵染效率和潜育期,其结果表明三种病菌同时混合侵染小麦叶片时。随着接种菌量的增加和侵染条件的趋于适宜,各病菌侵染效率的下降逐渐明显。下降的原因除病菌间重叠侵染作用外,还有更复杂的拮抗效应存在。然而不同病菌混合侵染对各病菌的潜育期没有明显的影响。     

小麦条锈病、叶锈病和白粉病在田间混生时的流行过程

 1986-1988年在田间小区经人工接种，观察比较了小麦条锈病、叶锈病和白粉病单独及混合发生时的流行过程。结果经统计分析表明，在病害混生初期、病情较轻时，病害间没有明显的负相关性，随着病情的加重，病害间的负相关性逐渐增强，表现出明显的相互抑制现象。将不同病害的病情指数经重叠侵染公式转换后进一步分析证明，病害间在高病指下表现的抑制作用除病害间的重叠侵染外，还有拮抗作用存在。该文还对研究多种病虫害相互关系的方法进行了讨论。     

波斯小麦-粗山羊草双二倍体Am3抗白粉病特性的基因定位

 对合成的波斯小麦-粗山羊草双二倍体Am3进行了抗叶锈病和白粉病不同生理小种的鉴定。结果表明，在合成的六倍体小麦中，DD组的抗叶锈性受到AABB组的抑制。对Am3进行抗白粉病4号小种的遗传分析和基因定位表明，Am3具1对显性抗病基因，位于2A染色体上。DD组上的抗白粉病基因也受AABB组抑制。但其抑制程度因病害小种的不同而有差异。根据实验结果和文献认为，只要适当选择亲本，并针对一定的病害小种，利用粗山羊草改良普通小麦的抗病性是完全可能的。另外，波斯小麦PS5是值得重视的白粉病抗源。     

加拿大小麦生产和锈病防治

小麦是加拿大种植面积最大的作物,大部分种植于加拿大西部曼尼托巴省、萨斯喀彻温省、阿尔伯塔省的草原省份。在加拿大小麦种植面积大约有1 000万hm2,包括700万hm2的六倍体春小麦,200万hm2的硬粒小麦和100万hm2的冬小麦。六倍体小麦又根据不同的质量标准和多样化的食品分类、市场需要等划分成很多类。其中最主要的一类叫加西硬红类(CWRS),是加拿大最主要用于做面包的春小麦品种系列。历史上危害小麦的病害主要是由秆锈菌(Puccinia graminisf.sp.tritici)引起的小麦秆锈病。在加拿大抗秆锈病的第一个重要品种是Thatcher,从20世纪30年代到70年代早期广泛种植。然而Thatcher对由叶锈菌(P.triticina)引起的叶锈病十分感病。多年来,随着含其他抗锈基因(主要是Sr2,Sr6,Sr7a,Sr9b,Lr13,Lr14a,Lr16,Lr34)品种的育成和推广,秆锈病得到了很好的控制,但叶锈病却由于P.triticina种群变化,导致例如Lr13和Lr16抗性基因的抗性丧失,仍然造成很大的损失。小麦条锈病主要由柄锈菌(P.striiformisf.sp.tritici)引起的,长期以来,条锈病是阿尔伯塔南部灌溉区小麦生产上的主要病害,但是自2000年以来,小麦条锈病已经在加拿大中部草原区和安大略南部发现,并造成严重危害。加拿大小麦品种中,只有少数含有中抗水平的Yr18抗条锈基因,而大多数小麦品种对条锈病的抗性基础及抗病遗传尚不清楚。展望未来,锈病仍然是加拿大小麦的主要病害,如条锈病或者是具有高致病力的秆锈病小种,Ug-99可能会是加拿大小麦及谷物生产的新威胁,目前解决这些问题的最好策略是致力于长期的抗锈病遗传育种研究,包括聚合有效耐用的基因,对基因进行有效的部署和聚合抗性基因使遗传资源最大化等手段。将科研重点放在自然遗传抗病方面旨在使加拿大农民能够按对自然环境有利的方式来生产化学残余量最少的小麦,从而在国内和国际市场竞争中占据优势。     

山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因分析

１９９４～１９９７年间,利用２５个抗叶锈病小麦单基因系（或近等基因系）,对来自山西省１０个地（市）３１个县（市）的３３４个小麦叶锈菌株进行了测试,分析了山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因频率。结果表明,毒性基因Ｖ１９的出现频率较低（２６３７％）,其对应的抗性基因Ｌｒ１９为目前山西省小麦叶锈菌的有效抗病基因。其次,毒性基因Ｖ１５,Ｖ２０,Ｖ２５的出现频率分别为７１５％,７６２５％,７８０８％,对应的抗性基因Ｌｒ１５,Ｌｒ２０,Ｌｒ２５具有一定的利用价值。除此以外,其余２１个毒性基因的出现频率均高于８１７４％,其对应的抗性基因为目前山西省小麦叶锈菌的无效基因,在小麦抗锈育种上没有重要利用价值。     

Wheat Leaf Rust: Control by 4-n-Butyl-1,2,4-triazole, a Systemic Fungicide

Compound 4-n-butyl-1,2,4-triazole was demonstrated as an enduring and selective systemic fungicide for the control of wheat leaf rust by foliar and soil applications. Among several species of rust fungi treated, only wheat leaf rust (Puccinia recondita Rob.) was controlled. Wheat stem rust, for example, was unaffected by either soil or foliar applications.     

三种麦类作物对叶(冠)锈菌非寄主抗病性与品种抗病性的组织病理学研究

比较研究了小麦、黑麦和燕麦对小麦叶锈菌、黑麦叶锈菌和燕麦冠锈菌的非寄主抗病性与品种抗病性的组织病理学特点。接种幼苗的荧光显微检查表明,非寄主抗病性除不同程度地中断侵入外,主要抑制侵染菌丝生长和吸器母细胞的形成,引起菌落早期败育和叶肉细胞坏死。这些特点与品种抗病性的过敏性坏死反应相同。这种类型的抗病性具有小种专化性,因而即使用遗传操作技术将这种非寄主抗病性转移到寄主品种中,也可能因病菌小种的变异而不会持久。     

山西省小麦品种与小麦叶锈菌相互作用研究

用山西省七个地区的142个小麦叶锈菌株,分别对山西省的48个小麦品种(包括当前生产品种26个,区试品种15个和抗源材料7个)接种,研究两者的相互作用。通过毒力频率,抗性指数的测定,毒性公式和联合抗病性的分析,可以看出,山西省现在生产上大面积推广的小麦品种中有20个都属于高度感染叶锈病的类型,参加区试的后备品种抗叶锈性也差。抗源材料中也只有中四和中五表现高抗。因此,寻找新的抗源材料和培育抗叶锈病的品种,是急待解决的问题。有些品种例如北京10号、农大139、雁8013等虽然表现为感染叶锈病。但对叶锈菌群体的不同茵株表现3-侵染型的百分率较高,有一定的抗锈性,可结合抗条锈性和农艺性状作进一步的改进和利用。育种单位用的主要抗源如洛夫林10、洛夫林13、山前麦和高加索等,对山西叶锈菌群体的反应表现为中度或高度感染,反映山西省叶锈菌的群体毒性比北京、河北、河南、新疆的都强,值得注意。     

草地早熟禾及其矮化突变材料锈病病原菌鉴定及抗病机制初探

锈病是草坪草的重要病害，且病原菌种类多，鉴定困难。本研究以草地早熟禾野生型和矮化突变材料中的感病株系为对象，通过观察锈菌的形态特征，并结合ITS和β-tubulin基因序列分析，其中ITS序列的同源比对分析和β-tubulin基因的分子进化分析结果表明，该菌种与小麦禾柄锈菌的同源关系接近，所以初步认定该菌株属于禾柄锈菌，这是国内对禾柄锈菌引起草地早熟禾锈病的首次报道。同时，我们对病原菌诱导后草地早熟禾PR1L、NPR1L基因的表达变化和PRs蛋白表达进行了研究，发现PR1L、NPR1L基因在病菌诱导12 h时的表达量达到了峰值，且在矮化突变植株(A16)中的相对表达量分别达到了8.8-fold、4.5-fold，均大于在对照植株(WT)中的表达量。另外植物的PRs蛋白在禾柄锈菌侵染植物第8天后的表达量明显高于未侵染的植株。初步对草地早熟禾锈病的防御机制进行了探讨，为今后开展草地早熟禾锈病的预防及抗病育种研究奠定基础。      

离体叶段鉴定小麦白粉病、条锈病和叶锈病抗性方法的研究

用苯骈咪唑保绿的离体叶段对小麦白粉病、条锈病和叶锈病抗性的鉴定结果表明：小麦对白粉病的抗性,用５０ ｍｇ／ｋｇ 苯骈咪唑保绿的小麦离体叶段鉴定结果与田间成株期鉴定结果基本一致;而对小麦抗条锈病、叶锈病性的鉴定结果和田间成株期鉴定的结果有差异。说明此法可用于小麦抗白粉病性的鉴定,而对小麦抗条锈病、叶锈病的鉴定,此法尚待改进。     

粗山羊草苗期抗叶锈性鉴定及抗叶锈基因推导

普通小麦D基因组的供体材料粗山羊草含有丰富的抗叶锈病基因资源,而且具有较好的农艺性状,在抗病育种中具有重要的应用价值。本研究旨在了解粗山羊草的抗叶锈性以及准确了解其中所含抗叶锈基因。选取25株小麦叶锈菌株对6个粗山羊草品系进行抗叶锈性离体鉴定,筛选出4个在苗期对22个和23个菌株表现中到高抗的品系。试验选用18个不同毒力类型的小麦叶锈菌株和44个已知的抗叶锈单基因品系对其进行了抗叶锈基因推导,推导出粗山羊草4254-Y206可能含有Lr1,Lr10和Lr29或其他未用于本次研究的抗叶锈基因;4255-Y212可能含有Lr10和Lr29抗叶锈基因或其他未用于本次研究的抗叶锈基因;Y192可能含有Lr41抗叶锈基因或其他未用于本次研究的抗叶锈基因;Y201可能含有其他未用于本次研究的抗叶锈基因。     

7个小麦品种抗叶锈性遗传研究初报

用7个小麦品种洛夫林10,洛夫林13,阿芙乐尔,高加索,山前麦,Sage和方秃头分别与感病品种5389杂交。对各自的F_1、F_2、F_3和测交一代用叶锈菌培养物85—16—3(4)—3(叶中1号)进行测定,发现除洛夫林10在特定的环境条件下表现高反应外,其它6个品种各有1对显性基因控制对该培养物的低反应。     

影响Ca~(2+)代谢和钙通道的药物对小麦受叶锈菌侵染后诱发的HR的作用

为进一步探讨小麦抵抗叶锈菌侵染的防卫反应的信号转导机制,利用小麦品种洛夫林10和不同叶锈菌生理小种组成亲和与不亲和组合,研究影响Ca2+代谢和钙通道的药物对小麦受叶锈菌侵染后诱发的HR的作用。结果表明:在接种前给小麦叶片分别预注射Ca2+螯合剂(EGTA)和Ca2+通道抑制剂(LaCl3和Verapamil),均可使寄主叶片发生过敏性反应(HR)的面积明显减少,并且随着注射药物浓度的增高,寄主细胞发生HR的面积逐渐减小;在只注射Ca2+释放剂(A23187)而不接种的试验中,寄主细胞也发生HR,且HR面积随A23187浓度增加而有所增加,但并不成正比。证明胞内Ca2+浓度升高可能是诱发小麦叶片发生HR所必需的,Ca2+在小麦抵抗叶锈菌侵染的信号传导途径中可能发挥重要作用。     

应用示踪法研究光、CO2对蚕豆吸收磷素营养的影响

 蚕豆幼苗在光照条件下所吸收的磷素营养明显大于黑暗条件,并随时间延长差异增大。磷素在蚕豆植株中的分配为根>茎>叶。光照组叶片吸收的³²P量占全株的百分数大于黑暗组,并且两组叶片的吸收量差异显着。增供CO₂的植株吸收的³²P 较缺CO₂的多,在叶、茎上的分配量也大于缺CO₂ 的植株。     

中国小麦叶锈菌群体的毒性基因分析

 1986-1991年间，利用已知抗叶锈病基因的小麦近等基因系（或单基因系）作鉴别寄主，首次采用毒性基因频率、毒性因子（FV）、毒性值（VV）和Shannon-Wiener多样性指数等反映群体水平的参数，对我国小麦叶锈菌的毒性基因结构、频率、时间动态、空间格局及不同生理小种毒性基因的异质性等进行了比较分析。结果表明，毒性基因 V2a、V9、V15、V19、V24、V28、V29的出现频率较低（小于30%），其对应的抗性基因为目前我国小麦叶锈菌的有效抗病基因；V1、V3ka、V10、V26的频率处于升高的趋势，V2a、V15的频率有下降的趋势；不同地区叶锈菌群体的毒性因子、毒性值和毒性基因组合的多样性明显不同，我国和北美的叶锈菌至少存在4-5个毒性基因的差异；不同生理小种的毒性基因结构差异显著，叶中3号不具备V26基因，叶中34号不具有V1、V14a、V17和V27基因，而叶中4号携带有这些毒性基因。文中还对利用近等基因系作鉴别寄主的优点进行了讨论。     

二氧化碳倍增对春兰叶片结构的影响

全球大气二氧化碳（CO₂）体积分数持续上升,不仅对全球气候的变迁产生重大影响,而且对植物的叶片形态结构也产生了不同程度的影响。为考察春兰Cymbidium goeringii叶片形态结构对二氧化碳体积分数倍增的响应,在人工气候箱中分别以二氧化碳体积分数370 ± 50 μL·L^-1和700 ± 50 μL·L^-1 对盆栽春兰处理2个月。结果发现,除叶长度与叶厚度没有显著变化外,春兰叶片在二氧化碳体积分数倍增条件下其叶面积、叶绿体质量分数有显著增加,但表皮细胞密度、气孔密度、气孔指数以及气孔开度却呈下降趋势,而且差异显著。图1表1参17     

已知Lr基因小麦在叶锈菌侵染过程中PO活性及其同工酶的变化

利用２个近等基因系ＴｃＬｒ３和ＴｃＬｒ２６及３个小麦品种洛夫林１０＜Ｌｔ２６＞、阿芙乐尔＜Ｌｒ３＋Ｌｒ２６＞、和洛夫林１３＜Ｌｒ３＋Ｌｒ２６＞分别与２个毒力不同的叶锈菌（Ｐｕｃｃｉｎｉａｒｅｃｏｎｄｉｔａｆ．ｓｐ．ｔｒｉｔｉｃｉ）小种１０—２和冀７７—１，组合成亲和程度不同的品种—小种组合。对侵柒过程中过氧化物酶（ＰＯ）活性及其同工酶谱的变化进行了研究。结果表明，ＴｃＬｒ３与小种互作过程中ＰＯ活性变化是单峰曲线特征，峰值出现在接种后３６ｈ，同时在ＰＯ同工酶谱的变化中表现出ｐ１６．３，６．８处的酶带活性增强，而ＴｃＬｒ２６和其他含Ｌｒ２６的各品种与小种互作过程中ＰＯ活性变化均呈双峰曲线特征，峰Ⅰ，Ⅱ分别出现在接种后３６ｈ和８４ｈ，同时在ｐｏ同工酶谱变化中也有特征性表现。     

微生物的利用和防治实例——麦角菌、玉米黑粉菌、噬菌体T4及小麦锈病菌

 本文总结了30年来作者在应用微生物学研究中所取得的一系列进展和成就如下: 麦角菌:麦角菌能引起多种禾谷类作物的严重病害,但它能产生有药用价值的一系列麦角碱,其中麦角新碱已被广泛地应用于妇产科临床,防治妇女产后大出血。麦角的含碱量随寄主而不同,一般为0.061%～0.34%.麦角菌的栽培已在黑麦上获得成功,由拂子茅(Calamagrostis epigious)分离的菌株Claviceps purpurea,Ce-3系列栽培产生的麦角的含总碱量达0.22%～0.40%.麦角碱的人工发酵生产已于1963年突破。利用灭菌的小麦粒接种麦角菌后,培养25天后,麦角碱的含量可达0.06%,与从黑麦地里采集的野生麦角的含碱量相近。在培养基内单独或混合加入葡萄糖、蔗糖、蛋白胨、硝酸铵和磷酸二氢钾可大大提高麦角碱产量。这种生产方法非常适用于条件有限的农村小工厂。麦角碱的液体深层发酵生产亦已取得成功,总碱和新碱的产量分别达到0.00936%和0.00579%.用鱼粉代替谷氨酸作氮源,总碱和新碱的产量分别增至0.0304%和0.0178%(发酵滤液)及0.160%和0.049 5%(菌丝体)。应用产碱期菌丝(idiophase mycelia)连续接种,无论在鱼粉或谷氨酸培养基中都可增加麦角碱的产量,并可使发酵周期缩短5～6天。菌落产碱动态的研究证明,产碱期菌丝在转入新鲜发酵培养基中后能继续保持旺盛的生长和较高水平的麦角碱合成能力。作者还创造了适用于快速测定发酵滤液中含碱量和菌落产碱能力的新方法。这一方法非常适用于产碱菌株的大量筛选和菌种的遗传育种研究。玉米黑粉菌玉米黑粉在发酵工业中有很大的应用潜力。它具有很高的突变率。黑色菌系形成的黑色素是酚化合物氧化的结果,加抗坏血酸可阻止黑色素的产生。作者近来证明,黑色素的产生与某些含硫氨基酸如甲硫氨酸、胱氨酸和半胱氨酸有关。作者还证明,该菌具有很强的转化酶活性和吲哚乙酸合成能力,这两者可能与该菌的致病性和瘤形成有关。四甲基秋兰姆化二硫(TMTD)对玉米黑粉菌的生长有高度抑制作用,并对受该菌侵染的玉米幼苗有明显的治疗作用。转化酶和吲哚乙酸合成抑制剂也可能在该病的化疗中有用。作者还发现玉米黑粉菌的一个黑色菌系B₅含有环状双链DNA质粒,它的周长为0.5～0.7μ,分子量1～1.4×10⁶道尔顿。电子显微镜观察证明,该质粒有不同的复制期。国际上许多实验室都对利用这种质粒建立真核生物的克隆感兴趣。噬菌体T4噬菌体T4是大肠杆菌的烈性噬菌体,大约含150个基因。作者成功地克隆了T4的两个基因:基因42(脱氧胞苷酸羟甲基化酶)和免疫基因(imm).将含胞苷的T4 DNA用EcoRI部分酶切后,用质粒pBR322作载体,克隆于大肠杆菌KH802中。用T4琥珀突变体进行标记获救斑点试验来鉴定克隆的DNA片段。从5000个克隆中得到10个含基因43(DNA多聚酶)片段,其中CC-20还带有完整的基因42和免疫基因。羟甲基化酶是分子遗传学和遗传工程中的重要工具酶,已由CC-20的培养滤液中分离到;免疫基因能提供寄主细胞对T4感染的免疫性,因而可能为发酵工业中防治噬菌体感染提供新的途径。小麦锈病作者证明氨基苯磺酸和其钠盐是小麦锈病的有效治疗剂,并已于1960年大面积推广应用。由于对氨基苯磺酸的化学结构与对氨基苯甲酸非常相似,而且后者还是叶酸结构的一部分(后两者是锈菌生长必需的维生索),是嘌呤和嘧啶合成的辅因子;对氨基苯甲酸、叶酸、嘌呤和嘧啶能抵消对氨基苯磺酸的抑菌作用,因而它的作用机制是竞争性抑制,同时还和该菌的核酸代谢有关。小麦锈菌一向被认为是绝对寄生菌,作者在人工培养基上培养小麦叶锈病菌的成功打破了这一传统的概念。感染叶锈菌的小麦叶段在人工培养基培养后,能在残废叶段上大量产生夏孢子,此夏孢子转接到人工培养基上能生长并形成菌落;同时,锈菌的菌丝还能由叶片伸入到周围培养基中,表明锈菌在合适的条件下,能进行腐生生长。