源自陕、甘野生小檗的小麦条锈菌有性生殖后代的毒性分析

 小麦条锈病是我国最具毁灭性的小麦病害之一,其流行常常造成小麦严重减产。种植抗病品种是防治该病害最经济、有效和环保的措施。但是,由于新毒性菌系的出现,抗病品种在种植短短数年内便“丧失”其抗病性。研究证实病原菌毒性变异产生新菌系是导致小麦品种抗病性“丧失”的根本原因。近年来,随着小麦条锈菌转主寄主小檗的确定,发现自然条件下我国小麦条锈菌在野生小檗上可以完成有性生殖。本研究通过对2015年自然发病小檗小麦条锈菌的分离及其单夏孢子堆纯化,利用中国鉴别寄主进行了毒性测定分析。从陕西、甘肃两省的3种感病小檗共分离获得小麦条锈菌菌系8个,其中有1个菌系与已知小种Su11-126的毒性完全匹配,其余7个为新菌系;93个单夏孢子堆群体可分为47个不同的致病类型,包括14个已知小种类型,33个新小种类型;有56个菌系与已知小种的毒性完全匹配,37个为新小种。本研究再次获得了条锈菌自然条件下存在有性生殖并因此导致新菌系产生的证据,证实了野生小檗在我国小麦条锈菌的生活史和病害循环中具有作用。     

小麦条锈菌生理小种条中32号及水源14致病类型在甘肃的流行与发展趋势

小麦条锈菌新毒性小种的产生与发展是造成条锈病大流行及品种抗锈性丧失的主导因素。1999～2004年采用条锈菌生理小种变异监测、致病性及寄生适合度测定、毒谱分析、哺育品种调查等方法,对条中32号及水源14致病类型的流行预测进行了系统研究。结果表明,条中32号及水源14致病类型已经成为甘肃省第一、二位优势小种,两小种毒性谱宽、致病力强、寄生适合度高、哺育品种面积大,其流行趋势已超过条中31号,将继31号后成为危害甘肃省小麦生产的流行小种。小麦条锈菌毒性群体结构已进入以条中32号和水源14致病类型为代表的Hybrid46和水源11致病类群占优势的新时期,这也对全国小麦条锈菌群体组成产生重要影响。     

甘肃陇南感病小檗在小麦条锈病发生中起提供(初始)菌源作用的直接证据

 陇南是中国小麦条锈菌易变区、小麦条锈病的常发流行区和防治的关键地区。明确陇南小麦条锈菌转主寄主小檗在小麦条锈病发生中的作用,对阐释该地区小麦条锈菌新小种产生的来源和指导小麦条锈病的综合防控具有重要意义。本研究从陇南春季自然受锈菌侵染的堆花小檗及其邻近的小麦上分离获得小麦条锈菌菌系,19个来自发病小檗的单夏孢子堆菌系在中国小麦条锈菌鉴别寄主上产生5个不同毒力类型VP1~VP5,均为新小种;在近等基因系和载体品种组成的鉴别寄主上产生17个不同毒力类型。29个来自邻近发病小檗的小麦上条锈菌菌系在中国小麦条锈菌鉴别寄主上产生了10个不同的毒力类型VP1~VP10,均为新小种;在近等基因系和载体品种组成的鉴别寄主上产生了24个不同的毒力类型。两个小麦条锈菌群体享有共同的毒力类型VP1~VP5,同时来自发病小檗上菌系的一些毒力类型不同于小麦上的毒力类型。主坐标分析(PCoA)和毒性表型聚类分析表明来自于自然受锈菌侵染小檗及其邻近小麦上的小麦条锈菌存在菌源交流。综合研究表明在自然条件下,陇南小麦条锈菌在野生感病小檗上进行有性生殖是常年发生的,感病小檗在新小种产生和在陇南小麦条锈病的发生中起提供菌源的作用。因此,在陇南小麦条锈病的综合治理策略上加强对小檗的处理,降低新小种产生速率和品种抗性丧失速率,从而延长品种使用年限,同时减少新小种向东部广大麦区传播,保障小麦生产安全。     

我国小麦条锈菌生理小种毒性基因及致病性特点分析

 本文首次研究了我国小麦条锈菌生理小种的毒性基因型,探讨了我国小种与国际命名小种的关系,证实了我国条锈菌系具有与世界其它地区菌系所不同的独特致病毒谱,指出条锈菌在中国的流行是一个相对独立的区系。讨论了我国现有小种致病性及毒性基因进化关系。     

小麦条锈菌新菌系V26的SCAR检测标记

 建立小麦条锈菌生理小种的快速分子检测技术体系对小麦条锈菌的监测和防治策略的制定具有重要价值。条锈菌V26是近年来出现的,对我国目前小麦抗病育种中普遍应用的抗条锈病基因Yr26具有毒性的新菌系。该菌系的出现,对我国当前小麦生产、抗病育种都造成了严重威胁。本研究选用189条随机引物对CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、T4、Su11-4和V26等7个条锈菌生理小种(菌系)进行了扩增,筛选V26的特异性RAPD片段,并对其进行克隆和测序。根据测序结果,设计并合成SCAR特异性引物, 将V26的RAPD标记转化为稳定的SCAR标记。使得对该菌系的快速检测成为可能,同时也将会为条锈菌新小种的监测提供更为准确的科学依据。     

2002—2014年陕西省小麦条锈菌生理小种变化动态和小麦品种(系)的抗病性

为明确陕西省小麦条锈菌的群体结构、变异动态和新育成小麦品种(系)的抗病性,为病害流行预测、防治以及抗病育种提供依据,本研究于2002—2014年从陕西省8个市(区)的28个县(区)和毗邻的甘肃省、四川省和湖北省部分地区共采集鉴定小麦条锈菌标样2 779份,监测到条锈菌生理小种和致病类型45个,其中,CYR33和CYR32为目前陕西省小麦条锈菌主要流行小种,新致病类型G22-9和G22-14虽然目前出现频率不高,但对贵农系列、92R系列以及Moro均有毒性,且出现频率呈上升趋势。目前小麦条锈菌群体中Hybrid46致病类群和水源11致病类群占绝对优势,这与我国小麦品种抗病基因单一化有较大关系,应加强开发和利用新的、多元化的抗源材料。对2 952份陕西省新育成小麦品种(系)抗病性测试结果表明,其整体抗性水平呈上升趋势。综合条锈菌生理小种监测和抗病性分析结果,目前小麦抗条锈病育种应以抗CYR33和CYR32为主,同时注意对G22-9和G22-14的抗病性研究。     

西藏小麦条锈菌群体结构与遗传多样性

为查明西藏小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici群体结构和遗传多样性,采用中国鉴别寄主和近等基因系鉴别寄主,以及竞争性等位基因特异性PCR-单核苷酸多态性（kompetitive al-lele specific PCR-single nucleotide polymorphism,KASP-SNP）分子标记对2017年采自西藏的150个小麦条锈菌菌系分别进行表型分析和基因型分析。表型分析结果显示,中国鉴别寄主将150个菌系区分为 12 个已知小种、6 个已知致病类型和 13 个未知致病类型,所有菌系均不能侵染中四和Triticum spelta album鉴别寄主。近等基因系鉴别寄主将150个菌系区分为88个毒性类型,这些毒性类型均不侵染携带抗性基因Yr5、Yr10或Yr15的品种。基因型分析结果显示,26对引物将150个菌系划分为73个基因型,表明西藏小麦条锈菌群体基因型丰富。基因流分析结果表明,波密县与洛扎县小麦条锈菌亚群体之间的基因流N_m最高,达5.86,米林县西部与波密县、洛扎县、巴宜县、米林县东部条锈菌亚群体之间的N_m较低,分别为0.25、0.34、0.42和0.67,表明西藏不同地区条锈菌群体之间基因交流强度差异较大。说明西藏作为我国小麦条锈病的独立流行区,条锈菌群体毒性结构复杂,遗传多样性高。     

紫外线诱导小麦条锈菌毒性突变的研究

 以紫外线照射小麦条锈菌条中29号小种夏孢子诱发突变,用抗病小麦品种筛选毒性突变体,建立了7个毒性突变菌株,毒性突变率为10^-6~10^-4,各突变菌株都能正常感染其筛选品种,其毒性谱不同于任何已知小种。抗源品种群体对突变菌株有明显的抗性分化。研究证实毒性突变是该菌毒性变异的重要途径。     

锈菌生理小种

锈菌生理小种 小麦锈病菌其它很多病菌一样,在一个种内,还有许许多多形态一样,但致病能力有差别的类型,叫作生理小种(就象作物的许多品种似的)。在生产中常常表现出相同的小麦品种在甲地抗病而在乙地却感病,主要是由于两个地区锈菌生理小种不同而引起的差别。以前抗病的小麦品种后来变成感病,也是由于不同年份病菌生理小种的组成改变所造成的。例如我国北方麦区碧蚂1号等品种抗条锈性的丧失,已经证实是由于锈菌1号小种的发展而发生变化;又如甘肃96、玉皮等小麦品种,近年由于10号小种的发生,受病很严重。目前我国已经发现的条锈生理小种有十几个,其中最主要的是1号、10号、13号等。秆锈生理小种也有1号、2号和3号三     

中国小麦条锈菌主要流行菌系的寄生适合度研究

 为了预测我国未来小麦条锈菌的优势种群,本研究采用抗性组分法测定了我国条锈菌主要流行菌系的寄生适合度。结果表明:决定我国小麦条锈菌最重要的寄生适合度属性为条锈菌的产孢能力(繁殖力),其次为条锈菌的侵染能力,再次为扩展能力;建立了小麦条锈菌寄生适合度属性3个主成份的数学模型;在供试的菌系中,Su11-4、Su11-14和CY32相对寄生适合度较高,已经成为我国目前小麦条锈菌的优势小种(类型);CY31由于其寄生适合度较低,出现频率逐年下降,已成为次要小种,感染"中四"苗期的新菌系T4类型,由于其寄生适合度低,也不会成为今后一个时期的流行小种。     

1985~1990年我国小麦条锈菌生理专化研究

 本文报道了1985~1990年对我国小麦条锈菌8446个标样的监测结果。对发现的条中29号和洛13、洛10类群等进行了广泛研究。反映了这一时期我国条锈菌的变化,1988年前条中25号仍居首位,出现频率在19.3~27.5%,其次为23号(15.1~18.4%),26号(10.9~17.3%);1988年起,条中29号跃居为优势(28.0%),1989和1990年达40.3%和30.8%,25、23和26号等小种均下降到4%以下,进入了以29和28号为代表的洛13和洛10类群为主体的阶段。对条锈病流行和抗锈育种产生了重要影响。     

2008-2009年甘肃省小麦条锈菌生理小种监测结果

2008-2009年对甘肃省657份小麦条锈菌标样生理小种进行了监测,共监测出27个生理小种及致病类型。主要以Hybrid46及水源11致病类群为主。优势小种为条中33号、条中32号。条中33号居第1位,出现频率为21.5%~37.6%。条中32号已由2008年的第2位降到2009年的第3位,出现频率为15.1%~16.0%,基本保持稳定。次要小种水源11-4、5、7类型出现频率略有下降。新类型条中33（F.抗）出现频率为11.6%~18.9%, 水源11-4（F.抗）、水源11-7（尤ⅡS）出现频率不断上升。Yr9、Yr3b+4b、YrSu为我省的主要致病基因。抗锈育种应以条中33号、条中32号、水源11-4为主,兼顾Hybrid46和水源11致病类群中其他致病类型。     

1975-1984年我国小麦条锈菌生理专化研究

 本文报道了我国小麦条锈菌生理小种鉴定协作组1975-1984年鉴定的9254个标样的结果,对发现的条中21-28号等小种进行了广泛研究,反映了我国小麦条锈菌的发展、变化及其与品种布局的关系,七十年代初的优势小种条中17号和18号急骤下降,出现频率分别由1975年的43.37%和20.78%下降到1977年的7.66和1.81%,而19号小种群则由1975年的15.06%上升到81.05%。进一步研究后将19号小种群中在鉴别寄主Trigo Eureka,丹麦1号,维尔和南大2419上有稳定的致病力差异的类型分别定名为条中23号、24号、25号和26号。其中25号于1981年在全国范围内上升为优势小种,1981-1984年出现频率达31.25-44.21%,其次是23号(12.48-27.58)和26号(5.84-24.64%)。新近发现的条中28号对当前作为抗原利用最广泛的洛夫林10等"洛类"品种有很强的致病力,是当前抗病育种的主要目标。本文还总结了我国小麦条锈菌传播,扩展的规律。这些对进一步提高我国小麦条锈病的研究和防治水平有重要意义。     

小麦持久抗条锈性品种N.strampelli苗期抗性遗传分析

 小麦条锈病是世界范围内小麦上发生最为普遍的重要病害之一,种植抗病品种是防治该病的首选。N.strampelli是1974年我国从意大利引进的,在甘肃省陇南小麦条锈病常发易变区大面积种植30余年仍然保持良好抗病性,是一个典型的持久抗条锈性品种。为了测定其遗传特性,利用小麦条锈菌生理小种CY29、CY30和菌系Su-14在温室对N.strampelli与铭贤169及其杂交F₁、F₂和BC₁代接种进行遗传分析。结果表明:N.strampelli对CY29的抗病性由2对隐性基因独立或重叠作用控制,不受胞质效应的影响,属核遗传;对CY30的抗病性由1对显性基因和1对隐性基因互补控制,属核遗传;对Su-14菌系的抗病性由2对隐性基因累加作用控制,属核遗传。研究结果表明,N.strampelli应做为抗源用于小麦的抗病育种中。     

2004年陕西省小麦条锈菌生理小种监测结果

对2004年采自陕西省及甘肃省天水的287份小麦条锈病标样生理小种鉴定结果表明,出现频率居前4位的小种及致病类型是条中32号、水1、水6及水4,分别为33.44%、9.75%、9.40%、7.66%。与2002、2003年同期相比,条中31号频率逐年下降,水14频率略有下降,水7、水5频率有所上升,其他各小种(类型)频率相对较低。毒力频率分析表明,Yr9、Yr3 b.4 b、YrSu等抗性基因已经失效。     

利用小种标记分析云南省两个县的小麦条锈菌群体

 小麦条锈病是由小麦条锈菌（Puccinia striiformis f.sp. tritici）引起的气流传播病害,在世界各主要麦区均有发生,也是我国小麦生产上危害最严重的病害之一。小麦条锈菌毒性变异频繁,易产生新毒性小种,导致小麦品种的抗病基因失效,引起小麦条锈病周期性流行。因此,了解小麦种植区的条锈菌群体结构组成及变异,对于制定更为有效的条锈病控制方法具有重要的意义。     

小麦及禾草条銹病菌的研究

 山西晉中一带麦田边生有大量碱草(Elymus chinense),严重感染条锈病。接种試驗証明小麦条銹菌与碱草条銹菌在致病力方面有显著差异。碱草对14个小麦条銹菌种均抵抗,碱草条銹菌虽能侵染小麦,但13个小麦推广品种对所有5个碱草菌种都表現抵抗。田間調查結果亦示明碱草条銹菌虽能侵染小麦,但麦叶仅产生抗性的枯斑及形成极少量的夏孢子堆,并証实其不能在小麦上继續繁殖。不同小麦的种对碱草条锈菌亦均免疫或高度抵抗。小麦条銹菌能侵染冰草(Agropyron cristatum)等11种禾草,其中旱雀麦(Bromus tectorum)及西伯利亚碱草,(Elymus sibiricus)高度感染。碱草条銹菌較小麦条銹菌能适应更高的气温,在25℃仍能正常侵染碱草且产生大量孢子堆,其夏孢子(28.94μ×22.41μ)亦显著較小麦条銹菌的夏孢子(26.10 μ×19.48μ)为大,因此是条銹菌(Puccinia glumarum)的一个較为特殊的生理小种(YIE)。西伯利亚碱草(Elymus sibiricus)、山大麦及麦穗草(Agropyron spp.)的条銹菌均能正常侵染小麦,但尚未发現其大量感染条銹病的羣落。     

小麦品种C591的抗条锈性遗传分析

C591是原产于印度的普通小麦品种,苗期和成株期均对中国小麦生产上流行的条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)主要生理小种表现良好抗性。本文以感病品种Taichung29作母本、C591作父本通过杂交制备了F₁代、F₂代和BC₁代种子,用人工接种方法研究了C591及其杂交后代对小麦条锈菌不同生理小种的苗期抗性并进行了遗传分析。结果显示,C591与Taichung29杂交F₁代植株对小麦条锈菌条中19号、条中29号和条中32号小种均表现出与C591相似的高抗,说明C591中的抗条锈基因主要为显性表达。根据杂交F₂代、BC₁代植株的抗性分离情况和F1代植株及亲本的抗性表现,说明C591中至少具有3对抗条锈基因,针对条锈菌不同的生理小种其有效性是不同的。对条中32号小种的抗性受1对显性基因控制,对条中29号小种的抗性受1对显性基因和2对隐性基因的独立控制,对条中19号小种的抗性受2对显性基因独立控制。结果表明,C591作为抗源在我国小麦抗锈育种中具有较大应用价值。