生物多样性控制小麦条锈病试验研究

为探索小麦作物多样性对小麦条锈病发生程度的影响,用川麦107与蚕豆间作(6∶2),川麦107与豌豆间作(7∶3),靖麦14号(高秆、抗条锈病)和川麦107(矮秆、感条锈病)组合成1∶9、3∶7、5∶5、7∶3、9∶1的5种混种群体,于2012-2013年在云南省曲靖市对小麦锈病抗性进行试验,并在自然发病条件下,调查了不同种植模式群体对小麦条绣病发生程度的影响。结果表明,川麦107净种和与蚕豆间作的小麦条锈病较重;在小麦条绣病发病强度相对较高的年份,品种混种后小麦锈病的严重度、普遍率显著低于单种感病品种;川麦107与豌豆间作效益较好,在云南省一些小麦产区有利用价值。     

品种混种对小麦条锈病的防控效果

在甘肃甘谷对供试小麦条锈菌生理小种不同抗性水平的3个当地主栽小麦品种进行了不同比例混合种植,结果表明,除感病品种兰天6号与抗病品种天选46以等比例混种处理外,其余各处理的相对防效均在60%以上,尤其是感抗比例在1∶3、1∶5混种组合下的相对防效达到80%以上。     

绝对定量分析不同条锈病抗性小麦品种根际细菌群落结构

[目的]分析不同条锈病抗性小麦品种根际细菌群落的结构和功能差异,为开发防治小麦条锈病的环境友好方案提供理论基础和创新思路.[方法]以同一地块中对条锈病具有不同抗性的4个小麦品种(抗病品种贵农19和华麦1223,感病品种002和I19)为研究材料,采集不同抗性小麦品种根际土壤样品,采用绝对定量扩增子分析技术,研究抗病和感病小麦品种根际细菌的群落结构和功能.[结果]同一地块的4个小麦品种条锈病病情指数具有明显差异.4个小麦品种根际土壤细菌群落结构绝对定量分析表明,感病与抗病小麦品种的根际细菌群落分别聚类成独立的两类.感病小麦品种根际细菌群落丰度和多样性显著高于抗病小麦品种根际细菌群落(P<0.05).坐标分析(PCoA)表明,所有小麦品种根际细菌群落按照抗病性不同分为两组;细菌群落功能分析表明,抗病小麦品种根际细菌群落具有更多的氨基酸和抗生素分泌功能.[结论]条锈病抗性对小麦根际细菌群落的影响超过小麦不同品种间遗传变异的影响.通过分析和挖掘不同条锈病抗性小麦品种的根际细菌群落,可开发出环境友好的小麦条锈病生物防治菌剂.     

小麦品种混种对条锈病发生程度的影响

【目的】为生产上应用品种混种防治小麦条锈病提供依据。【方法】于2003~2004年和2004~2005年在田间自然发病条件下,比较了繁19、引11-12、川麦107、靖麦10号、青春55、46548-3和安96-8这7个小麦品种单种,及在感病品种繁19的基础上依次加入上述其余6个品种分别形成组分为2~7的小麦品种混种群体后,条锈病的发生程度。【结果】不同小麦品种混种的条锈病病情指数与其组分单种病情指数的平均数相比,平均减少57.7%,减少幅度为37.2%~72.2%。在2003~2004年,不同小麦品种混种群体的条锈病病害防治效应显著性都不高,但在2004~2005年,包含4、6、7个组分的小麦品种混种群体的条锈病病害防治效应均为显著(P<0.05),包含3、5个组分的小麦品种混种群体的条锈病病害防治效应也比较显著(P<0.10)。对于2005年试验资料作进一步分析发现,小麦品种混种群体的条锈病病害防治效应,有随组分数目的增加而提高的趋势。【结论】利用品种混种可以使小麦条锈病的病情指数降至一定程度。     

普通小麦品系M67抗条锈病基因的遗传分析

条锈病是小麦生产的重要病害之一,为了确定普通小麦品系M67条锈病抗性基因所在的染色体,利用单体定位法对该品系苗期的条锈病抗性进行了遗传分析。M67与感病品种铭贤169和中国春杂交F1代均表现高抗条锈菌生理小种条中32,两个组合F2代抗病植株和感病植株的分离比例均符合3∶1。21个单体组合的F1均表现高抗条锈病,F2群体抗性调查结果表明,除中国春1BM×M67组合抗病植株和感病植株分离比例显著偏离3∶1外,其余20个组合的抗病植株和感病植株的分离比例均符合3∶1。结果表明,M67的条锈病抗性由位于1B染色体上的单显性基因控制。     

4个小麦农家品种对条锈菌成株抗性遗传分析

小麦条锈病是影响中国小麦生产安全的最重要病害之一,由于小麦条锈菌新小种不断产生并流行,使生产中已推广应用的品种变为感病品种而被淘汰,给小麦抗病育种工作造成很大的压力。中国小麦农家品种具有丰富的遗传多样性,包括成株抗条锈病基因。成株抗性作为持久抗性重要组成部分,加强对成株抗性的利用,对培育持久抗性或非小种特异抗性品种至关重要。成株抗性遗传分析能为成株抗病基因的分子标记筛选及其转育利用奠定基础。通过对4个成株抗性农家品种与感病品种Taichung29杂交,构建F2遗传群体,并用小种CRY32在田间进行接种鉴定,分析其抗病基因的组成及遗传特点。结果表明:3个农家品种换香头(3)、白麦(1-3)和白麦(2-1)成株抗性均为单个隐性遗传基因控制,另1个品种红茧儿麦成株抗性由1对显性基因和2对隐性基因互补作用控制。在所分析的4个成株抗性品种中,其抗条锈性多数受隐性遗传基因控制。隐性遗传方式可能对小麦抗条锈病性持久化具有重要意义,也是维持其抗性较稳定的一种重要机制。     

不同棱型、不同株高大麦品种混种的增产效应

为了探索不同棱型、不同株高大麦品种混种的增产机理及效果,以保山市大面积推广的多棱品种保大麦14号、二棱品种82-1为材料,设5个处理,连续2年进行单种和混种比较试验,结果表明,混种能充分利用空间、利用光能,使群体合理分布,具有充足的"源",比单种增产1.0%～13.9%;混种能减轻倒伏;二棱品种82-1与多棱品种保大麦14号混种基本苗最佳比例为6∶4(折合种子质量约为7∶3)。     

品种混种对小麦条锈病发生和小麦产量的影响

为探索适用于小麦条锈病绿色防控的品种混种模式,选择甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站和中国农业大学上庄实验站为研究地点,分别以小麦品种陇鉴9825、天选66号和陇鉴9822以及铭贤169、北京0045和农大211为研究对象,在两地均设置9个单种和混种处理,调查条锈病的普遍率、病情指数、病害进展曲线下面积(AUDP...     

不同小麦品种(系)叶枯病田间发病情况及抗性评价

在自然发病条件下,系统调查了河南省主栽小麦叶枯病在2005年-2007年的田间发病情况,并采用自然病圃法鉴定了49个小麦品种对叶枯病的抗性.结果表明:供试小麦品种(系)叶枯病都有不同程度的发生,多数供试品种田间发病相对较轻,但在不同年份间,发病程度存在差异,2006年度所有供试品种均发病轻,而2005年和2007年则发病较重.抗性评价结果表明,49个小麦品种(系)中,没有对叶枯病的免疫品种;表现抗病的品种有40个,占供试品种的81.63%,其中高度抗病品种11个,中度抗病品种29个;表现感病的品种有9个,占供试品种的18.37%,其中,中度感病品种6个,高度感病品种3个.综合3年试验数据表明,河南主栽或新选育小麦品种(系)中,多数品种对叶枯病表现抗病,但也有少数品种表现高度感病.     

小麦不同品种条锈病抗病性评价

根据《小麦品种条锈病抗性鉴定技术规程》,2014年11月至2015年5月对5个小麦品种在自然条件下开展小麦条锈病田间抗性试验观察。结果表明,铭贤169为高感品种,小偃22、郑麦9023为感病品种,宜麦1号、凤麦38号为抗病品种。小麦条锈病的抗性与始见期密切相关,小麦条锈病田间始见期早的品种发病程度相对较重。     

Identification of a new stripe rust resistance gene in Chinese winter wheat Zhongmai 175

Stripe rust is a serious foliar disease posing a grave threat to wheat production worldwide. The most economical and environmentally friendly way to control this disease is to breed and deploy resistant cultivars. Zhongmai 175 is an elite winter wheat cultivar conferring resistance to a broad spectrum of Puccinia striiformis f. sp. tritici(Pst) races. To identify the resistance gene in the cultivar, genetic analysis was conducted using the parents, F1, F2 and F2:3 populations derived from the cross of Lunxuan 987/Zhongmai 175. Segregations in the F2 and F2:3 populations indicated a single dominant gene conferring resistance to stripe rust in Zhongmai 175, temporarily designated Yr ZM175. Bulked segregant analysis(BSA) with wheat i Select 90 K SNP array determined a preliminary location of Yr ZM175. Subsequently, Yr ZM175 was mapped on chromosome 2AS using simple sequence repeats(SSR), expressed sequence tags(EST) and newly-developed kompetitive allele specific PCR(KASP) markers, being flanked by Xgwm636 and Xwmc382 at genetic distances of 4.9 and 8.1 c M, respectively. Comparison of reaction patterns of Yr ZM175 on 23 Pst races or isolates and pedigree analysis with other genes on chromosome 2AS suggested that it is likely to be a new gene for resistance to stripe rust. The resistance gene and linked molecular markers will be useful in wheat breeding targeting for the improvement of stripe rust resistance.     

基于深度学习的小麦条锈病病害等级识别

目的 为提高小麦条锈病危害程度分级精度,开展小麦条锈病病害等级自动化、准确、快速识别方法研究。方法 在复杂田间条件下,使用手机拍摄图像,构建含有不同等级条锈病的小麦叶片数据集,利用GrabCut与YOLOv5s相结合的方法进行小麦叶片与复杂背景自动化分割。为了增强ResNet50对表型特征的提取能力,增加Inception模块,依据划分的小麦条锈病病害等级标准,对小麦条锈病病害等级进行识别。采用准确率、查全率、查准率等评价指标分析改进的ResNet50模型(B-ResNet50)在数据集上的表现。结果 GrabCut与YOLOv5s相结合对大田复杂背景下的小麦叶片图像实现了自动、准确、快速地分割。B-ResNet50识别小麦条锈病叶片的平均准确率为97.3%,与InceptionV3(87.8%)、DenseNet121(87.6%)、ResNet50(88.3%)相比,准确率大幅提升,比原始模型(ResNet50)高出9个百分点。结论 利用深度学习对小麦条锈病病害等级进行识别,对防治小麦条锈病的精准施药具有重要意义,可为田间复杂条件下小麦条锈病的防治提供技术支持。     

基于支持向量机的小麦条锈病和叶锈病图像识别

为了解决生产中小麦条锈病和叶锈病症状难以区分的问题,提高识别率和精度,提出了一种基于支持向量机和多特征参数的小麦条锈病和叶锈病图像分类识别方法。利用图像裁剪方法获取典型症状的子图像,采用中值滤波算法对图像进行去噪,利用K_means硬聚类算法实现病斑分割,提取病斑区域的形状、颜色和纹理特征空间的50个特征参数,设计支持向量机分类器进行分类识别。根据优选的26个特征参数,利用以径向基函数作为核函数的支持向量机对这2种小麦锈病图像进行识别。结果表明:训练样本识别率均为96.67%,测试样本识别率均为100%;与其他核函数相比,径向基核函数最适合于这2种小麦锈病的识别。所提出的基于支持向量机的方法可有效地进行小麦条锈病和叶锈病的图像识别。     

小麦种质资源抗要锈病性数据库系统的建立

根据陕西省植保所１９５９年以来积累的小麦种质资源抗条锈病性相关数据，共计２万余份品种，３６万条鉴定结果，５００多条小种出现频率检测结果． １９９７～１９９９年，作者以面向对象程序设计语言Ｄｅｌｐｈｉ ３．０为开发工具，建立了小麦种质资源抗条锈病性数据库管理系统．该系统由数据录入、数据查询、数据修改和统计分析４个模块组成．该系统对小麦抗条锈病性育种、制定病害综合治理方案和品种合理布局具有一定的参考价值和指导意义。     

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。     

小麦条锈病对小麦产量的影响

为了研究条锈病对小麦产量的影响程度,利用充分接种与药剂保护作比较,对产量及产量构成因素进行量化分析.结果表明:接种与药剂防治间产量差异达极显著水平,参试材料减产幅度达1.07%~29.16%,减产明显;条锈病反应型、普遍率、严重度发生的严重程度是小麦减产的主要原因;除免疫、近免疫材料外,产量构成因素穗粒数、千粒重均有不同程度的降低,处理间达极显著水平;小麦减产与穗粒数下降有关,但与千粒重下降关系更大.该研究说明条锈病对小麦产量的负向作用显著,对小麦的危害严重;同时也证实了利用化学药剂适时防治小麦条锈病的可行性和必要性.     

小麦条锈菌中国鉴别寄主维尔中抗条锈病基因YrVir1的微卫星标记

【目的】明确中国小麦条锈菌重要鉴别寄主维尔的抗条锈病基因及其遗传特点,建立与其连锁的微卫星标记,将病菌小种监测和抗病性分析提高到基因水平。【方法】由维尔为基因供体转育而成的含有小麦重要抗条锈基因YrVir1的近等基因系Taichung29*6/YrVir1,用小麦条锈菌单胞菌系2E16对近等基因系Taichung29*6/YrVir1、轮回亲本Taichung29及其杂交后代进行遗传分析;选用YrVir1所在2B染色体上的141对引物对近等基因系和轮回亲本的基因组DNA进行SSR分析。【结果】近等基因系Taichung29*6/YrVir1对2E16的抗病性由1对显性基因控制;引物Xbarc349在近等基因系与轮回亲本间稳定扩增出特异性DNA片段,同时在近等基因系和基因供体维尔间存在相同扩增片段,经F2代群体200个抗、感单株检测证实,Xbarc349标记位点与抗条锈病基因YrVir1连锁,遗传距离为4.2 cm。【结论】Xbarc349引物扩增出的特异性DNA片段可作为抗条锈病基因YrVir1的SSR标记;根据小麦SSR遗传图谱,将YrVir1基因定位在小麦2B染色体上。     

中国小麦条锈病综合治理理论与实践

小麦条锈病是影响小麦安全生产的重要生物灾害。文中介绍了全国小麦锈病工作者通过60多年通力协作,对小麦条锈病综合治理理论和技术研究取得的显著成绩,系统揭示了中国小麦条锈病的越冬、越夏规律、菌源传播规律、病菌致病性变异途径以及品种抗病性“丧失”的规律与原因,发现中国小麦条锈病存在秋季菌源和春季菌源2大菌源基地。提出了“综合治理越夏异变区、持续控制冬季繁殖区和全面预防春季流行区”的病害源头治理策略,研发出小麦条锈病分子诊断、异地测报以及抗锈良种、药剂拌种、退麦改种、适期晚种和带药侦查、打点保面等一系列病害监测预警和关键防治技术,构建了以生物多样性利用为核心的中国小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系,在生产上大规模推广应用,防病保产效果极其显著。文中并对病菌致病性变异机制、早期预警和越夏易变区生态治理等问题进行了讨论。     

Effects of UV-B radiation intensity and timing on epidemiological components of wheat stripe rust

Stripe rust caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici is an important wheat disease worldwide that is greatly influenced by environmental conditions. Ultraviolet B (UV-B) radiation is one important environmental factor affecting the occurrence and epidemiology of wheat stripe rust. Investigating UV-B radiation effects on the epidemiology of stripe rust may be conducive to monitoring and predicting this disease. In this study, wheat seedlings were exposed to UV-B radiation during different periods under laboratory conditions and radiation effects on epidemiological components of wheat stripe rust were investigated. Results showed that incubation period was shortened, and the infection efficiency, sporulation quantity and disease index increased when UV-B radiation was performed only pre-inoculation. When the UV-B radiation was performed only post-inoculation or both pre- and post-inoculation, the incubation period was prolonged, and the infection efficiency, sporulation quantity and disease index were reduced. When healthy wheat seedlings were inoculated using urediospores collected from wheat leaves irradiated by UV-B only post-inoculation or both pre- and post-inoculation, infection efficiency, sporulation quantity and disease index were also reduced. However, in the latter, the disease incubation period did not differ under varying UV-B radiation intensities compared to that when wheat leaves were not treated with UV-B radiation. Overall, the effects of direct exposure of wheat plants to UV-B radiation with different intensities in different periods on epidemiological components of wheat stripe rust were systematically explored, and the results suggest that the effects of UV-B radiation increased gradually with the increase of UV-B radiation intensity. This information provides a basis for monitoring and predicting this disease as well as for conducting further studies on pathogen virulence variation.     

2006年贵州省赫章县秋季小麦条锈病调查

为了解中国新发现的小麦条锈病菌越夏区贵州省赫章县小麦条锈病秋季发生情况,2006年秋季笔者主要对该县古基乡、野马川镇、六曲河镇进行了调查,共调查119块地,自生麦病田率为55%,秋播小麦病田率为20.20%。古基乡发病较多,自生麦苗上有多个发病中心,有的秋播小麦田块亦呈现病叶较集中现象。在海拔1660-1910m范围内,都有小麦条锈病发生,说明当地越夏菌源能够为本地区秋苗发病提供充足菌量。对进一步研究内容进行了讨论并提出了赫章县小麦条锈病治理措施。