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。     

小麦条锈菌致病性及其变异研究进展

小麦条锈病（wheat stripe rust or yellow rust）是一种气传性的低温真菌病害,在所有小麦产区均可暴发流行,造成巨大的产量和经济损失,严重威胁着小麦的安全生产。其病原条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis West. f. sp. tritici Eriks. & Henn.,Pst）为严格专性寄生真菌,致病性变异频繁,常造成小麦品种抗条锈性“丧失”,引发病害大流行。因而,从20世纪50年代起,条锈菌致病性变异的研究一直备受关注,并已开展了大量的研究工作。本文从小麦品种抗病性丧失、条锈菌致病性变异途径、条锈菌群体遗传、条锈菌基因组和功能基因组以及条锈菌效应蛋白等不同方面概述了近年来取得的重要研究进展,提出了未来条锈病防治上面临的问题和挑战;以期通过准确预测条锈菌优势小种、合理利用和布局抗病基因、利用新策略创制新型持久广谱抗病材料,不断优化和完善小麦条锈病综合治理技术体系,实现小麦条锈病可持续控制。     

条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白TaPR10基因的克隆及特征分析

 【目的】克隆条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白PR10基因,研究其在小麦成株抗条锈病防御反应中的作用。【方法】采用电子克隆、RT-PCR技术,从条锈菌侵染的小麦兴资9104中,分离病程相关蛋白10基因;采用生物信息学技术预测分析该基因的DNA序列结构及其编码蛋白的保守域及基本特性;利用实时荧光定量RT-PCR技术,分析该基因在小麦成株期和苗期受条锈菌CYR32侵染后的表达情况。【结果】分离到病程相关蛋白10基因,命名为TaPR10,ORF长483 bp,编码由160个氨基酸组成的蛋白质TaPR10;TaPR10不含跨膜区、无信号肽、定位在胞内,除具有典型的病程相关蛋白Bet_v_I家族保守结构域外,还有其它4类功能保守域;与小麦、高粱、玉米和水稻等4种植物PR10蛋白的氨基酸序列相似性在80%左右;TaPR10 DNA序列内部存在188至271位84 bp的内含子序列,其拼接位点序列具有GT-AG双核苷酸序列;TaPR10基因表达分析的结果表明,TaPR10基因在成株期和苗期反应中表达量均上调,成株期表达高于苗期。【结论】首次分离到一个条锈菌CYR32诱导的小麦TaPR10基因,该基因可能参与了小麦成株抗条锈病防御反应。     

甘肃省冬小麦抗条锈病育种现状及对策

条锈病是我国小麦生产上的主要病害之一，甘肃省特别是陇南越夏区危害严重，培育和种植抗病品种是防治该病最经济有效且环境友好的措施。自20世纪50年代以来，先后育成333个抗条锈冬小麦新品种，在甘肃陇南小麦条锈病的持续控制中发挥了重要作用。陇南越夏区条锈菌毒性变异速度快，抗源材料及生产品种抗性保持时间短，病菌新小种出现与品种抗条锈病性丧失周而复始。介绍了甘肃陇南越夏区在中国小麦条锈病流行中的作用，回顾了主要抗源材料及生产品种抗条锈病性变异特点，总结了抗源利用及品种应用的经验教训，提出了当前存在的问题及今后抗病品种（基因）的利用方向和现有品种的布局建议，旨在为持续控制该区域小麦条锈病发生流行提供技术支撑。     

汉中地区小麦条锈病流行因子分析

利用陕西汉中地区２４ａ（１９７４－１９９７年）的病情气象资料,采用逐步回归法分析了影响汉中小麦条锈病流行的因子,求得最优回归子集,包括秋苗菌量、春苗菌量、４月份平均温度、４月份降雨量、感病品种比例。用所得关键因子（１９７４－１９９３,共２０ａ资料）建立了多元线性回归方程,并用１９９４－１９９７年的资料检验方程的可靠程度,结果表明,方程预测的准确率为７５％。     

条形柄锈菌赖草专化型和披碱草专化型

通过显微镜观察和人工接种方法,对我国西北地区普遍发生的赖草(Leymus secalinus)条锈病和麦(艹宾)草(Elymus tangutorum)条锈病的病菌进行了系统鉴定。结果发现,赖草条锈病菌和麦(艹宾)草条锈病菌均不能侵染所有小麦条锈菌鉴别寄主及感病品种,它们和小麦条锈菌各有不同的寄主范围和主要寄主,在孢子尺度、夏孢子芽孔数目、有无一室冬孢子等方面的一些差异尚不足以达到变种级别。因此,赖草条锈病菌和麦(艹宾)草条锈病菌应分别属于条形柄锈菌的两个新专化型,即赖草专化型(Puccinia striiformisWest.f.sp.leymi)和披碱草专化型(P.striiformis West.f.sp.elymi)。     

三唑酮对小麦条锈菌在寄主内发育的影响

小麦幼苗接种小麦条锈菌3d后,三唑酮喷雾施药。电镜观察三唑酮对条锈菌在寄主内发育的影响。观察发现,菌丝和吸器最初的变化是细胞质中脂肪粒和液泡数量的增加,菌丝和吸器的壁与细胞质膜间出现一些电子致密度高的小泡囊,随后壁内层不规则增厚,菌丝顶端细胞壁增厚最为明显;菌丝和吸器最终解体。吸器外间质的宽度明显增宽,其中累积有染色较深的物质。三唑酮对吸器发育具有致畸作用,并抑制隔膜的形成;受侵寄主细胞分泌的胼胝质,可将吸器体完全包围。观察结果表明三唑酮不仅可直接作用于条锈菌,同时也可通过影响寄生而间接作用于该病菌。     

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。     

“西北-华北-长江中下游”条锈病流行区系当前小麦品种(系)抗条锈病性评价

【目的】西北-华北-长江中下游麦区是中国小麦条锈病最主要的流行区系,准确评价大区间当前小麦品种抗条锈病性水平和抗源使用特点,为整体考量各流行区小麦抗性品种分布的合理性和确定今后的育种方向提供依据。【方法】从该区系13个省(区)征集了501份小麦当前主栽品种和后备品种,在杨凌进行苗期分小种(CYR32和CYR33)和成株期混合小种(CYR23、CYR25、CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、Su11-4、Su11-7)人工诱发接种鉴定,在天水自然发病条件下进行抗条锈病性鉴定。【结果】参鉴小麦品种(系)中,表现为全生育期抗性的品种仅有34份,占参试品种(系)的6.8%,表现成株期抗性的品种为110份,占参试品种的22.0%,表现感病的品种(系)为356份,占供试品种(系)的71.0%;流行区系内不同地区间小麦品种抗条锈性水平存在较大差异;结合育种系谱分析,具有全生育期抗病性的品种(系)的有效抗源类型较丰富,但在品种(系)中的分布不均衡,主要集中在92R系(携带Yr26)、贵农系以及少数携带Yr24的CIMMYT抗源种质。【结论】当前中国小麦主产区小麦品种抗条锈性整体水平仍较低,必须加强病害预测预报和防治,以避免大区流行;小麦品种主要有效抗源较单一,且在不同流行区同时使用。     

小麦条锈病大区流行的模型模拟

利用小麦条锈病品种-小种群体间相互关系模型即大区流行模型,PANCRIN,进行了模拟试验。模拟试验结果导致了如下推测或假想,如;1.陇南半山麦田的自生麦苗在大区流行中作用最大,但大区流行周年循环除冬麦和春麦→自生苗→冬麦这一主要路线外,可能还有一条冬麦→晚熟春麦→早播冬麦的次要路线。2.陇冬早播冬麦区在大区流行秋季菌源传播中的桥梁作用虽可肯定,但陇南 L2、L3自生苗上的菌源对关中、黄淮、江淮麦区 L7、L8、L9的作用仍然很大。3.消灭自生麦苗,必需把密度消减到历史最大密度的10%才能明显见效。4.不论新小种产生的突变率 MU 大小,全大区范围的品种布局比局布地区的,对延长广大平原麦区的品种抗病性更为有效;等等。这些结果一部分与已有经验或看法基本符合,另一部分则可为未知问题和有争议的问题的研究解决提供参考。     

天水地区小麦条锈病流行规律研究简报

本文报道了天水地区小麦条锈菌的越夏越冬高度和主要地区范围,因降雨(雪)多少和温度高低的变化情况,以及秋、春季的发生发展规律,并且首次证明,天水地区小麦条锈菌的秋季菌源可随风传入关中,成为关中秋季发病的主要菌源。此外,还提出了防治策略。     

我国条锈病核心疫源区陇南冬小麦育种策略

根据我国条锈病核心疫源区甘肃省陇南地区的生态和生产条件,对近年来在小麦抗条锈病育种及品种抗病性利用研究方面的进展做一简要总结,针对存在的问题,提出了小麦育种在产量、品质、抗病性和适应性等方面的育种策略及构想.     

小麦条锈菌吸器分离方法研究

[目的]从小麦条锈菌侵染的叶片中分离纯度较高且结构较完整的吸器.[方法]根据锈菌吸器表面含有可以与伴刀豆球蛋白凝集素(Concanavalin A)结合的糖类物质的特性,参照蚕豆锈菌吸器的分离方法对小麦条锈菌吸器进行了分离.[结果]从被条锈菌侵染小麦叶片中成功分离出条锈菌吸器,提取吸器的纯度为83.3％,提取率为5.0×105个/g小麦叶片鲜重.[结论]根据蚕豆锈菌吸器的分离方法,稍作改进,成功分离得到小麦条锈茵吸器,为小麦条锈菌功能基因组学及其致病机制的研究奠定了基础.     

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。     

442份小麦苗期抗条锈病鉴定

为了解442份小麦材料苗期的抗病性，利用当前条锈菌优势流行生理小种CYR32、CYR33和CYR34对其进行苗期抗性鉴定，并利用基因芯片检测了其中241份春小麦所携带的抗条锈基因。结合苗期抗条锈病鉴定和基因芯片检测结果，共筛选出151个抗性品种，其中四川材料和CIMMYT材料中的抗条锈病基因较为丰富，且分布频率高。研究结果为筛选国内抗病性小麦种质资源以及国外优异种质的引进提供了参考，也为挖掘小麦抗条锈病基因及后续小麦抗条锈病分子育种研究奠定基础。     

CIMMYT抗条锈小麦种质CI-66和CI-7抗性遗传研究及其利用

在小麦条锈病的常发区,对源于CIMMYT的CI-66和CI-7分别与川麦28杂交的F1、F2和BC1群体进行抗性鉴定,研究其成株期在自然发病条件下的抗性表现及杂交后代的抗感分离情况。结果表明,CI-66由1对显性纯合基因控制;CI-7则由1对显性基因和1对隐性基因的互补作用控制。同时,利用CIMMYT材料成功地选育出两份高抗条锈兼抗白粉病材料99B911和999B946。本文还利用30份CIMMYT小麦材料分析了成株抗性与播期的关系,为筛选稳定抗性小麦新材料提供了依据。     

小麦条锈病单叶片光谱和叶绿素含量关系分析

为了利用遥感监测小麦条锈病,研究条锈病侵染后小麦单叶光谱和叶绿素含量变化,人工接种条锈病菌在小麦幼苗上,测得接种1～24d的光谱和叶绿素含量,将其叶绿素含量与光谱及其一阶微分做相关性分析,利用光谱微分参数进行方程的模拟。接种1～12d,感染条锈病的叶片叶绿素含量与原始光谱及其一阶微分光谱在可见光波段呈负相关关系,接种13～24d,两者在可见光波段呈正相关的关系。接种后1～12d的方程模拟中以SDb为变量的模型为最佳模型,接种13～24d的方程模拟中以SDr/SDg为变量的模型为最佳模型,说明可利用光谱参数进行条锈病侵染小麦的早期监测。     

黄淮麦区小麦资源中高温抗条锈性品种的筛选(英文)

[Objective] The study aimed to screen wheat cultivars with high temperature resistance to stripe rust from the wheat resources in Huanghuai growth area. [Method] Seedlings of 165 wheat cultivars from Huanghuai growth area were identified by wheat stripe rust under high temperature; then the wheat cultivars showing stripe rust at seedling stage were further used to identify the same resistance in field. [Results] 13 cultivars were proved to be stripe rust resistant under high temperature, and the expression stages of stripe rust in the 13 cultivars were revealed. The field identification results confirmed the identification results at seedling stage via inoculation of mixed stripe rust of physiological races. The stripe resistances of wheat cultivars were also proved to be non-race-specific. [Conclusion] Wheat resources in Huanghuai growth area are abundant in wheat cultivars with high temperature resistance to stripe rust.     

大麦条锈菌专化型鉴定及其致病性初步分析

【目的】对2012年采自甘肃省和青海省大麦(青稞)上的条锈菌进行了专化型鉴定和致病类型测定,并选用甘肃省和青海省的16份大麦上的条锈菌和11份小麦上的条锈菌对27份大麦品种进行了苗期致病性测定.【方法】采用涂抹接种及撒孢子粉接种的方法.【结果】16份大麦条锈菌标样均为大麦条锈菌小麦专化型,其致病类型鉴定为贵22-9、贵22-56、贵22-82、贵22-91、水11-13、水11-13(中四感)、水11-102、水11-157、水11-200、水11-203和小麦条锈菌5个未归类型。大麦条锈菌对大麦品种‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3号’‘昆仑12号’的毒性频率分别为56.25%、37.50%、25.00%、62.50%、21.43%,小麦条锈菌对大麦品种‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3’‘昆仑12号’的毒性频率分别为36.36%、18.18%、54.54%、45.45%、9.09%.【结论】大麦品种‘果洛’‘康青3号’‘藏青25’‘昆仑1号’和‘昆仑12号’可被采自大麦和小麦上的条锈菌侵染,为共同感病寄主.     

黄淮麦区小麦资源中高温抗条锈性品种的筛选

[目的]从黄淮麦区小麦资源中筛选高温抗锈性品种。[方法]对产自黄淮麦区的165份小麦品种进行苗期高温抗条锈性鉴定,并对苗期呈现抗性的品种进行大田抗性鉴定。[结果]筛选出13个苗期高温抗条锈性品种,明确了各自高温诱导的表达阶段。对这13个品种接种混合条锈菌生理小种进行大田抗性鉴定,结果表明被测品种全部抗病,且抗病性呈现非小种专化性。[结论]我国黄淮麦区的小麦品种中存在着丰富的高温抗条锈种质资源,合理利用这些资源将有助于培育持久抗条锈性品种。