小麦品种对条锈病低反应型抗性的组织学和超微结构研究

 采用荧光显微镜、微分干涉显微镜和电子显微镜技术 ,系统研究了非亲和组合中小麦对条锈病低反应型抗性的组织学和超微结构特征。非亲和组合分别由小麦品种牛朱特与条中 2 8号小种、杂种 4 6与条中 2 9号小种、天选 882与条中 2 9号小种组成 ,对照亲和组合由小麦品种辉县红与条中 2 9号小种组成。观察结果表明 ,小麦条锈菌在感病品种和抗病品种上发育的组织学和超微结构特征有明显差异。病菌在抗病品种上表现为菌丝生长受抑 ,菌落形成延迟或败育 ,病菌吸器母细胞和吸器数量明显减少。寄主细胞的坏死与条锈菌的发育受阻密切相关 ,免疫组合中病菌的受抑程度高于近免疫组合的。电镜观察发现 ,在抗病品种上 ,病菌胞间菌丝、吸器母细胞、吸器在细胞和亚细胞水平 ,均发生了一系列异常变化 ,其中包括原生质的电子致密度加深、液泡增多变大、菌丝细胞壁不规则增厚、细胞器排列紊乱及解体、吸器母细胞及吸器丧失其生理功能、病菌最终畸形坏死。同时发现抗病品种受病菌侵染时可迅速产生结构防卫反应 ,新形成胞壁沉积物和吸器鞘等结构 ,以阻碍病菌进一步的扩展与发育。就小麦品种与条锈菌非亲和组合中表现出的组织学和细胞学特征与小麦抗锈性表达的关系进行了讨论。     

河北省21个小麦品种抗叶锈基因的推导

选用了18个小麦叶锈菌菌系对河北省的21个小麦品种(系)进行了抗性基因推导。通过与31个抗叶锈的单基因系的反应作比较,在河北省的品种中鉴定出Lr1,Lr3,Lr3Bg,Lr18,Lr26和Lr30共6个抗性基因。冀麦15有Lr3,冀麦3号有Lr3Bg;有8个品种有3个基因,其中7个品种例如冀麦23等,有Lr3,Lr3Bg 和Lr26,另一品种冀麦20有Lr18,Lr26和Lr30。有两个品系88-5424和84—5103有4个基因;前者有Lr1,Lr18,Lr26和Lr30,后者有Lr3,Lr3Bg,Lr18和Lr26。冀麦26和冬协4号有与供试的已知基因不同的基因;在丰抗8号等3个品种中没有鉴定出抗性基因。Lr26最为普遍,在13个品种中存在。     

不同低反应型抗锈单基因系与小麦叶锈菌互作的细胞病理学比 …

用荧光显微技术和微分干涉技术比较研究了３种不同低反应型抗锈单基因系与小麦叶锈菌互作的组织病理学表现。近免疫单基因系Ｌｒ９呈现为早期过敏性坏死反应无菌丝同步坏死同抗单基因系Ｌｒ２９呈现为早期过敏性坏死反应有菌丝同步坏死型；中抗单基因系Ｌｒ２７呈现为非亲和性反应的延迟表达型。     

梨树叶片感染锈病后超微结构变化的研究

本文应用电子显微镜观察了梨树叶片被锈菌侵染后寄主细胞的超微病理变化。观察结果表明:不同叶细胞对锈菌吸器侵染的反应是不同的。根据寄主细胞对吸器侵染反应的方式,将寄主细胞分为四类即过敏性细胞、抗性细胞、易感细胞和敏感细胞。这四类细胞在受侵后,过敏性细胞原生质体会发生过敏性坏死;抗性细胞的胞壁伸长加厚;易感细胞超微结构不发生变化;敏感细胞各种细胞器超微结构都发生变化。     

河北、河南两省小麦品种与两省小麦叶锈菌相互作用研究

本研究是用生物间遗传学的观点和方法,继续研究两个邻近省即河北、河南两省小麦品种与两省叶锈菌的相互作用。通过两省54个小麦品种与161个叶锈菌株的相互作用研究,可以看出在河北省已推广的品种中,如冀麦2号等的毒力频率值为100%,严重感染叶锈病。其他品种如丰抗8号等毒力频率值为22.5—29.2%,对两省的叶锈菌的抗性都较好。河南省已推广的品种中除百农3217和郑6辐的毒力频率值为66.7—68%属中度感病外,其余如郑州681等的毒力频率值为82.0—99.4%,都表现高度感病。用河北、河南两省叶锈菌株对两省小麦品种进行交互接种,两省的叶锈菌所表现的平均毒力频率值分别为53.8%和53%,说明两个邻近省的叶锈菌群体在总的毒性方面是相似的,但对具体的小麦品种,两省叶锈菌群体所表现的毒性可以不同。     

小麦慢条锈性表达的超微结构特征

 用透射电镜研究了小麦品种慢条锈性表达的超微结构。结果表明,慢锈性具有与低反应型抗锈性相同的过敏性坏死反应特征,但慢锈品种中寄主叶肉细胞坏死数目较少,仅部分地阻抑了病菌的扩展,病菌受抑、坏死程度轻。慢锈品种寄主细胞对病菌入侵的反应除发生过敏性坏死反应外,还产生了防卫反应结构物质,但此物质明显比抗病品种的少。因此认为慢锈性可能与小种专化抗锈性具有相似的机制,只是强度较低。     

小麦高温抗锈品种与条锈菌互作的超微结构研究

 用典型小麦高温抗锈性品种作试材 ,研究了它们与条锈菌互作的超微结构。结果表明 ,高温抗锈性的表达使病菌和寄主叶肉细胞超微结构都发生明显的变化 ,形成了侵染诱导的防卫结构和物质。条锈病菌菌丝被抑制 ,细胞器泡囊化 ,迅速解体。吸器母细胞和吸器发育受阻 ,畸形 ,坏死。吸器外质膜皱褶 ,电子致密度加深 ,并出现孔洞。寄主叶肉细胞的膜系统明显病变 ,细胞器解体 ,细胞质凝聚 ,质膜内陷 ,最终整个细胞坏死解体。除了上述典型的过敏性坏死反应特征以外 ,寄主细胞还产生了细胞壁防御结构和次生物质。在讨论中比较了高温抗病性品种防卫反应与普通低反应型抗病性的异同。     

河北省小麦品种与河北省小麦叶锈菌相互作用研究(二)

在1981—82年测定的基础上,将已测过毒力频率值比较高的品种去掉,保留毒力频率值较低的品种,另加上待测的新品种共48个,用1983年从河北省及北京、天津市采集的叶锈菌株208个进行测定,证明河北省目前大面积推广的小麦品种如科遗4号、石家庄54,衡水6404、郑州3号、冀麦9号、衡水714、济南矮6、品三九、昌乐5号、京引39、科凡51等毒力频率值都较高,达93.7—99.5％,严重感染叶锈病。抗叶锈性较好的品种有丰抗2号、丰抗10号、方秃头,毒力频率值为16.4—23.0％。区试品种中毒力频率值多教较低,如Ns—2574,80—5072,4001,冀麦10号,78—4020,乐亭1185等品种,毒力频率值为2.8—30.7％,区试品种中毒力频率值高的有75005、79—4024,分别为81.5和88.9％,属感病类型不宜推广。将河北省7个较抗叶锈病的品种与河北省208个叶锈菌株的相互关系用毒性公式表示,可以分析两个以上的品种同时对叶锈菌表现抵抗的联合反应。     

不同低反应型抗锈单基因系与小麦叶锈菌互作的组织病理学比较研究

用荧光显微技术和微分干涉技术比较研究了３种不同低反应型抗锈单基因系与小麦叶锈菌互作的组织病理学表现。近免疫单基因系Ｌｒ９呈现为早期过敏性坏死反应无菌丝同步坏死型;高抗单基因系Ｌｒ２９呈现为早期过敏性坏死反应有菌丝同步坏死型;中抗单基因系Ｌｒ２７呈现为非亲和性反应的延迟表达型。以上结果证明不同类型的低反应型组合寄主细胞坏死的起始时间和发生速度以及菌丝体扩展、吸器母细胞和吸器形成的受抑时间和受抑程度有明显差异。     

利用VIGS技术分析TcLr19中TaSTKC8基因的抗叶锈性功能

为明确抗叶锈病相关基因在抗叶锈性中的作用,本研究以小麦叶锈菌诱导的TcLr19为研究对象,利用病毒介导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)技术对前期克隆得的TaSTKC8基因进行了初步的功能分析,结果显示TaSTKC8部分基因沉默后,反应型由"0"变为"X";组织学观察显示接种叶锈菌120h,寄主组织中虽然出现了坏死反应,但有大量菌丝的生长,说明TaSTKC8基因参与了TcLr19对小麦叶锈菌THTS的抗病反应。     

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。     

Seedling and adult plant resistance to leaf rust in 46 Chinese bread wheat landraces and 39 wheat lines with known Lr genes

Wheat leaf rust,caused by Puccinia triticina(Pt),is an important foliar disease that has an important influence on wheat yield.The most economic,safe and effective way to control the disease is growing resistant cultivars.In the present study,a total of 46 wheat landraces and 34 wheat lines with known Lr(leaf rust resistance)genes were inoculated with 16Pt pathotypes for postulating seedling resistance gene(s)in the greenhouse.These cultivars and five wheat differential lines with adult plant resistance(APR)genes(Lr12,Lr22b,Lr34,Lr35 and Lr37)were also evaluated for identification of slow rusting resistance in the field trials in Baoding,Hebei Province of China in the 2014–2015 and 2015–2016 cropping seasons.Furthermore,10 functional molecular markers closely linked to 10 known Lr genes were used to detect all the wheat genotypes.Results showed that most of the landraces were susceptible to most of the Pt pathotypes at seedling stage.Nonetheless,Lr1 was detected only in Hongtangliangmai.The field experimental test of the two environments showed that 38 landraces showed slow rusting resistance.Seven cultivars possessed Lr34 but none of the landraces contained Lr37 and Lr46.Lr genes namely,Lr9,Lr19,Lr24,Lr28,Lr29,Lr47,Lr51 and Lr53 were effective at the whole plant stage.Lr18,Lr36 and Lr45 had lost resistance to part of pathotypes at the seedling stage but showed high resistance at the adult plant stage.Lr34 as a slowing rusting gene showed good resistance in the field.Four race-specific APR genes Lr12,Lr13,Lr35 and Lr37 conferred good resistance in the field experiments.Seven race-specific genes,Lr2b,Lr2c,Lr11,Lr16,Lr26,Lr33 and LrB had lost resistance.The 38 landraces showed slow rusting resistance to wheat leaf rust can be used as resistance resources for wheat resistance breeding in China.     

小麦抗叶锈基因Lr44的AFLP分子标记

利用AFLP技术借助于小麦抗叶锈近等基因系和TcLr44×ThatcherF2代分离群体材料,获得4个Lr44的分子标记,分别为Paag:Mcta300,Paac:Mcgt85,Paag:Mcta395和Paac:Mcgt90,与目的基因的遗传距离分别为0 01cM、1 1cM、3cM、2 2cM和2 8cM,为分子辅助育种、构建密集的遗传图谱、克隆Lr44以及研究基因编码特性等奠定基础。     

21个小麦品种(系)抗叶锈性基因推导

选用１７个小麦叶锈菌菌系对１９９９扑河北省使用的２１个小麦品种（系）进行了抗叶锈性基因的推导。通过与２１个抗叶锈单基因系的反应型比较,鉴定出Ｌｒ１、Ｌｒ１４ａ、Ｌｒ２６和Ｌｒ３７等４个抗叶锈基因。８９０４含有Ｌｒ１;５１０８和４１８５可能含有Ｌｒ１或含与Ｌｒ１不同的抗性基因;中麦９号含有Ｌｒ１４ａ及其它抗性基因;８４２５１、邯郸４５６４、７１－３、梁麦２、７１１８－８、８５９－３４、８５９－３９和矮三共８个品种（系）含有Ｌｒ２６抗性基因;２６３１、北农８、鲁麦２３、高优５０３、９７－１１、益麦１含有与供试的已知基因不同的抗性基因;冀麦３８、京３８和３１８１没有鉴定出抗叶锈基因。     

Identification of leaf rust resistance genes in common wheat varieties from China and foreign countries

Wheat leaf rust, triggered by Puccinia triticina Eriks(Pt), is among the most important diseases of wheat worldwide. Deploying resistant varieties against leaf rust is the most effective, environmentally-friendly and economic way to control the disease. In the present study, 66 wheat varieties form China and foreign countries were tested with 17 Pt races for gene postulation during the seedling stage in the greenhouse. All the varieties were also planted to identify slow rusting responses to leaf rust at the adult plant stage in Baoding and Zhoukou field trials during the 2016/2017 to 2017/2018 cropping seasons. Moreover, 12 closely linked molecular markers to known leaf rust resistance(Lr) genes were used for assessing all the varieties. The results of both gene postulation and molecular marker identification showed that a total of eight Lr genes, Lr1, Lr10, Lr17, Lr20, Lr26, Lr34, Lr37 and Lr46, either singly or in combination were detected in 32 varieties. Known Lr genes were not identified in the remaining 34 varieties. Seventeen varieties were found to have slow rusting resistance. The resistance sources identified in this study can be used as resources for resistance against leaf rust in wheat breeding programs in China and the respective foreign countries.     

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。     

150个小麦品种（系）抗叶锈基因Lr35分子鉴定

小麦抗叶锈基因Lr35是成株抗性基因,在二叶期即表现连续抗性,被认为是有用的抗病资源。本研究利用以PCR为基础的STS、SCAR分子标记技术,对150个小麦品种(系)进行了分析,检测出8个小麦品种(6068,白蚰包,中麦9,早洋,碧玛1号,小偃7631,东方红3号和Madsen)含有Lr35基因。结合室内接种鉴定技术 (叶锈菌株为对Lr35无毒力的99-8-11-5),结果表明,这8个小麦品种虽在分子水平上含有Lr35基因,但在侵染类型上具有一定差异,其中东方红3号表现对菌株的亲和性。