甘肃、青海地区小麦条锈菌监测及群体遗传多样性分析

【目的】了解甘肃和青海小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）春季流行传播路线、群体遗传多样性和生殖模式,明确春季流行期两省小麦条锈菌的传播关系及菌源交流规律,进而为两省小麦条锈病的预测预报、确定越夏初始菌源来源和有效治理提供理论依据。【方法】选择条锈病常发生的地区作为调查和研究区域。甘肃省4个试验点：陇南市文县、陇东平凉市崆峒区、中部麦区定西市临洮县、临夏州临夏县;青海省2个试验点：西宁市城北区、海东市互助县。2017年秋季,在甘肃和青海省6个试验点内根据当地小麦播种适期依次种植82份变异观察圃材料。2018年4—8月,对试验点82份变异观察圃材料进行田间病害调查,并采集到551份小麦条锈菌标样,使用15对引物进行SSR分子标记分析。利用GenAlEx和POPPR v2.5.0软件对数据进行相关分析, 不显著的rbarD值表示连锁平衡,用于推断群体是否发生有性重组。【结果】82份变异观察圃材料在甘肃地区发病比青海地区严重。15对引物组合共扩增出81个位点,每对引物组合产生的多态性位点为2—12个。551份样本克隆矫正后,共鉴定出505个多位点基因型（MLG）,其中仅有32个MLG被克隆并进行了2—6次重新采样。甘肃和青海群体总的基因型多样性（G=0.917）较高,其中,甘肃平凉群体的最高,青海互助群体次之,甘肃临洮群体最低。小麦条锈菌的遗传变异主要在各群体内部个体之间。春季流行期,菌源在各群体之间交流频繁,青海东部（互助和西宁）群体与甘肃（平凉和临夏）群体之间的基因流高于青海（互助和西宁）群体与甘肃文县群体之间的基因流。最小时空网络图（MSN）和非参数主成分分析（DAPC）表明青海互助和西宁的群体与来自于甘肃平凉和临夏的群体之间菌源关系最密切,差异最小;与临洮群体遗传距离相对较远且临洮群体相对独立;文县群体则是一个完全独立的群体,与其他5个群体之间的差异最大。连锁不平衡分析表明,甘肃文县、临夏和青海西宁群体存在不显著的rbarD值表示连锁平衡,是有性生殖群体,其中文县群体（rbarD=0.0139,P=0.186）显示出明显的有性重组特征。【结论】小麦条锈病春季流行期,甘肃地区与青海东部地区的传播路线以甘肃平凉、临夏到青海的传播为主,甘肃文县到青海的传播为辅。甘肃文县、临夏和青海西宁3个群体存在有性生殖现象,对甘肃、青海地区条锈菌丰富的遗传多样性的形成具有一定作用。     

小麦条锈菌夏孢子在不同温度下离体处理后的致病力研究

以小麦条锈菌高感品种铭贤169为试验材料,设置了-50、-45、-40、-35、-30、-25、-20℃7个不同温度梯度,研究了小麦条锈菌夏孢子离体处理后的致病力。结果表明,在-35~-20℃低温下,条锈菌夏孢子可存活10 d,接种寄主小麦后病叶率2.36%~74.39%,平均严重度0.13%~4.21%;-40℃下可存活8 d,病叶率1.23%~2.78%,平均严重度0.01%~0.29%;-50℃下可存活6 d,病叶率1.04%~1.39%,平均严重度0.01%~0.17%。随着处理温度的降低,夏孢子致病力逐渐下降。在相同温度下,随着夏孢子离体处理时间的延长,致病力亦呈逐渐下降趋势。     

16份四川小麦生产品种在甘肃陇南抗条锈性表现

小麦条锈病我国小麦生产上的最主要的病害,种植抗病品种是防治该病最经济有效环保的措施。2014—2017年,先后对16份四川省小麦生产品种在甘肃陇南不同生态区的甘谷试验站和汪川良种场两地进行自然诱发鉴定,评价其抗病性。结果发现,所有供试品种均表现感病,川农10号等5份材料具有慢条锈性。     

小麦条锈病菌新菌系G22-9(CYR34)和G22-14流行趋势预测

为预测小麦条锈病菌新菌系G22-9(CYR34)和G22-14的未来流行趋势,科学指导小麦抗病育种及条锈病治理,采用常规鉴定法于2009—2016年对甘肃省2 330份小麦条锈病菌标样进行了生理小种鉴定及消长动态监测,并对G22-9(CYR34)和G22-14的致病性及寄生适合度进行了测定。结果发现:新菌系G22-9(CYR34)和G22-14在甘肃省的出现频率加快,已从2009年的0分别上升到2016年的34.85%和6.43%,其中G22-9(CYR34)已发展为甘肃省第1位流行生理小种。与主流生理小种CYR32和CYR33相比较,G22-9(CYR34)和G22-14具有毒性谱宽、致病力强、寄生适合度高、哺育品种多等特点。建议在甘肃省特别是小麦条锈病常发易变区的陇南麦区,针对新菌系的出现,及时调整小麦品种布局及育种目标,以持续控制条锈病的发生流行。     

6种杀菌剂对小麦散黑穗的防治效果

2019年在民乐县选用6种化学杀菌剂,进行了防治小麦散黑穗病拌种田间试验。结果表明,供试药剂拌种对小麦出苗安全。其中5%己唑醇微乳剂和80%戊唑醇可湿性粉剂对小麦散黑穗的防效相对较好,分别为92.01%、90.15%,较不拌种对照分别增产10.44%、9.84%,具有较好的控病、增产作用,值得在生产中进一步推广应用。     

331份四川小麦品种(系)在甘肃陇南抗条锈性表现及利用价值

2014年-2017年度先后对331份四川省小麦生产品种(系)在温室进行苗期人工接种条锈菌混合菌鉴定和甘谷试验站大田成株期分别接种CYR32、CYR33、CYR34、G22-14、中4-1和混合菌鉴定,同时在甘谷试验站和汪川良种场两地进行自然诱发鉴定。结果发现:在人工接种条件下,苗期、成株期表现抗病的分别有‘XK201465’等36份和‘XK20132’等72份材料,分别占10.88%和21.75%;有‘XK62483’等11份材料全生育期表现抗病,占3.32%;两地三年自然诱发鉴定发现,仅有‘XK20132’等5份材料在两地均表现抗病,有‘川农17’等30份材料具有慢条锈性。对供鉴材料在甘肃陇南的利用前景进行了分析。     

甘肃中部及周边地区小麦条锈菌种群的遗传结构分析

为明确甘肃中部与周边地区小麦条锈菌种群的遗传结构及关系,利用SSR分子标记技术对采自甘肃、陕南、青海及新疆等7个地区共369份小麦条锈病菌标样的群体遗传结构进行了分析。结果表明,小麦条锈菌群体Nei’s基因多样性指数为0.39、Shannon信息指数为0.57,各地区条锈菌群体遗传多样性较为丰富,且在不同地区之间存在明显差异,7个条锈菌群体中以天水种群的遗传多样性相对较高,其Nei’s基因多样性指数为0.42、Shannon信息指数为0.61。该地区小麦条锈菌群体间和群体内都存在着一定的遗传分化,群体间遗传变异占总变异的2.24%,群体内遗传变异占总变异的97.76%。表明甘肃中部及周边地区小麦条锈菌群体存在一定的遗传分化,但遗传变异主要发生在群体内部;甘肃中部、陇南及陕南3地的小麦条锈菌种群遗传相似度较高,菌源交流密切。     

甘肃省小麦白粉菌群体毒性及小麦品种苗期抗白粉病性分析

由Blumeria graminis f.sp.tritici引起的小麦白粉病是危害甘肃省小麦安全生产的重要病害之一,分析病原菌毒性结构和抗病基因有效性对于指导白粉病的有效控制具有重要意义。2013年对甘肃省小麦白粉菌群体进行毒性分析结果表明,91个供试菌系中,对Pm1、Pm2、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3d、Pm3e、Pm3f、Pm4a、Pm4b、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm19、Pm33、Pm5+Pm6、Pm4+Pm8、Pm4b+Pm5b和PmEra的毒力频率达到70%以上,已无利用价值;对Pm13、Pm16、Pm21和Pm24的毒性频率在15%以下,尚可利用。选用甘肃省不同毒性谱的单孢堆菌系,对35个甘肃省及国内生产品种(系)进行苗期致病性测定,发现仅有‘绵麦37’具有优异抗病性。供试白粉菌系对‘定西40号’等22个品种(系)的毒性频率达到60%以上,甘肃省及中国生产品种中,苗期抗病品种(系)匮乏。     

冬小麦品种‘兰天23号’苗期抗条锈性遗传分析

2014年在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州温室,进行了‘兰天23号’/‘铭贤169’组合的亲本及其F1、F2、BC1代对条锈菌主要流行小种CYR32、CYR33及新菌系G22-9的遗传分析。结果表明,接种CYR33,F2代植株抗感分离比为144R∶54S,符合3R∶1S的理论比值;接种CYR32,F2代植株抗感分离比为62R∶22S,符合3R∶1S的理论比值;接种G22-9,F2代植株抗感分离比为85R∶24S,符合3R∶1S的理论比值;F1代植株对供试菌系均表现免疫,BC1代植株抗感分离比均符合1R∶1S的理论比值,表明‘兰天23号’对3个供试条锈菌系的抗病性均由1对显性抗性基因控制。通过系谱分析推知,该抗病基因来源于抗病亲本‘SXAF4-7’。     

中国小麦条锈菌条中34号的发现及其致病特性

小麦条锈菌贵农22致病类型9(简称G22-9)2009年首次在四川省仪陇县的小麦品种川麦42上检测到,目前已扩展至全国9省65县(市、区)。其出现频率从2009年的0.11%逐年上升至2015年的10.56%。从其毒性基因谱、对生产品种的致病性以及近年来的出现频率和分布范围衡量,预测其在今后一段时间内将成为我国小麦条锈菌的主要优势小种。2016年经全国小麦锈病和白粉病研究协作组会商决定,将G22-9致病类型正式命名为条中34号。条中34号小种的出现和近年来的持续发展对我国小麦条锈病的发生流行以及抗病育种产生重要影响,对小麦安全生产构成一定威胁。今后应加强对该小种动态监测和抗病育种的预见性,及早调整品种布局,采取作物结构调整和药剂包衣(或拌种)等预防与控制措施,降低病害流行风险,保障小麦生产安全。