2017年我国小麦条锈病流行大尺度时空动态分析

2017年小麦条锈病在我国大范围流行,为明确大流行年份小麦条锈病时空动态,本研究通过在全国小麦主产省区定期调查小麦条锈病发生情况,并在总结2017年我国小麦条锈病流行特点的基础上,分析了小麦条锈病在县域水平随时间发展及其在空间上的分布和动态。结果表明,2017年小麦条锈病在我国黄淮海麦区大范围流行,发生面积达555.66万hm²,主要发生麦区平均病叶率为2.70%~40.00%、病害严重度为7.6%~45.2%、病害扩散速率为0.007~0.140;病害发生范围波及全国18个省（区、市）866个县,向北扩散至北纬41°的内蒙古五原县,向东扩散至东经121°的山东省烟台市和威海市。     

小麦条锈病越夏过程的模拟研究

 以小麦条锈病大区流行模型PANCRIN为基础,按小麦成熟期和地理位置分区,加上有关越夏的各种参量,用于越夏过程的模拟。模拟试验结果确认和深化了如下认识:除周年麦外,任何单一成熟期的麦区都不能起越夏作用,必须生育末期植株和自生苗有交叠的双区组合才能实现越夏作用。春麦在越夏上直接作用不大;越夏作用大小主要取决于双区面积、成熟期交叠情况、当地流行速率和距承受其菌源的地区的远近。只要夏季最热一旬旬均温<22℃,上述交叠时期越早,越夏率就越高;完整的越夏过程包括菌源准备-越夏-后继增殖,陇东早播冬麦区的后继增殖对黄淮江汉冬麦发病可能有重要作用;越夏区停种的大区防治效果要受多种因素影响,欲获得良好效果,停种率要达95%以上。越夏区的分布和面积需要进一步查清,特别要注意允许条锈菌越夏的海拔下限是会随年份夏季气候变化而上下浮动的。在更全面地澄清了这些问题的基础上再设计和试行停种试验,是较为稳妥的。     

条锈菌侵染对小麦光合作用和呼吸作用速率的影响

 小麦幼苗叶片受到条锈菌侵染后,净光合速率降低,显症和产孢以后剧烈下降,变化幅度可达健株正常值的50%左右。病株光呼吸速率和暗呼吸速率在侵染初期略有降低,显症和产孢以后急剧上升,光呼吸速率升高幅度可达健株正常值的60-70%,暗呼吸速率可比健株升高1.6-1.7倍以上。随着小麦和条锈菌两者亲和性的增强,上述变化起始略晚,但变化幅度增大。文中讨论了上述病理学变化的意义。     

5个持久抗条锈病小麦品种的抗性组分和遗传距离的研究

 小麦数量抗病品种Aquileja(AQ)、Libellula(LB)、Luke(LK)、Nugaines(NG)和咸农4号(XN)具有持久抗条锈病特点,本文对这5个品种的抗性组分及它们之间的遗传距离进行了研究,以铭贤169(MX)为感病对照品种。苗期室内抗性组分试验表明:LB、XN、AQ 3个品种与LK、NG 2个品种相比,前者的气孔下泡囊密度低于后者;前者的菌落长度短于后者。其中AQ和XN的吸器密度低于LK和NG而高于LB;LK和NG的气孔下泡囊密度甚至高于感病对照品种MX。田间抗性组分试验表明:5个数量抗病品种AQ、LB、LK、NG和XN的反应型(IT)、严重度(DS)、病情发展曲线下面积(AUDPC)和病斑长度(LL)值均低于感病对照品种MX;数量抗病品种AQ、LB、LK、NG、XN之间相比,AQ的IT值最高而LB最低;NG的DS和AUDPC值最高而LB最低;AQ、NG和XN的LL值高于LB和LK;AQ的病斑密度值低于NG和LK而高于XN和LB。由此可见,LK和NG没有抗侵入能力而在成株期具有抗扩展能力,LB、AQ和XN除了具有抗扩展能力外,还具有降低侵入频率能力。基于SSR DNA指纹数据的聚类分析,AQ与LB为同一类,NG与XN为同一类,LK单独为一类。由此推测,AQ或LB与其它3个数量抗病品种之间杂交的后代中可能会出现性状超亲分离,本实验室报道的AQ/NG杂交组合的结果证明了这一点。本文为进一步的抗病遗传育种工作提供了有用信息。     

小麦条锈病菌致病类型G22-83及流行小种CYR32和CYR33在四川省小麦品种(系)上寄生适合度的测定及分析

为了解致病类型G22-83及流行小种CYR32和CYR33对四川省近年小麦生产品种和后备品种的寄生适合度,在田间分别将致病类型G22-83、流行小种CYR32和CYR33接种于四川省109个小麦品种(系),采用综合病情指数法测定3个供试菌株的相对寄生适合度。结果显示,致病类型G22-83、流行小种CYR32和CYR33的平均寄生适合度分别为0.1930、0.0560和0.0379,且前者显著高于后两者;流行小种CYR32和CYR33的平均相对寄生适合度有差异,但是差异不显著。致病类型G22-83、流行小种CYR32和CYR33在四川省109个小麦品种(系)上相对寄生适合度的中位数分别为0.0626、0.0000和0.0000,前者在四川省109个小麦品种(系)上相对寄生适合度的平均水平和波动程度均高于后两者。致病类型G22-83在四川省小麦生产品种和后备品种上的寄生适合度较高,在今后一段时间内可能成为该地区小麦条锈菌的优势菌系。     

小麦新抗源一粒葡抗条锈病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,系统研究了小麦新抗源一粒葡抗小麦条锈病的组织学和超微结构特征。结果表明:相对于感病品种铭贤169,一粒葡对条锈菌的侵染,在组织学和超微结构上均表现出明显的抗性特征。在组织学水平,表现为菌丝生长受抑,菌落发育延迟或败育,吸器母细胞和吸器数目明显减少;同时,侵染点的寄主细胞表现出不同程度的过敏性坏死症状。电镜观察发现,在一粒葡和感病品种中,条锈菌均可由芽管顶端直接进入或通过形成附着胞进入小麦气孔。其后,在一粒葡上,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,表现为原生质染色逐渐加深,液泡增多变大,逐渐消解原生质;胞间菌丝、吸器母细胞细胞壁不规则增厚;胞间菌丝线粒体肿胀,数目增多,逐渐解体;吸器母细胞细胞质逐渐空泡化后丧失其生理功能;吸器外质膜皱褶;吸器外间质加宽并有丝状或颗粒状物质形成,吸器体壁逐渐消解出现孔洞,吸器体最终畸形坏死。同时,寄主细胞产生一系列显著的结构防卫反应:形成胞壁沉积物、乳突、吸器鞘等结构,以及发生坏死,阻碍并抑制病菌的发育及扩展。     

种衣剂17号包衣对小麦条锈菌影响的组织病理学研究

种衣剂１７号内含三唑醇等杀菌剂和其它化学成分，小麦种子用种衣剂包衣，出苗后一叶期接咱小麦条锈菌毒性小种，采用荧光染色技术和整叶透明技术，研究了种衣剂１７号对条锈菌在寄主内发育的影响。观察结果表明，该种衣剂对对叶表的夏孢子萌发和芽管入侵无明显影响，但可使菌丝扩展和菌丝分枝严重受抑，吸器母细胞和吸器形成的数目减少，每一侵染点的吸器一般不超过２个，并且对吸器具有致畸作用。在多数侵染点内可观察到寄主细胞坏     

2010-2012年甘肃省小麦条锈病菌生理小种变化动态监测

小麦条锈菌新小种的产生并成为优势小种是造成品种抗锈性丧失及历次条锈病大流行的先决因素。为了系统监测小麦条锈菌生理小种的变异,对2010-2012年采自甘肃省28个县（市）的1 008份小麦条锈菌标样进行了鉴定。结果表明：2010、2011和2012年分别监测到30、23和25个生理小种和致病类型,优势小种仍为CYR33和CYR32,其中CYR33出现频率分别为19.06%、29.88%和16.29%;CYR32出现频率分别为24.49%、16.69%和30.57%;其次为2010年首次监测到的感染‘贵农22’的新致病类型G22-9,其出现频率分别为2.81%、7.99 %和10.86%,在2012年已上升为继CYR33和CYR32之后的第三位小种类型;同时在2011年监测到新致病类型G22-14,其出现频率也较高,分别为7.40%和2.57%。感染‘贵农22’新菌系的出现及扩展,标志着我国小麦条锈菌群体结构又一次发生重大变异,应引起育种和推广部门的高度重视。     

小麦条锈菌中国鉴别寄主阿夫的抗条锈病基因单体分析

应用单体分析技术,用2E16单孢菌系对小麦条锈菌中国鉴别寄主阿夫进行抗条锈病主效基因分析及染色体定位。结果表明,阿夫对2E16菌系的抗性是由1对显性抗条锈基因控制,未发现其中含有与Sonalike相同的抗条锈病基因,确认阿夫中除含YrA外至少还含有1对未知的显性抗条锈病基因,并将其定位在3B染色体上,暂定名为YrFun。     

小麦条锈菌、叶锈菌和白粉菌混合侵染对病斑扩展的影响

 小麦条锈病、叶锈病和白粉病是小麦主要的叶部病害,它柄在侵染特点、发病规律及危害特性等方面均有许多相似之处。     

Application of pathogen surveys,disease nurseries and varietal resistance characteristics in an IPM approach for the control of wheat yellow rust

The present paper presents the rationale for the use of pathogen surveys, inoculated and non-inoculated disease nurseries and varietal resistance characteristics in an integrated approach to control wheat yellow rust in Denmark. The non-inoculated disease observation plots, which gave valuable information about yellow rust at the year, site and variety level, served as the primary sample source for the pathogen survey revealing pathogen virulence dynamics. This survey was also the main source for isolates of new pathotypes, a prerequisite for the assessment of the resistance characteristics of varieties and breeding lines in inoculated nurseries, and the postulation of race-specific resistance genes. A simple grouping of varieties into four categories with respect to resistance to the current yellow rust population proved robust, and this grouping was used as a determinant in a web-based decision support system for pesticide applications in cereals, Crop Protection On-line (CPO). The interplay between the different research and survey activities in the integrated pest management (IPM) approach demonstrated the need for a coherent and long-term involvement at all stages from plant breeding to the official variety approval system, extension service and research in disease epidemiology and resistance genetics.     

云南小麦条锈菌群体对18个抗条锈近等基因系的毒性分析

为监测云南省小麦条锈菌群体毒性及小麦抗条锈基因的有效性动态,2016年采用18个抗条锈近等基因系鉴别寄主对云南省9个州市的136个小麦条锈菌株进行毒性分析,并按八进制法对小种进行命名。结果表明,云南省小麦条锈菌群体毒性丰富,共鉴定出64个小种类型,其中居于前2位的小种是550273和550073,出现频率分别为28.68%和11.76%,是本年度优势小种;其它小种出现频率均在4.41%以下,为次要小种。条锈菌群体对Yr5、Yr10、Yr15、Yr32四个抗条锈基因的毒力频率均为0,对Yr24、Yr Tr1、Yr8、Yr17四个抗条锈基因的毒力频率在0.74%~11.76%之间,表明这8个基因是云南省当前有效的抗条锈基因;对Yr27的毒力频率为52.94%,对Yr1、Yr6、Yr7、Yr9、Yr43、Yr44、Yr SP、Yr Exp2、Yr Tye九个抗条锈基因的毒力频率为77.94%~91.91%,表明这10个抗条锈基因的抗性已减缓或丧失,说明这些基因在云南省已失效。     

潜育期小麦条锈菌的高光谱定性识别

小麦条锈病的发生流行严重影响小麦的生产安全,其早期的监测预警对病害发生的防控具有重要作用。本研究利用Hand Held 2地物光谱仪获取不同浓度小麦条锈菌胁迫下的潜育期小麦冠层高光谱数据,基于定性偏最小二乘(discriminant partial least squares,DPLS)、人工神经网络(artificial neural networks,ANN)和支持向量机(support vector machine,SVM)3种方法建立识别潜育期小麦条锈菌的模型,并分析接菌间隔日、建模比及光谱特征的差异对模型效果的影响。结果显示,在全波段(325~1 075 nm)建模,SVM识别效果优于ANN,而ANN优于DPLS,其中以一阶导数为光谱特征所建模型识别效果最优,在不同建模比下其识别准确率均可达到100.00%。     

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。     

中国小麦条锈病菌CYR32和CYR33的毒性及基因型多样性

为明确我国小麦条锈病菌当前主要流行生理小种CYR32和CYR33的毒性及基因型特征,从全国11个省(区)随机选取29个CYR32菌株和39个CYR33菌株,利用近等基因系及辅助鉴别寄主对其进行毒性鉴定,利用SSR分子标记技术对其进行基因型分析,并对其进行聚类分析。结果显示,CYR32和CYR33菌系各有17种毒性表型,而且在抗病基因Yr2、Yr17、Yr27、Yr32、Yr43、Yr Sp、Yr Exp2、Yr28、Yr V23上都发生了毒性分化,CYR32和CYR33菌系的多样性指数分别为0.089、0.097;CYR32和CYR33菌系的香农信息指数均值分别为0.44和0.45;当相似性系数为0.93时,CYR32和CYR33菌系分别被聚为5个和8个毒性类群;当相似性系数为0.84时,CYR32和CYR33菌系分别被聚为10个和16个基因型类群。表明在中国鉴别寄主上具有相同毒性谱特征的CYR32和CYR33菌系在近等基因和SSR分子标记中发生了不同程度的毒性和基因型分化。     

Germination and appressorium formation of wheat leaf rust on susceptible,partially resistant and resistant wheat seedlings and on seedlings of other Gramineae

Germination and appressorium formation of wheat leaf rust urediospores were studied in two experiments. No consistent differences could be detected between 11 genotypes of wheat (Triticum aestivum), two of barley, one ofTriticum dicoccum, one ofT. dicoccoides, one ofT. boeoticum and one ofAegilops squarrosa. Host genotypes and non-hosts gave similar results, suggesting that the phases before penetration of the host leaf are not affected by the resistance mechanisms operating in hosts and non-host genotypes.Samenvatting Kieming en de vorming van appressoria is bestudeerd in twee experimenten. Er zijn geen systematische verschillen waargenomen tussen 11 genotypen van tarwe, twee van gerst, een vanTriticum dicoccum, een vanT. dicoccoides, een vanT. boeoticum en een vanAegilops squarrosa. Waard en niet-waard genotypen gaven overeenkomstige resultaten, dit suggereert dat de fasen voor penetratie van het gastheerblad niet beïnvloed worden door de resistentiemechanismen werkzaam in waard en niet-waard.     

Effect of plot geometry on epidemic velocity of wheat yellow rust

The size and shape of field plots can impact on both the cost and outcome of epidemiological experiments. In previous studies, epidemic velocity of yellow rust (caused by Puccinia striiformis f.sp. tritici ) on wheat ( Triticum aestivum ) has been examined in long, narrow plots (6·1 m by 73–171 m). The present study compares spread in square, 61 × 61 m plots versus narrow, 6·1 × 61 m plots at two locations. The objective was to test whether plot shape has a substantial impact on spatiotemporal spread of yellow rust. Velocity increased curvilinearly with time for both plot shapes and at both locations. Curves of epidemic velocity versus time were nearly identical in square versus narrow plots in both the upwind and downwind directions. Contrary to expectation based on simulations, the results did not indicate faster disease spread in square plots, though the plot sizes studied may be beyond that at which there is a rapid change of disease increase with increasing plot area. Velocity also increased curvilinearly in all eight compass directions of the square plots. Results indicate that narrow plots, which are substantially less costly than equidimensional plots, may be justified for studying the spatiotemporal spread of wheat yellow rust and other diseases with similar epidemiological characteristics.     

小麦条锈菌中国鉴别寄主阿勃抗条锈病基因遗传分析

阿勃是中国小麦条锈菌重要鉴别寄主之一,该研究采用经典遗传分析、单体分析等方法,通过不同条锈菌系鉴定,系统分析了阿勃抗条锈性的遗传基础及抗性特点.结果表明,在常温条件下,阿勃在苗期对中国小麦条锈菌系水源致病类型1(Su-1)和印度菌系79009的抗性均由2对抗条锈病基因控制,属细胞核遗传,抗79009茵系的2对基因分别定位在3B和7B染色体上,是与已知抗条锈病基因不同的未知新基因,分别暂定名为YrAbb1和YrAbb2.