小麦条锈菌毒性新菌系研究初报

从田间采集的标样中,首次分离到对具抗病基因(Yr3b、4b)的小麦品种Hybrid4b有稳定毒力的条锈菌菌系。该菌系毒性基因谱宽于条中29号,其致病范围比当前流行小种更广泛,对我国的重要生产品种和主要抗源有较强的苗期和成株期致病性。建议加强对毒性新菌系流行预测研究。     

中国小麦条锈菌主要流行菌系的寄生适合度研究

 为了预测我国未来小麦条锈菌的优势种群,本研究采用抗性组分法测定了我国条锈菌主要流行菌系的寄生适合度。结果表明:决定我国小麦条锈菌最重要的寄生适合度属性为条锈菌的产孢能力(繁殖力),其次为条锈菌的侵染能力,再次为扩展能力;建立了小麦条锈菌寄生适合度属性3个主成份的数学模型;在供试的菌系中,Su11-4、Su11-14和CY32相对寄生适合度较高,已经成为我国目前小麦条锈菌的优势小种(类型);CY31由于其寄生适合度较低,出现频率逐年下降,已成为次要小种,感染"中四"苗期的新菌系T4类型,由于其寄生适合度低,也不会成为今后一个时期的流行小种。     

小麦条锈菌水源11类群的RAPD分析及SCAR标记的建立

鉴于水源11类群近年来一直处于优势地位,为简化其检测手段,本研究利用RAPD技术对该类群的8个主要致病类型进行了多态性分析,以寻找其中主要流行类型的特异性分子标记。结果如下:共筛选出10个碱基随机引物190条,其中94条可得到稳定清晰的扩增图谱,用该94条引物进行RAPD分析,发现各致病类型间遗传变异丰富;以引物S1410扩增得到了水源11-4的特异性DNA条带;以引物S1412和S1304扩增得到了水源11-14的特异性DNA条带;对引物S1304扩增得到的特异性DNA条带回收、克隆和测序,设计了1对19bp/18bp的引物,并成功地将其转化为对水源11-14特异的SCAR标记。以上结果表明,通过规模筛选来寻找小麦条锈菌生理小种的特异性DNA片段,并将其转化为稳定的SCAR标记,有可能建立起中国小麦条锈菌流行生理小种的快速分子鉴定体系。     

基于KASP技术的小麦条锈菌SNP分子标记开发与评价

为开发用于小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici群体遗传研究的竞争性等位基因特异性PCR-单核苷酸多态性(kompetitive allele specific PCR-single nucleotide polymorphism,KASPSNP)标记,以中国小麦条锈菌流行小种CYR32的基因组为参考,与美国小麦条锈菌流行小种PST78和印度小麦条锈菌流行小种38S102的基因组进行比对,根据比对到的SNP位点设计KASP-SNP引物,用64个中国小麦条锈菌标样对其进行筛选,同时用13对多态性引物组成的简单重复序列(sim‐ple sequence repeat,SSR)分子标记分析这64个标样,并利用Powermarker 3.25和Structure 2.3软件通过多态性指数和群体遗传结构分析来评价KASP-SNP和SSR两种分子标记。结果显示,共比对到29 929个SNP位点,设计出462对KASP-SNP引物,经64个中国小麦条锈菌标样筛选到43对多态性较好的引物,所开发的这43对KASP-SNP引物多态性信息含量指数平均为0.346,基因多样性指数平均为0.420,而SSR引物的2种指数分别为0.237和0.265,前者较后者分别高出46.0%和58.5%。2种标记结果的群体遗传结构分析可得到类似结果,最佳聚类数K值都为4,云南菌系是遗传结构相对最简单的菌系,湖北菌系是遗传结构相对最复杂的菌系,但个别菌株的遗传划分存在较大差异。表明本研究开发的KASP-SNP分子标记多态性较SSR分子标记更加丰富,具有较好的应用前景。     

感染“中四”小麦条锈菌T4新菌系的寄生适合度研究

 为预测T4新菌系在我国未来小麦条锈菌的流行趋势,本研究以高感品种铭贤169为试材,以我国条锈菌5个主要流行小种（菌系）CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、Su11-4为对照,采用主成分分析法测定了T4新菌系的寄生适合度。结果表明：在供试菌系范围内,决定其寄生适合度属性的3个主成分依次为条锈菌的侵染能力、扩展能力和产孢能力(繁殖力);通过建立数学模型计算供试菌系的侵染能力、扩展能力和产孢能力,结果表明：CYR33和CYR32相对寄生适合度较高,Su11-4的寄生适合度居中,CYR31及CYR29其寄生适合度较低,而感染“中四”苗期的新菌系T4,相对寄生适合度最低。结合该菌系对我国目前推广品种和后备品种致病性和毒性结果分析,该菌系在今后一段时间内不会成为我国小麦条锈菌的优势菌系。     

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。     

小麦条锈菌对三唑酮敏感性生测体系优化及其抗药性分子标记开发

条锈病是小麦上重要的真菌病害,严重威胁小麦的生产安全,施用杀菌剂是防治小麦条锈病的重要措施。三唑酮是防治条锈病的主要药剂,但长期单一、大规模使用三唑酮势必导致病原菌抗药性出现,由于小麦条锈菌是严格的专性寄生菌,目前测定条锈菌对杀菌剂的敏感性实验主要在活体小麦上进行,实验结果易受外界环境影响。本研究通过培养皿内离体小麦叶段培养,采取定量接种和软件读数的方法,对2021年西北核心越夏区60个小麦条锈菌菌株进行三唑酮敏感性测定,生测结果表明供试菌株平均EC₅₀值为0.543μg·mL^-1,抗性菌株7株,敏感菌株53株,11.67%的供试菌株对三唑酮具有低至中等水平抗性,分子标记结果与生测结果高度吻合。本研究通过优化三唑酮对条锈病防治效果的室内生测体系,使得结果更加稳定、重复性好,同时基于敏感/抗药菌株靶标基因序列分析开发了高通量的抗药性竞争性等位基因特异性PCR-单核苷酸多态性分子标记(KASP-SNP),旨在为防治小麦条锈病筛选高效杀菌剂,同时开展田间小麦条锈菌抗药性监测,了解抗药性分布及抗性水平,为小麦条锈菌抗药性综合治理提供科学依据。     

我国小麦条锈菌寄主范围的研究

 通过温室接种及在栽培草圃和野外进行调查,本研究证实我国小麦条锈菌禾草寄主共有11属62种,其中麦薲草(Elymus tangutorum (Nevski) Hand.-Mazz.)等22种禾草过去国内外尚未见报道可作为该菌的寄主;另外还有16种禾草为国内首次报道的小麦条锈菌寄主。
分小种接种的结果表明,同一禾草材料的感病性,因小种的不同而异;同一小种的致病性也因禾草材料的不同而有所差异。同种但不同来源的禾草材料,对小麦条锈菌的反应也是不尽相同的。     

一个与稻瘟病菌无毒基因AVR-Pik~m连锁的SCAR标记的分离

 本研究将以前在稻瘟病菌菌株S1522获得的与决定对水稻品种梅雨明无毒性的基因(AVR-Pik^m)相连锁的1个RAPD标记OPO12₁₀₀₀进行了克隆和鉴定。核苷酸序列测定与分析结果表明:OPO12₁₀₀₀的大小为946个碱基,不含有与已报道的稻瘟病菌Mg-SINE、Fosburry、Magyy、Grasshopper、Pot2以及Pot3等同源的重复序列。根据OPO12₁₀₀₀的核苷酸序列,设计了1对24个核苷酸的特异引物,对无毒表型亲本S1522和毒性表型亲本S159、无毒表型群体基因池、毒性表型基因池以及有性杂交后代108个菌株进行了PCR扩增,所有无毒表型的菌株均能特异性地扩增出1条与OPO12₁₀₀₀大小相同的DNA条带,而毒性表型的菌株除5个重组个体外,均不能扩增出这条特异带。此结果表明,与稻瘟病菌无毒基因AVR-Pik^m连锁的RAPD标记OPO12₁₀₀₀被成功地转化为SCAR标记,为进一步通过染色体步移克隆该无毒基因奠定了基础。     

小麦叶锈菌的特异性分子诊断检测技术

小麦叶锈病由Puccinia triticina引起,是我国小麦生产上的重要病害。本研究旨在建立小麦叶锈菌快速、准确的PCR诊断检测技术体系,用于病害精准测报和综合防控。以真菌β-微管蛋白基因的保守序列为引物,进行小麦锈菌gDNA的PCR比较分析,发现小麦叶锈菌具有长度为268bp的特异性DNA片段;序列分析后设计了2对专化性引物,成功获得检测灵敏度为5.00pg/μL模板DNA浓度水平的小麦叶锈菌种的特异性SCAR标记。对55个来自我国不同麦区的小麦叶锈菌标样以及其它麦类病原真菌的检测表明,该叶锈菌标记的检测可靠性达100%。人工接种条件下,叶锈菌侵染24h后,即可在小麦叶片内检测到该标记。     

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。     

条锈菌效应子Pst30抑制植物的胼胝质和活性氧积累

 条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst)导致的小麦条锈病严重威胁着我国的小麦生产安全。解析病菌的致病机理,对开发病害防控技术与策略具有重要的指导意义。研究发现效应子是病菌重要的致病因子,揭示效应子调控寄主免疫机制可加深对病菌的认知。本课题组前期在全基因组筛选条锈菌效应子中获得了一个候选效应子基因Pst30,该基因所编码的蛋白N-端含有分泌肽,无明显功能结构域。qRT-PCR分析显示Pst30在条锈菌侵染小麦后12 h诱导表达,72 h诱导表达至高峰。利用农杆菌侵染在烟草中瞬时表达Pst30^ΔSP-GFP融合蛋白,发现Pst30^ΔSP定位在细胞质。在烟草中瞬时表达该效应子能够显著抑制Bax诱导的细胞坏死。利用细菌的Ⅲ型分泌系统在小麦中瞬时表达Pst30,能够抑制荧光假单胞杆菌引起的胼胝质积累,导致由无毒性条锈菌小种CYR23引起的小麦过敏性坏死面积和活性氧积累减少,菌丝面积和长度增加。推测小麦条锈菌效应子Pst30可抑制寄主植物的PTI(PAMP-triggered immunity, PTI)和ETI(Effectors-triggered immunity, ETI),促进自身的侵染。     

小麦条锈菌转主寄主小檗(Berberis germanensis)的人工接种鉴定

正条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici),简称小麦条锈菌,是引起小麦条锈病(wheat stripe rust or yellow rust)的病原菌。近年通过人工室内接种证实小檗(Berberis spp.)是小麦条锈菌的转主寄主~([1]),由此揭示了小麦条锈菌是具有性、锈、夏、冬和担孢子5种孢子类型的全孢     

中国小麦条锈菌4个主要流行小种的寄生适合度

 以12个全国大面积种植的小麦生产品种和1个高感品种为试材,利用抗性组分法研究了中国小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)4个主要流行小种条中32号、条中31号、水源11-14和水源11-4的寄生适合度。因子分析结果表明,病害量是度量条锈菌生理小种寄生适合度最重要的参数,其次是夏孢子生活力、产孢能力、产孢面积、产孢期,由此提出寄生适合度=(产孢量×侵染概率×夏孢子堆密度×夏孢子萌发率)/潜育期。研究还发现,条中32号的寄生适合度最高,致病性最强,与目前该小种为优势小种的事实相符;水源11-14的寄生适合度较高,有较大的发展潜力,在抗病育种中应予以高度重视。     

应用HYSPLIT-4模式分析小麦条锈病菌远程传播事例

 小麦条锈病的发生及大区流行与病原菌的远程传播密切相关。预测小麦条锈病大区流行的关键是搞清病原菌的远程传播路线和孢子云浓度变化规律。气流是菌源传播的主要动力,因此,气流运动的物理模型是对小麦条锈病菌远程传播事例分析的有力工具。本研究利用再分析格点资料(NCEP/NCAR Reanalysis Data),基于HYSPLIT-4模式,对历史上我国小麦条锈病菌远程传播的经典事例(分别发生于1960、1964、1975和1983年)进行了分析,着落区孢子浓度时间序列模拟结果与观察到病害发生前几天的降雨事件是相符的,结果表明小麦条锈病的远程传播及发生时间可通过计算大气环流运动来预测,病原菌孢子的沉降除由于孢子自身重力而引起的沉降外,很大程度上还受到降雨引起的湿沉降的影响。HYS-PLIT-4模式可用于探讨我国小麦条锈病区域间菌源传播关系问题,进行病害的预测预报,进一步指导我国小麦条锈病越夏和越冬调查以及菌源区综合治理和小麦品种布局。该研究在方法和技术上也可为研究其它病原菌远程传播提供借鉴。     

小麦秆锈菌新型小种Ug99的研究进展

Ug99(TTKS)为1999年在乌干达首次发现的秆锈菌新小种,对小麦抗秆锈病基因Sr31具有强毒力.此小种致病性极强,传播迅速,给全球小麦生产带来威胁.在肯尼亚用Ug99对我国118个小麦生产品种和材料进行抗病性鉴定结果表明,高感品种占98.3%.该小种一旦传入我国,将对小麦生产造成严重损失.笔者对国内外关于小麦抗Ug99遗传研究、抗病基因分子标记研究现状及我国应对措施进行了概述.     

2013-2016年甘肃省小麦条锈菌生理小种变异监测

2013-2016年对1 000份甘肃省小麦条锈菌标样进行生理小种鉴定和监测, 结果表明:共监测到56个生理小种及致病类型。贵农22致病类群已占据优势地位, 出现频率由2013年的28.72%上升到2016年的66.76%。新小种条中34号(原代号贵22-9)出现频率由2013年的11.28%上升到2016年的34.85%, 居第一位; 条中32号出现频率由2013年的15.38%下降到2016年的9.12%, 居第二位; 贵22-14致病类型2016年出现频率6.43%, 居第三位; 条中33号出现频率由13.85%降为5.63%, 居第四位。次要小种HY4、HY8、水11-4、水11-5、水11-7及贵22-8、贵22-45、贵22-74等类型出现频率较低, 在051%~615%之间。毒性频率分析发现, 到2016年对 Yr9、Yr3b + Yr4b、YrSu、Yr26 基因的毒性频率均超过58%, 其中对 Yr26 超过72%, 甘肃省小麦条锈菌群体已进入以条中34号为主、贵农22致病类群占优势的新的变异活跃期。抗锈育种应以针对条中34号、条中32号、条中33号为主, 兼顾贵农22、Hybrid 46和水源11致病类群中其他类型。     

RAPD技术和聚类分析在小麦条锈病菌生理小种研究中的应用

 试用45个随机引物对我国小麦条锈病菌的6个生理小种(CYR17,SU11,CYR23,CYR28,CYR29和CYR30)进行了RAPD分析,其中10个适宜引物具有鉴别作用,共扩增出89条RAPD图带,多态性为73%。自CYR23、CYR28和CYR29三个生理小种中扩增出了特征性RAPD图带。根据RAPD分析结果,将这一结果与6个小种对不同小麦品种苗期和成株期致病性的聚类分析作了比较。可将供试小种分为两组,第一组包括CYR17、SU11和CYR23,其中前两者的相似性最大;CYR28和CYR29也较相近,属于第二组;新小种CYR30与其它小种的相关性尚待进一步研究。