中国小麦条锈菌生理小种同工酶分析

 本文首次报道利用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术分析我国小麦条锈菌11个主要流行生理小种及美国小麦条锈菌白化菌系夏孢子提取物中酯酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、谷草酰胺转氨酶、多酚氧化酶的同工酶图谱。结果表明:我国小麦条锈菌不同生理小种具有同工酶表型异质性,而同一生理小种的不同单孢系间或不同地理来源的菌系间同工酶表型相同,即生理小种群体内部可能具有同工酶表型同质性。依据同工酶资料的统计分析结果,将所测的中国小麦条锈菌的11个生理小种划为5个类群:A群(条中8号)、B群(条中10号)、C群(条中17号)、D群(条中19、22、23、25、27、26号)、E群(条中28、29号),它反映出小种间遗传基础的相似性及演化特点。结合对美国条锈菌菌系同工酶测定,并与国外同类研究结果比较,揭示出中国小麦条锈菌具有独特的同工酶表型。同工酶表型分析是研究锈菌毒性变异的一个有力工具,建议建立起中国小麦条锈菌毒性菌系多种同工酶标准图谱,用作研究小麦条锈菌毒性变异和群体遗传学的参照系。     

几个小麦条锈菌生理小种的致病特性

近几年我国小麦条锈菌生理小种组成又有所变化。七十年代中期曾占优势的17号、18号以及在一些地方发生的20号等已处于次要地位。1980年根据研究结果,新定了条中22号、23号、24号及25号四个新小种,是当前主要的流行小种。 条中22号(原称抗引655致病类型及洋县4号类型):这个小种能感染成株期抗引655小麦品种,并能使具有其亲源的杂种后代感病,如对长武7125及其姊妹系也能严重感染。此外它对目前生产上广泛使用的若干品种有强的致病力,包括阿勃、丰产3号、郑引1号、小偃4号、5号、天选15号、17号、34号、天763、尤皮Ⅱ号、中梁5号、11号、武农132、西育7     

小麦条锈菌生理小种动态预测

为定量预测小麦条锈病菌小种变化,通过田间小种圃人工接种试验、品种抗病性鉴定历史数据分析和专家评估等三种方法,获得了在中国多年栽种的192个小麦品种与24个小麦条锈病菌生理小种或菌系的接近实际的相对寄生适合度数据。以其为主要参数,结合历年不同小麦品种种植面积构建了多品种-多小种互作模型Cultivar-Race Dynamics Mode(CRDM)。该模型用VB6.0语言可视化编程,输入某年小麦条锈病菌各小种频率就能输出未来若干年各小种的频率。初步检验结果表明,此模型结构虽简单,但可以大体预测小种变化趋势。同时就模型的改进和条锈菌小种预测问题也进行了讨论。     

小麦条锈菌混合群体中不同小种比例测定方法的研究

 小麦条锈病的发生发展是多品种与多小种群体互作的动态进程,所以品种-小种互作规律的研究,应该把单小种的研究与多小种的研究结合起来,即把多个小种共同放在某一病害体系中,研究品种-小种间以及小种之间的互作动态规律。     

云南省小麦条锈菌不同地理亚群体的遗传结构分析

为明确云南省小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst）在不同地理环境下的群体遗传结构,通过3种不同地理亚群体划分方式,即以县域（Group C）、区域（Group R）和海拔（Group E）对云南省537个Pst单孢系进行不同层次的群体划分,并利用12对SSR引物对其进行遗传多样性和群体遗传结构分析。结果显示,云南省Pst的遗传多样性水平在Group C的亚群体之间差异最大,且来自滇中及滇东北地区的Pst群体的遗传多样性较高。Group R和Group E的亚群体基因流及遗传分化结果表明,云南省Pst菌源交流频繁、遗传分化较小。系统进化树分析结果显示,滇东北与滇中Pst群体类似,滇东南与滇西Pst群体类似。Pst遗传组分呈现出由东向西、由北向南和自低海拔向高海拔变化的趋势,与云南省自东南向西北逐渐攀升的地形及地势吻合。Mantel检验结果表明地理距离与遗传距离不存在相关性,在8个县域亚群体、2个区域亚群体检测到有性生殖。表明来自滇中和滇东北地区的Pst群体具有更高的遗传多样性,地理隔离可能是滇西地区遗传多样性较低的成因,遗传分化发生在...     

陕西省小麦条锈菌群体遗传结构分析

 利用TP-M13-SSR自动荧光检测技术,对陕西省小麦条锈菌群体遗传结构进行了分析。研究结果显示,在物种水平上,陕西省小麦条锈菌群体Nei’s基因多样性指数（H）为0.18、Shannon 信息指数（I）为0.29,表明该省条锈菌群体遗传多样性较为丰富。同时,条锈菌群体遗传多样性在地区之间也存在明显的差异,在7个条锈菌群体中,宁强种群遗传多样性相对较高（H为0.18,I为0.28）。AMOVA分析显示,陕西省小麦条锈菌在地区间、种群间和群体内的遗传分化分别为：12.26%、10.88%和76.86%,表明陕西省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。     

小麦条锈菌鉴别寄主和小种命名现状

 中国是世界上小麦条锈病最大的流行区之一,也是限制中国小麦生产的最严重病害之一,特别是当条件适于其发生时会造成巨大的产量损失.小麦条锈菌小种生理专化性研究及小种监测是掌握小麦条锈菌及其毒性变化动态、抗病基因有效性及病害流行预测预报的重要依据,是治理由此病原菌引起的小麦条锈病的基本环节之一.由于地域、条锈菌群体结构、研究水平和历史等的差异,目前国际上不同国家和地区采用相应的小麦条锈菌鉴别寄主和小种命名方法.中国、美国和印度均使用了各自不同的小麦条锈菌鉴别寄主,并采用了相应的小种命名体系,例如从1957至2002年,中国利用10多个鉴别寄主已鉴定和命名了32个小种和30多个致病类型,美国利用10多个鉴别寄主已鉴定和命名了80个小种;另一类是采用1972年Johnson提出的二进制国际小种命名法,这种体系包括了国际鉴别寄主和欧洲鉴别寄主,象一套鉴别寄主被整体使用,欧洲、中东、亚洲、非洲和南美国家及澳大利亚和新西兰均采用此体系监测小麦条锈菌变化,是一套被最为广泛接受和使用的小麦条锈菌小种鉴别方法和命名系统,但随着研究深入和各国实际情况差异等原因,不同研究人员加入了不同的辅助鉴别寄主,以更能准确和实际地反映本国和地区的现实情况,为生产服务,本文对此现状进行了分析和比较.由于此病菌具有长距离气传和扩散的特点(地区间、国家间和洲际间),因而也讨论了未来小麦条锈菌鉴别寄主组成、小种命名方法和研究结果的交流和比较等实际问题.     

甘肃省甘谷县小麦条锈菌群体遗传结构分析

为明确我国小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici主要越夏地区的群体遗传结构及演变情况,利用SSR荧光检测技术,对甘肃省甘谷县2013—2015年期间连续5个小麦生长季采集的141株小麦条锈菌单孢系基因组DNA进行分子标记分析,对小麦条锈菌季节亚群的遗传多样性进行分析。结果表明,甘谷地区小麦条锈菌的遗传多样性丰富,有效等位基因数为1.71,Shannon信息指数为0.66,2014年秋季(2014A)亚群体的基因型多样性低于其余亚群体。分子变异方差分析结果显示,小麦条锈菌季节亚群体间变异仅占21%,变异主要出现在亚群体内部,表明甘谷地区各季节亚群体间遗传分化水平差异较小,小麦条锈菌群体在一个小范围内基本能维持稳定状态。主坐标分析(PCoA)、遗传分化、基因流以及共享基因型分析均表明2014年秋季(2014A)亚群体的遗传结构与相邻季节亚群体存在一定差异,表明越夏过程对甘谷地区个别年份小麦条锈菌群体周年稳定性造成较大的影响,越冬过程对小麦条锈菌群体的影响相对较小,春季受外来菌源干扰的可能性较低。     

新疆伊犁州小麦条锈菌生理小种鉴定及毒性分析

伊犁州是新疆小麦条锈病重灾区, 对该地区开展小麦条锈菌生理小种监测意义重大?本研究通过对2020年采自新疆伊犁4县的149份小麦条锈菌样品进行生理小种监测, 以期明确该地区小麦条锈菌生理小种组成及毒性情况?结果表明, 共监测到28个生理小种, 其中CYR 33?Su 11-1?Su 11-12?CYR 32及CYR 34出现频率较高, 分别为14.09%, 12.75%, 8.05%, 8.05%和7.38%; 水源11类群为优势类群, 出现频率高达44.30%?对抗条锈病基因Yr1?YrA?Yr3?Yr6?YrSu?Yr9的毒性频率均大于70%, 表明这些基因在伊犁州抗性基本丧失?新疆伊犁州4县小麦条锈菌毒性多样性分析显示, Nei’s 遗传多样性指数为0.34, Shannon 信息指数为0.50, 表明伊犁州条锈菌毒性多样性水平较高, 毒性组成丰富; 小麦条锈菌毒性相似系数在0.92~1.00, 其中伊宁县和巩留县的样品遗传距离最近, 察布查尔县与其他3县样品遗传距离最远?因此, 新疆伊犁州地区抗锈育种应以抗CYR 33和Su 11-1为主, 兼顾抗Su 11-12?CYR 32和贵农22类群中其他类型?另外不同县区应合理进行抗病基因布局, 以期实现小麦条锈病的区域间联合防治?     

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。     

2010年西藏小麦条锈菌生理小种群体结构与分析

西藏地区是中国相对独立的小麦种植区,小麦条锈病是西藏冬小麦上最重要的病害.长期以来,对西藏小麦条锈菌生理小种群体结构缺乏全面系统的了解.为了弄清西藏小麦条锈菌生理小种群体结构,本研究从西藏地区小麦条锈病发生的关键地区采集并鉴定了小麦条锈菌标样261份.西藏地区小麦条锈菌群体结构复杂,小种类型数多,主要优势小种以CYR32和CYR33为主,水源11类群为优势类群,Hybrid46类群结构简单,未发现CYR32以外的类型;CYR32之前的小种数较多、其中CYR17、CYR20、CYR31出现频率较高;西藏小麦条锈菌群体结构与内地有着较大的相似性,同时也有其自身的独特性,表现西藏小麦条锈菌优势小种组成与四川、云南两省相似,与青海省差异较大.推测西藏地区小麦条锈菌与四川和云南省存在较密切的菌源交流,与青海省交流较少.     

2017年2018年甘肃省小麦条锈菌生理小种变异监测

2017年2018年对采自甘肃省不同生态区的572份小麦条锈菌标样进行生理小种鉴定及监测, 结果表明:两年共监测出37个生理小种及致病类型。其中贵农22类群居第一位, 2017年和2018年出现频率分别为56.88%和50.34%, 中四类群出现频率分别为10.15%和13.85%。主要流行小种中, 条中34号出现频率分别为33.69%和38.51%, 居第一位; 条中32号出现频率分别为13.04%和15.20%, 居第二位; 条中33号出现频率降至5%以下; 贵22-14致病类型出现频率在4%~6.6%之间; 新菌系ZS-1出现频率呈上升趋势, 2017年和2018年出现频率分别为2.90%和7.43%; 次要致病类型中, HY4、HY8、水11-3、水11-7、水11-192及贵22-104、贵22-108、ZS-18等出现频率在0.72%~4.71%之间, 其他致病类型在0.36%以下。毒性分析发现, VYr9、VYr3b+Yr4b、VYrSu、VYr26仍为甘肃省主要毒性致病基因。目前甘肃小麦条锈菌仍处于以条中34号为主的贵农22致病类群占优势阶段。开展中四类群监测是今后条锈菌变异研究的重点。抗条锈育种应以抗条中34号、条中32号、ZS-1为主, 兼顾贵农22及中四类群中其他类型。     

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。     

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。     

2019年-2020年甘肃省小麦条锈菌生理小种变异监测

2019年-2020年, 对甘肃省不同生态区于小麦不同生育期采集的661份条锈菌标样, 在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州温室进行条锈菌生理小种变异监测, 结果表明:两年共监测到52个生理小种及致病类型, 其中贵农22仍为优势致病类群, 居第一位, 2019年和2020年出现频率分别为36.7%和 49.5%, 低于2018年的50.3%; 其次是HY和水源致病类群, 出现频率分别为25.3%?25.5%和10.2%和15.5%; 中四致病类群出现频率分别为22.8%和7.6%, 2020年居第五位, 低于2018年的13.9%?流行小种条中34号出现频率分别为23.4%和22.5%, 居第一位; 条中32号出现频率分别为19.6%和17.9%, 居第二位; 条中33号?贵22-14出现频率分别为4.4%?4.0%和2.5%?6.0%; 新类型ZS-1出现频率分别为7.0%和0.6%?次要致病类型如HY8?HY29?HY103?水11-192及贵22-13?贵22-108?贵22-244和贵22-271等出现频率在1.0%~1.9%之间, 其他致病类型均在0.6%以下?毒性分析发现, VYr9?VYr3b+Yr4b?VYrsu?VYr26为甘肃省条锈菌主要毒性致病基因, 毒性频率在50.6%~93.7%之间?甘肃小麦条锈菌群体结构仍处于以条中34号为主的贵农22致病类群占优势阶段?对感染中四的新致病菌系ZS进行持续监测是今后一段时期甘肃省小麦条锈菌变异研究的重点?小麦抗条锈育种应以兼抗条中34号?条中32号为主, 兼顾贵农22其他类型及中四新菌系?     

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。     

不同培养载体对小麦条锈菌夏孢子人工萌发的影响

为探索适合小麦条锈菌寄主体外萌发的载体,并建立基于不同研究目的的小麦条锈菌夏孢子人工萌发技术,采用超声波水雾培养法,以小麦条锈菌生理小种CYR32为供试材料,探讨了不同培养载体对小麦条锈菌夏孢子萌发特性的影响.在最适温度和湿度条件下,以4种不同材料为培养载体,小麦条锈菌夏孢子的萌发率、芽管生长率和外观显示情况有显著差异.在尼龙纱网上的夏孢子萌发速度和芽管伸长速度最快,12 h内萌发率最高可达93.40％,芽管最长可达446.71 μm;亲水滤膜上夏孢子的萌发率和芽管长仅次于纱网;亲水塑料膜和PVDF膜上夏孢子的萌发率均高于普通亲水载玻片,而芽管长度低于普通亲水载玻片.采用侧光照明时,在亲水滤膜和PVDF膜上极易清晰观测到夏孢子及其芽管内的黄色颗粒物.在亲水塑料膜上,还可观察到夏孢子萌发12 h后,芽管尾部膨大形成类似附着胞的结构.结果显示,超声波水雾可使条锈菌夏孢子处于水分饱和的环境,而纱网纤维组成的小格具有很好的保水结露功能,能使夏孢子萌发快,萌发效率高,芽管生长快;另一方面,使用其他培养载体还可满足观测条锈菌夏孢子内黄色颗粒物向芽管内转移和芽管尾部形成类似附着胞结构的目的.     

云南省德宏州小麦条锈菌越夏调查初报

小麦条锈菌越夏菌源量直接影响着小麦条锈病的发生与流行。为了明确云南省德宏州是否是小麦条锈病菌的越夏菌源地,2010年和2011年在德宏州芒市江东乡海拔1 600、1 700、1 800、1 900m和2 000m处设置了小麦条锈病菌源观察圃,对观测圃中小麦品种和周围落粒自生麦苗上条锈病的发病情况进行调查,实时记录各观察点的温湿度。结果表明:(1)海拔2 000m的菌源观察圃能观测到小麦条锈菌越夏和越冬的情况,越冬菌源量和春季条锈病的发病情况存在相互影响的关系;(2)海拔1 900m及以上的地区最高日平均温度和旬平均温度均低于22℃,为小麦条锈菌的越夏区域;1 600~1 900m的区域内其最高日平均温度在22℃至25℃之间,最高旬平均温度均大于20℃小于23℃,符合小麦条锈菌越夏的理论温度要求;并且海拔1 900m及以上地区的菌源观察圃中可观察到小麦条锈菌越夏。以上结论证实了云南省德宏州芒市是小麦条锈菌的越夏菌源地之一。