山西省不同生态区小麦白粉病菌毒性监测研究

对山西省不同生态区6 1个小麦白粉病菌株毒性基因频率测定结果表明,Pm2、Pm4a、Pm4b、Pm13、Pm2 0、PmXBD、Pm2 6、Pm4 8、Pm2 Mli、Pm4b Mli和Pm5 6为山西省小麦白粉病菌的有效抗病基因,可供转育利用;Pm6、Pm2 1、Pm2 Ta和Pm1 2 9有一定利用价值;而Pm1、Pm3a、Pm3d、Pm3f、Pm17和Pm19则利用价值较小;Pm3b、Pm3c、Pm3e、Pm5、Pm7和Pm8单独使用无利用价值。并对各毒性基因在不同生态区出现频率进行排序,筛选出不同生态区小麦白粉病菌共有的优势毒性基因     

小麦叶锈菌毒性及分子多态性分析

以来自河北、江苏两地的22株小麦叶锈菌作供试菌株，用27个小麦抗叶锈近等基因系品系作为鉴别寄主进行毒性测定。毒性多态性分析结果为：22个菌株通过聚类被分为两组，第一组17个菌株主醚自河北，第二组5个菌株全部来自江苏，表明毒性与地理来源密切相关；菌株间遗传相似系数较高并且差异不大，为0.6296-0.9259之间，说明两地的小麦叶锈菌所含的毒性基因差异不大，应用RAPD技术，从65个随机引物中筛选了12个扩增多态性较好的随机引物，用于分子多态性分析，共扩增出DNA条带102条，其中多态性条带54条，RAPD分析结果为：22个菌株被分为两组，第一组菌株主要来自河北，第二组菌株主要来自江苏，说明DNA多态性与地理来源间具有一定的相关性；菌系间遗传相似系数相差较大，为0.3889-0.9074之间，说明两地小麦叶锈菌群体遗传结构丰富而复杂，比较22株小麦叶锈菌在27个鉴别品系上的毒性特征和54个RAPD标记建立的聚类分析树状图，发现以RAPD标记为基础的分子多态性与毒性多态性相关性不强。     

小麦抗叶锈基因Lr37 ISSR分子标记

利用ISSR(内部简单重复序列)技术对Thatcher及20个以Thatcher为轮回亲本的小麦(Triticum aestivum)抗叶锈病(Pucciniareconcita f.sp.tritici)近等基因系(NILs)进行分析,发现1个与Lr37基因连锁的ISSR标记.经过多次重复发现,在100个ISSR引物(UBC801-UBC900)中有2个引物UBC812和UBC848在小麦抗叶锈基因Lr37近等基因系间表现多态性.当用这2个引物对已知含Lr37基因的3个抗病材料及其它不含Lr37基因的感病材料进行检测时,多态性标记UBC812-1200可以从3个含Lr37基因的抗病材料中检测到1条1 200bp的多态性带,而在其它感病材料中,均未出现.进一步用UBC812和UBC848对128株(Thatcher× Lr37/6*Thatcher)F2分离群体进行分析,发现标记UBC812-1200与Lr37基因共分离,可作为该基因的分子标记.     

小麦抗叶锈基因Lr44的AFLP分子标记

Lr44基因来源于小麦的一个近缘种一斯佩耳特小麦，与Lr33连锁，尚未在生产中广泛使用。该基因在我国小麦资源谱中苗期和成株期抗叶锈良好，具有较大的应用潜力。目前尚未见到关于Lr44基因分子标记的报道。     

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。     

我国部分地区小麦叶锈菌遗传多样性的SSR分析

小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的小麦叶锈病是小麦上的重要病害。为了解小麦叶锈菌遗传多样性及其亲缘关系,本研究利用简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记技术对2009年采自河北、河南、山东、四川4省的小麦叶锈菌株进行SSR分析。小麦叶锈菌的观察等位基因数(Na)为1.75,有效等位基因数(Ne)为1.40,Shannon信息指数(I)为0.35,Nei’s基因多样性指数(H)为0.23,多态性百分率为75.29%,其中河北、河南和山东的叶锈菌群体遗传多样性水平高于四川群体。聚类分析表明,在相似系数0.96处4个群体聚为2组,河南、山东及四川群体聚为一组,河北群体自成一组,其中河南和山东群体亲缘关系最近。小麦叶锈菌具有一定的遗传变异,群体间遗传变异占总变异的8.93%,群体内遗传变异占总变异的91.07%。小麦叶锈菌群体间每代迁移数Nm为6.10。小麦叶锈菌遗传多样性丰富,群体间遗传相似性较高,亲缘关系与地理分布具有一定相关性。群体内遗传变异是群体遗传变异的主要来源。本研究说明群体间存在广泛的菌源交流,为明确小麦叶锈病流行区系和叶锈菌传播路线提供了基础资料。     

小麦抗叶锈基因Lr9、Lr24的分子标记辅助选择研究

小麦抗叶锈基因Ｌｒ９、Ｌｒ２４对目前我国叶锈菌优势致病类型均表现高度抵抗。本研究选用抗叶锈育种圃高代品系,利用ＰＣＲ方法对Ｌｒ９和Ｌｒ２４基因进行分子标记诊断,探索分子标记在小麦抗叶锈育种中进行标记辅助选择的可行性。结果表明,在４８份供试材料中,可扩增出与Ｌｒ９基因连锁的１ｋｂＤＮＡ片段的１７份材料均表现抗病,表明它们携带有抗叶锈基因Ｌｒ９;可扩增出与Ｌｒ２４基因连锁的０．３５ｋｂＤＮＡ片段的１２     

剪叶对不同土壤类型及不同品种小麦产量和品质的影响

为探究不同土壤条件下剪叶对不同品种小麦植株性状、籽粒产量和品质的影响,采用盆栽试验,在土壤肥力较高的黑土和土壤肥力较低的潮土条件下,以强筋春小麦品种津强8号和中筋春小麦农麦5号为供试品种,于小麦旗叶展开时,进行不同叶位剪叶处理。结果表明,在其他处理相同时,黑土条件下小麦株高、穗长、千粒重和籽粒产量均显著(P < 0.05)优于潮土条件下的小麦,其中产量提高44.8%,说明土壤肥力对小麦植株性状和产量有重要影响;剪叶处理的穗粒数、千粒重和产量均低于不剪叶(CK)处理,其中剪旗叶的产量较CK降低25.4%,剪倒2叶的产量较CK降低21.8%,且差异显著(P < 0.05),说明剪叶对小麦产量性状有不利影响。黑土条件下籽粒总蛋白质及组分含量均高于潮土,其中总蛋白质含量、球蛋白和醇溶蛋白含量分别较潮土条件下高出1.88个百分点、0.34个百分点、1.06个百分点,且均达到显著水平(P < 0.05),说明土壤肥力对小麦品质有重要影响;津强8号的总蛋白质含量、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量均高于农麦5号,其中谷蛋白含量显著高出1.38个百分点(P< 0.05);而农麦5号的清蛋白含量较津强8号显著高出0.68个百分点(P< 0.05),说明强筋小麦品种并非每项品质指标都优于中筋小麦品种。本研究结果为进一步开展小麦优质高产栽培研究提供了理论依据。     

生物技术在小麦抗锈育种中的应用研究进展

条锈病是小麦生产上最主要的病害之一,培育抗锈新品种是提高产量和保障粮食安全的关键,生物技术的快速发展有效促进了小麦重要性状相关基因的挖掘与利用.通过阐述了细胞工程、染色体工程、分子标记、基因编辑、全基因组关联分析等技术在小麦抗锈相关性状改良和应用中的研究现状,分析了小麦抗锈育种中尚需解决的问题,旨在为生物技术在甘肃小麦抗锈育种中的应用及其发展提供支持.     

小麦成株抗条锈性抑制差减杂交文库构建及表达序列标签分析

以成株期抗条锈小麦(Triticum aestivum)品种兴资9104为材料,依照CLONTECH公司PCR-SelectTMcDNA Subtraction Kit方法构建了小麦成株期条锈菌(Puccinia striiformis)诱导的抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)cDNA文库。建库质量分析表明,接头连接效率高,插入片段平均300bp,文库质量较好。对文库中随机挑取的96个阳性克隆进行测序,用CAP3软件聚类拼接,得到unigenes41个。与GenBank已知序列进行Blastx分析表明,所得基因主要涉及植物的信号传导、转录调控、能量与代谢、蛋白质合成与代谢、膜转运、细胞生长分化等。利用RT-PCR对3条基因进行分析,明确其在抗病过程中的表达模式。     

基于图像处理的小麦条锈病菌夏孢子模拟捕捉的自动计数

利用孢子捕捉器进行气传植物病原真菌孢子捕捉,实现田间病原真菌孢子数量的监测,对于气传植物真菌病害的预测预报和防治决策具有重要意义。目前对捕捉到的孢子多采用传统显微镜孢子计数方法,由于孢子个体小、数量大,利用这种计数方法费时费力,易造成较大计数误差。为了获得一种孢子捕捉器捕捉孢子的自动计数方法,提高计数的准确性和工作效率,本研究利用透明胶带、凡士林玻片和Eppendorf离心管3种方法模拟捕捉小麦条锈病菌夏孢子,利用显微镜照相技术获得孢子图像,在MATLAB软件环境下,对图像进行基于最近邻插值法的缩放处理、基于K-means聚类算法的分割处理、形态学操作修饰和分水岭分割等一系列的处理,实现夏孢子的自动计数和标记。结果表明,3种模拟方法获得的孢子图像经过处理后,均可获得较好的孢子计数结果。透明胶带、凡士林玻片、Eppendorf离心管模拟捕捉条锈病菌夏孢子的平均计数准确率最低分别为98.5%、98.7%、99.9%,Eppendorf离心管模拟捕捉条锈病菌夏孢子和小麦白粉病菌分生孢子的平均计数准确率为99.8%。本研究为实现田间利用孢子捕捉器捕捉孢子的自动计数提供了一种简便、快捷、准确、高效的方法。     

小麦条锈菌实时荧光定量PCR分析中内参基因的选择

选择合适的内参基因是利用实时荧光定量PCR准确分析基因相对表达量的先决条件.基于现有对内参基因的研究,本研究挑选出10个基因作为小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)的候选内参基因.经过PCR扩增效率筛选,8个基因符合要求可用于稳定度的筛选,这些基因包括泛素连接酶(UBC、泛素连接酶E2(UBCE2)、核糖体蛋白SS(RPS5)、α微管蛋白(TUBA)、β肌动蛋白(ACTB)、β微管蛋白(TUBB)、延伸因子1(EF1)和延伸因子3(EF3).本研究以两种小麦条锈菌(CYR32和Pst78)的夏孢子、萌发芽管分别接种两个小麦(Triticum aestivam)品种(CYR32/XZ9104和Pst78/AvS)后0.5、3和14 d的样品为材料,利用实时荧光定量PCR技术,检测了这8个持家基因在不同发育阶段的小麦条锈菌中的表达情况.经geNorm软件分析发现,3个持家基因在样品中的表达趋势与小麦条锈菌的侵染过程相符合.ACTB、TUBB和TUBA的组合可作为检测小麦条锈菌基因表达的内参基因.     

Identification of powdery mildew and leaf rust resistance genes in common wheat (Triticum aestivum L.). Wheat varieties from the Caucasus, Central and Inner Asia

225 wheat varieties from Kazakhstan, Mongolia and Russia were analysed for their resistance to powdery mildew and leaf rust diseases. A set of 11 different Blumeria graminis f. sp. tritici isolates was used to test for powdery mildew resistance and a set of 10 different Puccinia triticina isolates for leaf rust. 115 cultivars/lines were susceptible to powdery mildew and 32 cultivars/lines showed an intermediate resistance response. 21 cultivars/lines revealed the response pattern of individual resistance genes Pm1, Pm2, Pm3, pm5, Pm6, Pm8, Pm9, Pm17 and Pm22, respectively, therefrom three line showed a combination of two resistance genes and two varieties a combination of three genes. 50 cultivars/lines showed resistance to some specific isolates but an assignment to known resistance genes or gene combinations was not possible, whereas seven lines were completely resistant to all used isolates. The leaf rust test showed that 83 cultivars/lines were susceptible and 11 lines revealed intermediate resistance response. 62 cultivars/lines could be assumed to possess major resistance genes Lr1, Lr3, Lr10, Lr23 and Lr26, respectively, therefrom seven cultivars possessed a combination of two resistance genes. Lr3 was the most widespread resistance gene, occurring in 42 cultivars/lines. 13 lines were completely resistant to all used isolates, however, the response patterns of 56 cultivars/lines did not match to any known gene or gene combination. In 13 varieties the T1BL·1RS wheat-rye translocation could be identified, in five cultivars resistance gene Pm8 was suppressed.     

紫外线诱变对小麦条锈菌致病性突变的影响

为深入了解紫外线对小麦条锈菌致病性突变的影响,用不同时间的紫外线处理小麦条锈菌条中23-2,当夏孢子致死率达90%左右时确定为最适诱变剂量,为5 min。紫外线处理条中23-25min得到2个突变菌株：在尤皮Ⅱ号上表现3型的菌株和在水源11上表现2型的菌株,分别命名为尤Ⅱ-23菌株和水源11菌株,其中尤Ⅱ-23菌株经4代转接仍保持毒性,水源11菌株经两代转接后发生回复突变。尤Ⅱ-23菌株在鉴别寄主上的反应型与野生菌系相比发生了较大变化,在测试品种上的毒性范围仅次于条中32号。对野生菌系和突变菌株进行RAPD分析发现,两者间的DNA多态性存在明显差异,多态率为10.73%。为进一步研究小麦条锈病的流行规律和致病性变异机制奠定了基础。     

不同种植方式麦田生态效应研究

试验研究2个小麦品种“烟农19”和“95(6)161”不同种植方式麦田生态效应结果表明,垄作栽培可显著降低耕作层土壤容重,提高土壤孔隙度,更适宜小麦根系生长。土壤呼吸强度垄作栽培20~40cm土层>平作栽培20~40cm土层>垄作栽培0~20cm土层和平作栽培0~20cm土层。相同灌水量垄作栽培渗入深层土壤中的水分显著高于平作,2个小麦品种垄作栽培水分利用效率分别为1·62kg/m3和1·56kg/m3,较传统平作栽培分别提高21·8%和16·4%。垄作栽培小麦群体内空气湿度较平作栽培降低3·5%~15·5%,同一品种不同种植方式群体透光率均为垄作栽培>平作栽培。且小麦籽粒光能利用率提高10·0%~13·2%,总干物质产量光能利用率提高10·3%~10·8%。     

小麦条锈菌ZS有性与无性菌系毒性差异初步分析

小麦条锈病是小麦生产上最主要的病害,条锈菌毒性不断变异是造成小麦条锈病频繁发生和小麦品种抗病性丧失的主要原因。对小麦条锈菌新菌系开展品种抗病性评价,并探明条锈菌有性菌系、无性菌系间的毒性差异,为科学、超前指导小麦抗病育种和抗病品种的合理布局应用提供技术支撑。2017 — 2021年从454个小麦条锈菌有性菌系和1 728个无性菌系中,获得ZS有性菌系35个和无性菌系167个,占比分别为7.71%和9.66%;其中已归类ZS-1、ZS-18、ZS-52类型中有有性菌系14个、无性菌系72个,占比分别为3.08%和4.17%。2022年选择ZS有性与无性菌系重要类型混合菌,对76个甘肃省内小麦生产品种进行苗期、成株期接种鉴定,结果发现,有性ZS菌系与无性ZS菌系对供试小麦品种苗期致病力分别为97.37%、92.11%,相对寄生适合度分别为0.353 0、0.248 7;成株期致病力分别为 72.37%、71.05%,相对寄生适合度分别为0.362 7、0.184 0。表明有性菌系致病性和寄生适合度均高于无性菌系。建议在陇南越夏区,及早调整小麦抗病育种目标,以持续控制条锈病的发生流行,保障粮食安全。     

小麦应答条锈病菌冬孢子产生的蛋白质组学分析

由小麦条锈菌(Puccinia striiformisf.sp.tritici,Pst)引起的小麦条锈病是我国小麦(Triticum aestivum)最严重的流行病害之一.中国小麦条锈菌表现出高度的遗传多样性和毒性变异,现已研究表明小麦条锈菌经有性生殖可发生致病性变异并产生新的小种.冬孢子作为小麦条锈菌有性阶段的开始,是小麦条锈菌生活史中完成有性生殖过程必不可少的阶段.为分析小麦条锈菌产冬孢子时期寄主植物的叶片总蛋白表达变化,探究寄主植物如何响应冬孢子产生,本研究利用三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)/酚抽提法提取产冬孢子时期和同时期未接种的小麦叶片总蛋白,经双向电泳技术分离后,利用PDQuest软件进行分析并选取显著上调表达的蛋白进行Orbitrap质谱鉴定.结果表明,在产冬孢子时期的寄主叶片总蛋白图谱中发现22个蛋白点(上调表达大于1.5倍且符合t检验),经功能注释发现这些差异蛋白参与糖代谢、抗逆境以及植物衰老相关代谢途径.之后利用qRT-PCR技术对蛋白水平的结果进行验证,结果发现这22个蛋白点中有16个差异蛋白的基因在转录水平上调表达(相对表达倍数大于1.5倍),证实了蛋白结果的可靠性.本研究通过双向电泳技术发现小麦条锈菌冬孢子的产生影响了寄主叶片参与糖代谢、抗逆境及植物衰老相关代谢过程蛋白的表达,并推测小麦条锈菌冬孢子的产生可能与寄主植物的衰老有关.本研究为进一步深入了解小麦条锈菌冬孢子阶段寄主植物与病原菌的互作机制提供了一定的理论基础,对于揭示冬孢子的形成机制和全面了解小麦条锈菌的有性阶段有重要意义.     

Detection of adult-plant resistance to Puccinia triticina in a collection of wild Triticum species

Three hundred and fifty three Triticum accessions, several also classified as Aegilops and comprising 13 diploid, tetraploid or hexaploid species, were screened for seedling and adult-plant resistance to Puccinia triticina Eriks. using a mixture of pathotypes UVPrt2, 3, 9 and 13. Seedlings were spray-inoculated with a suspension of freshly collected urediospores in distilled water containing Tween 20^® seven days after planting. Infection types (ITs) were scored 10 days post-inoculation (d.p.i.). Fully expanded flag leaves were inoculated and ITs and leaf rust severity were scored 16 d.p.i. One hundred and eighty two of the accessions were resistant to moderately resistant in the adult stage, whereas 126 were resistant or moderately resistant as seedlings to the pathotype mixture. Hypersensitive adult-plant resistance was particularly apparent in lines of T. timopheevii, T. sharonense, T. longissimum, T. searsii and T. turgidum. In T. turgidum, which comprised 272 accessions, approximately 44% of the adult plants were resistant to moderately resistant compared to 28% of the seedlings. The expression of these adult-plant resistances varied between hypersensitive flecking of flag leaves, and small pustules commonly associated with chlorosis and/or necrosis of leaf tissue. Partial resistance, expressed by small pustules without any apparent chlorosis, was observed in species such as T. tauschii, T. turgidum ssp. durum and T. turgidum ssp. pyramidale.