稻瘟菌水平抗性稳定性的研究——品种与小种适合度的分析

在温室条件下,对9个无垂直抗性基因粳稻品种×8个日本标准稻瘟菌株组合测定了侵染几率(IP)、病斑型比例(PB)、病斑扩展速率(LR)和产孢能力(SPC)组分,并据此确定了品种与小种的适合度。方差分析结果表明,除SPC的互作项外,其它组分及类型,方差均达到显著或极显著水平。但品种和小种主效应所占方差更大,从而证实了品种的抗性类型为水平抗性。某些品种在IP、PB及LR组分上反映了小种的专化作用,但因为不同品种在各组分上的抗性反应不同,因此,品种水平抗性的稳定性不能由组分的小种专化作用确定,而须由各组分组成的适合度的小种专化性确定。对品种X小种的适合度进行了互作的多重比较,未发现专化性互作,说明供试品种的水平抗性是稳定的。     

鄂西北地区小麦条锈菌主要流行小种的寄生适合度研究

 为准确预测条锈菌流行小种在鄂西北地区的变异动态,本研究采用抗性组分法测定了CYR32、CYR33对当地主栽品种的寄生适合度。结果表明:决定鄂西北小麦条锈菌最重要的寄生适合度组分依次为条锈菌的侵染能力、扩展能力和产孢能力;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;从总体结果看CYR32、CYR33均表现较高相对寄生适合度,且CYR32略高于CYR33,但相比感病对照品种和外来品种,供试小种对当地主栽品种鄂麦352和襄麦55表现出较低的寄生适合度。     

小麦叶锈菌相对寄生适合度变异研究

 本研究采用小麦叶锈菌的4个单孢菌株和由这4个单孢菌株组成的1个混合菌株,分别对5个小麦慢锈品种接种,继代繁殖8代和16代后,对所表现的潜伏期、侵染效能和产孢量进行测定,并提出用病害量=1/潜伏期×侵染效能×产孢量作为参数来评价相对寄生适合度。结果表明,继代互作后,潜伏期、侵染效能或产孢量在某些特定的品种:菌株组合中发生了显著变化,并相应地导致病害量也发生了显著变化。说明通过小麦叶锈菌与小麦品种间的继代互作,可以导致叶锈菌的相对寄生适合度发生变异。但这些变异,未能导致慢锈品种变为快锈品种或快锈品种变为慢锈品种。
为了检查寄生适合度属性的变异是否由于锈菌本身的变异,对各组合的第1、8和16代的叶锈菌的夏孢子芽管的核相进行了观察,并进行小种鉴定。结果表明,继代互作后锈菌出现的异核现象仅占0.18-2.00%,不能解释是寄生适合度发生变化的原因。小种鉴定,也没有观察到毒性发生变异。作者认为,在寄主和病原物长期相互作用的过程中,一些微观上的变异未必能在宏观上观察到,当人们检查到明显的变化时,可能是由于突变,也可能是由于渐变造成的。量变质变,质变建立在量变基础上。     

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。     

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。     

中国西北地区禾谷类条锈菌群体的毒性结构分析

为明确中国西北地区大麦条锈菌群体的毒性结构及其与小麦条锈菌的交流程度,采用"Flor基因对基因"假说,对采自甘肃省的398份小麦条锈菌标样和采自甘肃、青海及四川省的67份大麦条锈菌标样进行毒性测定、致病类群及专化型分析,同时对侵染大麦的小麦条锈菌标样进行致病范围测定。结果表明,大麦条锈菌与小麦条锈菌对17个小麦条锈病近等基因系材料均致病,其中,小麦条锈菌对近等基因系的13个抗性基因的毒性频率在56.82%及以上,而大麦条锈菌仅对1个抗性基因的毒性频率达到56.82%以上。通过对2个条锈菌专化型群体进行致病类群分析,发现二者都含有贵农22、水源11、杂46及中四致病类群,表明大麦条锈菌与小麦条锈菌的毒性结构有较大差异,但2个专化型之间有毒性交流,贵农22类群在小麦条锈菌和大麦条锈菌专化型群体中均占第一位。利用100份甘肃省小麦条锈菌对大麦进行致病性测定,发现有10.00%的小麦条锈菌能够侵染西北地区的大麦主栽品种。     

不同亲和性的小麦品种和叶锈菌小种相互作用的组织病理学研究

用整叶透明染色法系统地观察了不同亲和性的小麦品种和叶锈菌小种相互作用的组织病理学表现。结果表明,(1)从气孔下泡囊形成迟早和初生侵染丝的生长开始,各组合间呈现明显的差别,暗示着品种——小种相互识别和抗性表达从这个阶段开始;(2)除了不亲和组合和慢锈组合出现过敏性反应外,在亲和组合的感病品种5389与叶锈菌小种互作中也观察到了少数侵染点有坏死细胞出现,但出现时间较晚,坏死细胞数目很少,并不影响菌丝的扩展。根据上述现象,本文讨论了过敏性坏死细胞形成的专化性和利用生理和组织学某些特征作为品种抗性鉴定的指标的意义。     

小麦叶锈菌产孢量测定方法

研究小麦品种对小麦叶锈菌水平抗性,需要计算产孢量。我们以小麦叶锈菌夏孢子粉为材料进行试验,初步找到两种较为准确、简便易行的方法——称重法和直接计数法。两种方法均需在大田(或温室)定品种、定单株、定叶片,数单病叶片的孢子堆数的基础上计算产孢量。     

不同亲和性的小麦品种和叶锈菌小种相互作用的组织病理学研究

 用整叶透明染色法系统地观察了不同亲和性的小麦品种和叶锈菌小种相互作用的组织病理学表现。结果表明,(1)从气孔下泡囊形成迟早和初生侵染丝的生长开始,各组合间呈现明显的差别,暗示着品种——小种相互识别和抗性表达从这个阶段开始;(2)除了不亲和组合和慢锈组合出现过敏性反应外,在亲和组合的感病品种5389与叶锈菌小种互作中也观察到了少数侵染点有坏死细胞出现,但出现时间较晚,坏死细胞数目很少,并不影响菌丝的扩展。根据上述现象,本文讨论了过敏性坏死细胞形成的专化性和利用生理和组织学某些特征作为品种抗性鉴定的指标的意义。     

甘肃陇南感病小檗在小麦条锈病发生中起提供(初始)菌源作用的直接证据

 陇南是中国小麦条锈菌易变区、小麦条锈病的常发流行区和防治的关键地区。明确陇南小麦条锈菌转主寄主小檗在小麦条锈病发生中的作用,对阐释该地区小麦条锈菌新小种产生的来源和指导小麦条锈病的综合防控具有重要意义。本研究从陇南春季自然受锈菌侵染的堆花小檗及其邻近的小麦上分离获得小麦条锈菌菌系,19个来自发病小檗的单夏孢子堆菌系在中国小麦条锈菌鉴别寄主上产生5个不同毒力类型VP1~VP5,均为新小种;在近等基因系和载体品种组成的鉴别寄主上产生17个不同毒力类型。29个来自邻近发病小檗的小麦上条锈菌菌系在中国小麦条锈菌鉴别寄主上产生了10个不同的毒力类型VP1~VP10,均为新小种;在近等基因系和载体品种组成的鉴别寄主上产生了24个不同的毒力类型。两个小麦条锈菌群体享有共同的毒力类型VP1~VP5,同时来自发病小檗上菌系的一些毒力类型不同于小麦上的毒力类型。主坐标分析(PCoA)和毒性表型聚类分析表明来自于自然受锈菌侵染小檗及其邻近小麦上的小麦条锈菌存在菌源交流。综合研究表明在自然条件下,陇南小麦条锈菌在野生感病小檗上进行有性生殖是常年发生的,感病小檗在新小种产生和在陇南小麦条锈病的发生中起提供菌源的作用。因此,在陇南小麦条锈病的综合治理策略上加强对小檗的处理,降低新小种产生速率和品种抗性丧失速率,从而延长品种使用年限,同时减少新小种向东部广大麦区传播,保障小麦生产安全。     

中国小麦生产品种对条锈菌不同生理小种抗病性分析

小麦条锈病是严重威胁我国小麦安全生产的病害,抗病品种培育和利用是经济、安全、高效的防控策略.通过对来自全国不同麦区的115个小麦生产品种进行苗期和成株期抗条锈病分小种鉴定的结果显示,供试小麦品种对条锈菌流行小种的抗病性存在明显差异.其中,苗期对7个条锈菌生理小种均表现抗病的品种9个(占参试品种的7.8%),均表现感病的品种23个(占20.0%);对条锈菌生理小种CYR32、CYR33和V26均表现全生育期抗性的品种13个(占11.3%)、成株抗性品种5个(占4.3%)和慢锈性品种3个(占2.6%).表明当前我国小麦主产区品种整体抗条锈性水平仍较低,需大力加强小麦抗条锈病育种工作,并对不同麦区小麦品种合理布局问题进行了讨论.     

小麦不同品种慢叶锈性的初步观察

小麦对锈病小种专化的抗性迅速丧失,促使人们注意寻找更为稳定的抗锈类型,慢锈性即其中之一。慢锈性小麦可以抑制病原的繁殖和扩展,表现为侵染率较低,潜育期较长,孢子堆较小,产孢量较少等。在河南以郑州地区为代表,小麦叶锈的发病高峰一般在5月中旬,距收获仅半月左右,若能利用慢叶锈性品种将发病高峰适当推迟,便会减轻损失。基于以上考虑,我们开始探索小     

小麦品种抗条锈菌小种专化性估测方法的研究

 在田间设置6品种×4小种组合的小麦条锈病隔离接种试验小区,成株期同步测定了各组合的组织学病变特征数值,包括侵入率、菌落面积、坏死面积、单菌落吸器个数和流行学特征数值,包括相对侵染点数、潜育期、病斑面积、产孢面积、孢子堆密度、病害传播速度和流行速度。计算了各品种,各项特征值的小种间变异系数和品种-小种互作方差贡献率并比较了在抗病性鉴定中利用它们估测小种专化性和非小种专化性的效果。在此基础上进行了多项指标间的相关分析。建议今后在抗病性类型鉴定中,将观察项目简化为镜检坏死面积比、单菌落吸器数或调查侵染几率、孢子堆密度等并计算这些数据的小种间变异系数来定量评价抗病性的小种专化程度。     

小麦慢白粉品种的抗性组分研究

 2003~2004年度和2004~2005年度在田间测定了16个小麦品种(系)对小麦白粉菌E20菌株的抗性组分,包括潜育期、侵染几率、产孢量、病斑扩展和传染期。结果表明,小麦慢白粉品种(系)与高感对照品种相比,表现为潜育期长、侵染几率低、产孢量低、病斑扩展慢的特点,且这4个抗性组分与对照的差异都达到了显著和极显著水平,但慢白粉品种的传染期变化无一定规律。参试慢白粉品种的抗性组分参数与病情曲线下面积(AUDPC)的相关分析表明,潜育期与AUDPC呈负相关,但相关性不显著;产孢量和病斑扩展与AUDPC呈正相关,两年数据相关性均达到显著水平;侵染几率与AUDPC呈正相关,但2003-2004年度相关性不显著,而2004~2005年度相关性显著;传染期与AUDPC相关关系不明显。由此可见,在慢白粉品种的病害流行中起主要作用的是产孢量、病斑扩展,而侵染几率、潜育期和传染期作用相对较小。     

中国小麦条锈菌鉴别寄主维尔对条锈病的温敏抗性研究

维尔是中国小麦条锈菌重要鉴别寄主,通过潜育期变温处理对其进行温敏抗性检测和基因推导分析。本研究发现,维尔对小麦条锈菌流行小种条中32号的抗性表现为侵染型由常温下的高侵染型向高温下的低侵染型转变,侵染指数降低,呈现高温诱导抗条锈性;通过与已知的微效基因品系比较及方差分析,推测维尔对条中32号的温敏抗性可能是由2对高温诱导表达的温敏微效基因控制。建议将维尔作为温敏微效基因资源在抗病育种中利用,作为鉴别寄主用于小种鉴定时,要严格控制鉴定温度,不要超过18 ℃。     

小麦品种与条锈菌小种间的相互作用机制

为了在小麦多品种、条锈菌多小种体系中研究小种间的相互关系,1995年9月至1997年5月在田间设置方块圃,以全感、水平抗性和垂直抗性三种不同抗病类型的6个品种及条中29、水源11致病类型I与混合小种(条中29:水源11致病类型I=1:1)三类小种组合为试材,对各品种-小种组合的流行速率进行方差分析。结果表明:在多数品种上,条中29与水源11生理小种间存在互作关系,表现为协同作用,且混小种的流行速率明显高于单小种的流行速率。     

大麦DNA导入小麦产生的变异后代抗白粉性测定

来自二棱大麦80S-111的外源DNA导入小麦品种花76后产生了抗小麦白粉病的变异株。本试验测定了变异的第二代在田间的抗白粉性,并在温室内分小种和分菌株测定了第三代的抗性。结果表明,田间第二代在D01等5个变异株系的抗白粉性不再分离:第三代幼苗可抗0、1、11和15号小种,小麦白粉菌株对它们的毒力频率较低(2.86-8.57％)。接种20个白粉菌株产生的侵染型对比资料证明它们的抗性基因与13个已知抗白粉基因不同。     

我国197份小麦核心种质资源对小麦条锈菌新小种CYR34的抗性评价

为寻找优质抗源,应对小麦条锈菌新小种CYR34对我国小麦生产带来的威胁。利用小麦条锈菌生理小种CYR34对我国197份重要小麦核心种质材料进行抗病性鉴定。结果表明,共有81份材料对CYR34具有抗性(0～6),占参试材料总数的41.1%。109份农家品种中有52份具有抗性,占农家品种的47.7%,占总数的26.4%;76份育成品种有25份具有抗性,占育成品种的32.9%,占总数的12.7%;12份引进品种有4份具有抗性。我国部分小麦核心种质对小麦条锈菌生理小种CYR34有抗性,其中农家品种的抗性水平高于育成品种和引进品种,蕴含丰富的抗源,在今后的抗病育种中应重视农家品种的使用,加大基因累积,避免对单个基因的过度依赖,育成多基因聚合的长效持久抗病品种。     

2002—2014年陕西省小麦条锈菌生理小种变化动态和小麦品种(系)的抗病性

为明确陕西省小麦条锈菌的群体结构、变异动态和新育成小麦品种(系)的抗病性,为病害流行预测、防治以及抗病育种提供依据,本研究于2002—2014年从陕西省8个市(区)的28个县(区)和毗邻的甘肃省、四川省和湖北省部分地区共采集鉴定小麦条锈菌标样2 779份,监测到条锈菌生理小种和致病类型45个,其中,CYR33和CYR32为目前陕西省小麦条锈菌主要流行小种,新致病类型G22-9和G22-14虽然目前出现频率不高,但对贵农系列、92R系列以及Moro均有毒性,且出现频率呈上升趋势。目前小麦条锈菌群体中Hybrid46致病类群和水源11致病类群占绝对优势,这与我国小麦品种抗病基因单一化有较大关系,应加强开发和利用新的、多元化的抗源材料。对2 952份陕西省新育成小麦品种(系)抗病性测试结果表明,其整体抗性水平呈上升趋势。综合条锈菌生理小种监测和抗病性分析结果,目前小麦抗条锈病育种应以抗CYR33和CYR32为主,同时注意对G22-9和G22-14的抗病性研究。     

蛋白激酶TaPiPK1在小麦抗条锈病反应中的功能分析

由条形柄锈菌小麦专化型Puccinia striiformis f. sp.tritici(Pst)引起的条锈病,长期严重威胁小麦安全生产。Pst通过毒性变异产生新毒性小种或致病类型,能克服生产上已应用的抗病基因,导致抗病品种感病。因此,挖掘抗条锈病基因资源对小麦抗病遗传改良和加快抗病新品种培育具有重要意义。蛋白激酶在应答病原菌侵染,传递植物免疫信号中发挥重要作用。本研究通过小麦转录组数据分析,筛选到参与应答Pst、小麦白粉菌Blumeria graminis f. sp.tritici和赤霉病菌Fusarium graminearum侵染的蛋白激酶基因TaPiPK1。该蛋白激酶基因编码551个氨基酸,C末端含有一个STK激酶结构域。利用RT-qPCR检测发现,TaPiPK1在小麦与条锈菌非亲和互作的前期上调表达;TaPiPK1主要定位于细胞质与细胞膜。利用大麦条纹花叶病毒介导的基因沉默技术(BSMV-VIGS)瞬时沉默TaPiPK1,显著降低小麦‘水源11’对条锈菌非亲和小种CYR23的抗性,表明TaPiPK1参与小麦抗条锈病反应并发挥重要作用。因此,TaPiPK1有可能作为潜在的基...