小麦品种与育种材料抗气传病害鉴定研究

用山西省目前小麦气传病害(包括条锈病、叶锈病和白粉病)主要优势生理小种和致病类型的混合菌,采用人工接菌方法,对1111份小麦品种和育种材料进行抗病性鉴定,并对其中479份小麦品种和育种材料进行条锈菌分小种鉴定,累计5357种次,为育种提供抗病信息、抗源材料,并为小麦品种审定提供抗、耐病依据。     

2017 — 2021年陇南条锈菌有性菌系毒性结构分析

有性菌系监测研究对揭示其在条锈菌变异中的作用及新小种的发现具有重要意义。2017 — 2021年对甘肃陇南条锈菌越夏区感病转主寄主小檗种类进行了调查,从天水市秦州区,陇南市成县、西和县3种小麦条锈菌感病转主寄主小檗上获得了67个有性菌系共计454个单孢。将其先后接种于中国鉴别寄主上进行苗期毒性鉴定,结果发现,天水陇南主要感病转主寄主为堆花小檗、短柄小檗及假猪豪刺。在已归类小种类型中,共鉴定出28个生理小种和致病类型。优势小种类型均为条中34号、条中32号、条中33号、贵22-14,出现频率分别为14.54%、15.86%、4.85%、3.96%。未归小种类型中,洛类、贵农、水源、Hy和中四类型出现频率分别为1.98%、15.64%、12.56%、8.15%、4.63%。这为阐明陇南越夏区条锈菌毒性群体结构复杂,该区是条锈菌新小种的策源地提供了数据支撑。     

山西省小麦不同生态区叶锈菌群体毒性研究

研究分析山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因频率结果表明,毒性基因V19、V24和V38出现频率较低,分别为5.8%、11.3%和0·0%,其对应抗性基因可视为山西省小麦叶锈菌的有效抗病基因。在所发现的43个致病类型(毒性基因组合)中THT、TRK、TRT、THK和PHT出现频率居前5位,分别为17.8%、14.4%、11.0%、8.2%和7.5%,为山西省目前小麦叶锈病的优势致病类型。     

小偃麦渗入系抗条锈性评价及细胞学鉴定

为将中间偃麦草的抗条锈病基因导入小麦,以八倍体小偃麦TAI7047为桥梁亲本,与普通小麦杂交、回交,结合细胞学鉴定选育抗条锈病小麦-异源渗入系;并通过人工接种在温室和田间病圃对育成的82份渗入系进行了连续2年的苗期、成株期抗病性鉴定筛选。筛选到38份免疫我国优势小种CYR32、CYR33和新小种v26;45份免疫CYR32、CYR33小种;51份免疫CYR32;48份免疫CYR33;52份免疫v26。且它们的抗性均来自中间偃麦草。对随机选取的3份抗病渗入系及其与中国春小麦的杂交F1进行了染色体计数和配对分析。结果表明,它们的染色体数目均为2n=42,且3个测试材料及其与中国春杂种F1的平均配对构型分别为2n=0.26I+20.79II+0.05III和2n=0.37I+20.68II+0.09III。说明小偃麦抗病渗入系具有与普通小麦相似的染色体结构和规则的配对构型,为小麦抗病育种提供了新抗源。     

小麦条锈病抗性基因定位及分子标记技术研究进展

条锈病流行对小麦生产造成巨大损失,选育和种植持久抗性品种是防治小麦条锈病最经济有效的策略。为达到多基因聚合培育持久抗病品种的目标,必须不断发掘抗病种质、解析其抗病遗传机制并开发分子标记。基于文献,对条锈病抗性基因发掘涉及的抗病性、分子标记、基因定位方法和定位进展及其在育种中的应用进行了综述,明确了小麦条锈病基因定位涉及技术的现状、局限性及优势,从而为后续的条锈病抗性基因发掘、多基因聚合和持久抗性小麦品种的选育与生产布局提供技术指导,以降低西北麦区和小麦主产区条锈病流行的频率,进一步促进国家粮食安全。     

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。     

小麦-顶芒山羊草2M染色体系的鉴定与评价

为了研究小麦-顶芒山羊草新种质材料的染色体组构成及开发其在育种中的利用价值,本研究利用分子标记和荧光原位杂交对小麦-顶芒山羊草杂交新种质进行鉴定,并通过小麦主要病害生理小种接种和农艺性状调查等方法对鉴定的材料进行综合评价。分子标记和原位杂交结果显示,所鉴定材料分别为小麦-顶芒山羊草2M附加系、2M(2D)代换系、2AS-2ML.2MS易位系和2DS-2ML.2MS易位系;抗病性鉴定结果表明,含2M染色体的材料均高抗小麦条锈病,其小麦亲本则高感条锈病,表明2M染色体上可能含有抗条锈病新基因;农艺性状调查分析结果表明,2M染色质导入小麦,可影响其小穗数、穗粒数和穗粒重等产量性状。因此,在创制和利用抗条锈病的小麦-顶芒山羊草2M染色体小片段易位系时,应加强对上述农艺性状的考察,并利用当前主栽品种进行回交改良。本研究鉴定出的抗条锈病小麦-顶芒山羊草2M染色体系丰富了小麦抗病基因库,为小麦育种提供了新抗源。     

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.     

小麦黄花叶病抗性研究及育种应用进展

小麦黄花叶病是一种全球性的土传病毒病,严重时会导致小麦产量大幅下降。小麦黄花叶病毒（WYMV）是主要的病原体之一,属于马铃薯Y病毒科（Potyviridae）大麦黄花叶病毒属（Bymovirus）,以禾谷多黏菌（Polymyxa graminis）为媒介感染小麦。目前已鉴定出14个抗WYMV的基因位点,图位克隆了1个抗病基因,证实了3个基因具有抗病性调控功能,已育成多个抗病小麦品种（系）。本文从小麦黄花叶病毒的病原体特性、病害分布、小麦抗性遗传和抗病育种等方面,综述了WYMV及小麦抗病性的研究进展,并对WYMV抗性基因挖掘和小麦抗病育种应用进行了展望。     

普通小麦-华山新麦草易位系H9020-20-12-1-8抗条锈病基因SSR标记

H9020-20-12-1-8是一个通过杂交和回交选育的普通小麦（Triticum aestivum L.）华山新麦草（Psathyrostachys huashanica Keng.）易位系,苗期对中国小麦生产上流行的条锈菌（Puccinia striiforms f.sp.tritici）生理小种CYR32表现良好抗性。遗传分析表明,H9020-20-12-1-8对CYR32的抗病性是由1对显性基因YrHy（暂命名）独立控制的,通过对H9020-20-12-1-8和感病品种铭贤169杂交F2分离群体进行SSR分子标记,从305对SSR引物组合中筛选到3个与抗病基因YrHy紧密连锁的微卫星标记Xgwm429、Xwgm770和Xwmc154,与YrHy的遗传距离分别为5.4、6.4和11.3cM,将YrHy定位于小麦2BS染色体上。系谱分析及分子检测等结果表明,YrHy是一个源于华山新麦草的新抗条锈病基因。     

甘肃陇南越夏区小麦抗条锈病育种研究进展

甘肃陇南是中国小麦条锈菌最大、最重要的越夏区,条锈病是发生于该区域小麦生产上最主要的病害,持续不断的培育和种植抗病品种是防治该病最绿色、经济的措施。为了持续控制该区域的条锈病、保障粮食安全,总结了自1995年以来甘肃陇南小麦抗条锈病育种成效,分析了存在的问题,提出了强化优异抗条锈病种质资源材料的评价、挖掘、创新与利用;强化生物育种技术的应用;强化抗病品种(基因)布局等建议。     

国家区试冬小麦品种在甘肃陇南的田间抗条锈病性评价

为精准评价冬小麦品种田间对条锈病的抗性,科学指导抗病育种和抗病材料的合理应用。在位于甘肃陇南不同生态区的甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站和汪川良种场两地,于2017 — 2020年,对122个国家区域试验品种进行了连续3 a的成株期抗条锈病性评价。结果表明,有WJ18-1等19个品种3 a两地均表现抗病,且抗性表现稳定,占供试品种的15.57%; WJ18-494等49个品种具有慢条锈特性,占供试品种的40.16%。绝大多数品种表现出差异性,菌源、环境是主要原因。     

小麦品种混播条件下条锈病发生、扩展研究

在田间分别设计6个小麦品种单播及其9个组合混播小区,研究条锈病在小麦混播群体中的发生、扩展情况及品种混播对条锈病的控制效果。结果表明,苗期品种混播小区发病中心的数量明显减少,条锈病发病中心越冬率达77.78%,单片病叶也可越冬。品种混播降低了条锈病传播距离,条锈病在各小区呈中心式分布。品种混播在孕穗期的相对防效为16.25%～58.89%,平均为35.31%。相对防效以"陕138"和"西农979"品种混播及"陕138"、"小偃22"和"西农889"品种混播最高,分别达58.89%和52.19%。品种混播对小麦条锈病有较好的控制效果,可作为生态防病措施之一。     

15%三唑酮喷施次数对小麦条锈病的防治效果

小麦条锈病是小麦生产上的最主要病害之一,三唑酮在小麦条锈病防治上具有极好的控病增产作用,但随着其长期施用,在天水地区小麦生产上已出现抗药菌株,导致防效偏低。为了给小麦条锈病的科学防治和三唑酮的合理高效使用提供技术支撑,在甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站以感病品种冬小麦新冬43号为指示品种,开展了15%三唑酮可湿性粉剂不同喷施次数对小麦条锈病的田间防效试验。试验结果表明,喷药次数对小麦条锈病的田间防效及指示品种的产量、千粒重、穗粒重有极显著的影响。与不喷药对照相比较,15%三唑酮可湿性粉剂药剂量1 200 g/hm2兑水675 kg喷施1次、喷施2次、喷施3次对小麦条锈病的田间终期防效分别为58.4%、83.6%、98.6%,折合产量分别为5 000.0、5 580.0、6 080.0 kg/hm2,较不喷药对照分别增产58.23%、76.58%、92.40%,千粒重分别提高15.5%、32.4%、38.5%,平均穗粒重分别提高7.6%、10.7%、12.2%。认为选用15%三唑酮可湿性粉剂在小麦条锈病防治达标期(病叶率达到10%)时对小麦进行喷雾防治,间隔7 d喷1次,连喷3次,可达到极好的控病增产效果,值得在小麦生产上推广应用。     

人工合成小麦衍生品种川麦47的抗条锈病SSR分子标记定位

条锈病是我国小麦最重要的病害之一，严重威胁小麦生产。川麦47是利用高抗条锈硬粒小麦-节节麦人工合成种基因资源与四川高产小麦绵阳26杂交、有限回交育成的高抗条锈病小麦新品种。为明确川麦47抗条锈性遗传基础，将川麦47分别与高感条锈小麦品种台长29杂交，获得杂交F1、F2群体；对川麦47与台长29构建的F2群体(355株)进行了条锈病抗性鉴定和遗传分析，结果表明，川麦47携带一个显性抗条锈病基因；利用SSR分子标记技术和F2分离群体分组分析法研究表明，该抗条锈病基因位于小麦1B染色体上，与微卫星分子标记Xgwm11、Xgwm18、Xgwm273和Xgwm498紧密连锁，遗传距离分别为2.2CM，2.2CM，4.5CM，3.9CM。川麦47可用于分子标记辅助育种。     

苯并噻二唑(BTH)诱导小麦对条锈病抗性的研究

小麦条锈病是小麦生产中的重要病害之一,为了明确苯并噻二唑(Benzothiadiazole,BTH)对小麦条锈病的诱导抗性作用,分别以BTH处理后的苗期和成株期小麦为试验材料,诱发接种小麦条锈菌后调查小麦的发病情况及防治效果。温室苗期试验结果表明,与对照相比,不同浓度BTH处理后,小麦抗锈性明显提高,病情指数降低29.69~49.77,防治效果可高达90%左右,不同浓度处理之间有一定差异,但与对照相比差异极显著;BTH诱导的最佳浓度为0.3 mmol·L-1,BTH喷雾处理后6~7 d小麦诱导抗锈性表达最强,诱导抗性的持久期在15 d以上。田间成株期试验结果表明,不同浓度处理诱导的小麦抗锈性无明显差异,浓度为0.3 mmol·L-1的BTH诱导处理小区小麦的产量最高,千粒重最重,为42.21 g,增产最高达19.3%。小麦在分蘖期、拔节前期和分蘖期+拔节前期喷施BTH,都能诱导小麦抗条锈性增强,病情指数显著降低,防治效果分别为43.07%、47.43%和50.01%,增产13.4%~16.9%。综上所述,BTH可以诱导小麦产生抗锈性,对小麦条锈病防治起到积极作用。     

Reaction to powdery mildew and stripe rust in related species and landraces of wheat

Field and controlled environmental tests indicated that the 49 accessions of closely related species and 12 landraces of wheat (Triticum aestivum L. em. Thell.) from the National Gene Bank of China showed different reactions to powdery mildew (Blumeria graminis (DC.) E. O. Speer. f. sp. tritici) and stripe rust (Puccinia striiformis Westend f. sp. tritici) at adult and seedling stages. Unknown Pm genes or alleles were postulated with Triticum baeoticum Boiss. accessions BO 3 and Triticum monococcum L. MO 4 and MO 5 when inoculated with 21 powdery mildew isolates at seedling stage. Fourteen accessions of T. baeoticum, T. monococcum, Triticum durum, and wheat landraces were inoculated with 30 stripe rust isolates at seedling stage. Unknown Yr genes or alleles were postulated with T. baeoticum Boiss. accession BO 5, as well as wheat landraces Xiaobaimai, Laomangmai, and Shaanxibai. Heterogeniety in reaction to powdery mildew isolates and stripe rust races were observed in related species and landraces of wheat.     

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。     

Transfer of leaf rust and stripe rust resistance from <Emphasis Type="Italic">Aegilops umbellulata</Emphasis> Zhuk. to bread wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.)

Aegilops umbellulata acc. 3732, an excellent source of resistance to major wheat diseases, was used for transferring leaf rust and stripe rust resistance to cultivated wheat. An amphiploid between Ae. umbellulata acc. 3732 and Triticum durum cv. WH890 was crossed with cv. Chinese Spring Ph ^I to induce homoeologous pairing between Ae. umbellulata and wheat chromosomes. The F₁ was crossed to the susceptible Triticum aestivum cv. ‘WL711’ and leaf rust and stripe rust resistant plants were selected among the backcross progenies. Homozygous lines were selected and screened against six Puccinia triticina and four Puccinia striiformis f. sp. tritici pathotypes at the seedling stage and a mixture of prevalent pathotypes of both rust pathogens at the adult plant stage. Genomic in situ hybridization in some of the selected introgression lines detected two lines with complete Ae. umbellulata chromosomes. Depending on the rust reactions and allelism tests, the introgression lines could be classified into two groups, comprising of lines with seedling leaf rust resistance gene Lr9 and with new seedling leaf rust and stripe rust resistance genes. Inheritance studies detected an additional adult plant leaf rust resistance gene in one of the introgression lines. A minimum of three putatively new genes—two for leaf rust resistance (LrU1 and LrU2) and one for stripe rust resistance (YrU1) have been introgressed into wheat from Ae. umbellulata. Two lines with no apparent linkage drag have been identified. These lines could serve as sources of resistance to leaf rust and stripe rust in breeding programs.