应用real-time PCR定量检测小麦条锈菌潜伏侵染量方法的建立

 小麦条锈病是我国小麦主要病害之一。快速、及时地诊断与定量监测处于潜育状态下的病叶,对准确估计越冬、越夏后的病情,制定正确的防治方案具有重要的意义。根据小麦条锈菌Puccinia striiformis的β-tubilin基因序列设计对该病原菌的种具有特异性的引物betaf/betar,并分别在普通PCR和real-time PCR扩增时对该引物的特异性和灵敏性进行了测定。结果表明该引物对小麦条锈菌特异性高,可稳定扩增出243 bp的目标条带。Real-time PCR的灵敏度为普通PCR的100倍。应用此特异性引物,建立了real-time PCR测定系统,定量测定了条锈菌在小麦叶片接种后组织内的DNA随时间的变化。结果表明,在接种后12 h,可在小麦叶片内检测到条锈菌,且条锈菌在小麦叶片内潜育期间随时间呈指数增长。接种第6 d后叶片内的菌量有明显的增加。建立的小麦条锈菌的real-time PCR早期定量测定方法,为及时、快速监测小麦条锈病在潜育期间的发病规律以及为该病的预测、防治提供依据。     

应用real-time PCR 定量检测田间小麦条锈菌潜伏侵染的研究

 为快速、及时地定量检测处于潜育状态下的小麦条锈菌菌量,本研究于2009－2010年实施田间试验,在北京和甘肃各设3个试验小区,将小区分割成1 m×1 m或1.5 m×1.5 m的小格。初春刚返青叶片出现症状前,在每小格内采集30片叶,提取叶片基因组DNA,应用已建立的real-time PCR定量测定方法,计算每个样本的分子病情指数(molecular-detected disease index, MDI）。在本试验的天气条件和试验设计下,采样10 d后,调查田间标记采样点的发病情况,计算病情指数DI,比较MDI和DI的关系,建立回归模型。结果表明：甘肃甘谷3个试验小区的MDI和DI存在极显著的相关性（R₂¹=0.813 6,R₂²=0.884 5,R₂³=0.592 8）;北京上庄3个试验小区的MDI和DI也存在极显著的相关性（R₂¹=0.742 3,R₂²=0.578 4,R₂³=0.858 4）。本研究证明了应用分子生物学方法可估测小麦条锈病潜育侵染程度的可能性,为建立分子定量测定田间潜育侵染量系统提供了可靠依据。     

条锈菌侵染对小麦光合作用和呼吸作用速率的影响

 小麦幼苗叶片受到条锈菌侵染后,净光合速率降低,显症和产孢以后剧烈下降,变化幅度可达健株正常值的50%左右。病株光呼吸速率和暗呼吸速率在侵染初期略有降低,显症和产孢以后急剧上升,光呼吸速率升高幅度可达健株正常值的60-70%,暗呼吸速率可比健株升高1.6-1.7倍以上。随着小麦和条锈菌两者亲和性的增强,上述变化起始略晚,但变化幅度增大。文中讨论了上述病理学变化的意义。     

应用real-time PCR评价三种杀菌剂对小麦条锈病的防治效果

为更加精确有效地评估杀菌剂对小麦条锈病的防效,本研究利用real-time PCR检测潜育阶段的分子病情指数(molecular disease index,M DI)并结合田间病情分析,对三种杀菌剂的防效进行评价。春季返青后在品种铭贤169和京0045试验小区的诱发中心接种小麦条锈菌夏孢子,待充分发病后将其铲除。设置播种前2%立克秀拌种,接种后21和28 d分别喷施25%阿米西达和30%苯甲-丙环唑1 500倍液三种处理。发病后调查不同处理的普遍率和严重度,计算病情指数和AUDPC。结果表明,阿米西达和苯甲-丙环唑对小麦条锈病具有良好的防效且能够明显抑制发病中心的扩展,而经立克秀拌种对该病害的防治效果和发病中心扩展的抑制作用均不理想。对京0045于发病中心接种后24和33 d采样,经双重real-time PCR定量检测,计算MDI。结果显示潜育检测获得的M DI与AUDPC之间均具有极显著的相关性;阿米西达和苯甲-丙环唑对潜育期小麦条锈菌的扩展具有明显的持续抑制作用,而立克秀拌种仅对小麦条锈菌潜伏初期的扩展表现出一定的抑制作用。     

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。     

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。     

陇东发现一种小麦条锈菌的天敌昆虫

陇东发现一种小麦条锈菌的天敌昆虫高兆国，吴中堡，鱼洁波，张明科（甘肃省泾川县农技推广中心７４４３００）小麦条锈病是陇东地区小麦的一种重要病害，近几年我们在调查锈病病情时，发现一种取食条锈菌的夏孢子堆，约２ｍｍ长的桔红色小虫，经室内饲养并初步鉴定，确认...     

陇南和阿坝地区小麦条锈菌传播的研究

 研究结果表明,甘肃陇南越夏区条锈菌源的主要传播路线是沿康县至略阳的近正西气流轨道和文县至广元的西北气流轨道,主要对汉中地区和绵阳的大多数地区小麦秋苗吹送,并可波及陕西安康地区和商洛部分地区及四川达县和万县等地。四川阿坝州越夏区菌源的主要传播路线是沿汶川至灌县的西北偏北气流轨道。其菌源与成都平原麦区的关系密切,对绵阳地区的北川、平武和绵竹等地也很重要,并可波及南充、内江及江汉流域等地区。湖北秋苗的初始菌源多来自西北越夏区。     

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。     

临夏地区小麦条锈菌越夏特点

通过多年对临夏州小麦条锈病的调查,明确了小麦条锈病在临夏州的流行规律及越夏条件。临夏州小麦条锈病具有流行危害时期长,越夏菌源量大,突发性强,发生范围广及新的生理小种出现频率高等特点,提出了综合治理临夏州小麦条锈病对保护全国小麦生产的重要意义。     

普通小麦-柔软滨麦草易位系M852-1抗条锈基因的遗传分析和分子作图

 M852-1是经杂交和回交培育的普通小麦-柔软滨麦草易位系,苗期对我国小麦条锈菌流行小种均表现良好抗性。为明确其抗条锈性遗传规律,本研究选用条锈菌流行小种（类型）CYR29、CYR32、CYR33和Su11-7的单孢菌系对其与铭贤169杂交F₁、F₂、F₃及BC₁代群体进行遗传分析, 同时应用420对SSR引物对接种CYR32的M852-1/铭贤169 F₂代144个单株作图群体进行抗病基因定位。结果表明,M852-1对供试小种均表现免疫或近免疫,对CYR29的抗锈性由1对显性基因控制,对CYR32、CYR33和Su11-7的抗锈性均由1对隐性基因控制。筛选到3个与抗CYR32基因连锁的SSR标记Xbarc124、Xbarc200和Xgwm429,遗传距离分别为6.3、5.6 和 9.7 cM。根据SSR标记锚定性将该基因定位于小麦2BS染色体,暂命名为YrM852。基因来源、分子标记检测及染色体位点分析表明,YrM852很可能是1个不同于目前已知抗条锈病基因的新基因。     

2006-2010年陕西省小麦条锈菌生理小种变化动态

为了系统监测陕西省小麦条锈菌生理小种变化动态,2006-2010年采用全国通用的19个鉴别寄主对采自陕西省8个市(区)27个县(区)的1 065份条锈菌标样以及甘肃省天水地区的100份标样进行了鉴定。共监测到已知生理小种(致病类型)30个,分别是条中17、20、21、22、23、27、28、29、30、31、32、33号,Hybrid46类群的HY-4、5、6、7、8、9,水源11类群的水11-1、2、3、4、5、6、7、8、10、11、12和13。其中,条中33号和32号分布范围广,出现频率高,致病性强,为陕西省优势流行小种。其次为水11-4、水11-5、水11-7和条中31号。条中31号之前的小种出现频率低,而且年度间不稳定,已成为次要小种或稀有小种。因此,目前陕西省小麦抗条锈病育种应以条中33号和32号为主要对象,兼顾水11-4、水11-5、水11-7和条中31号。     

陕西省115个小麦品种(系)抗条锈病基因的分子检测

 为掌握陕西省主栽与后备小麦品种对我国条锈菌的抗性水平,明确其抗锈基因分布,本研究选用条锈菌流行小种CYR32和新毒性小种V26对115份陕西省主栽和后备小麦品种(系)进行苗期抗病性鉴定,并分别利用抗条锈病基因Yr5、Yr9(1B/1R)、Yr10、Yr18和Yr26的紧密连锁分子标记对这115份材料进行了分子检测。结果表明,供试小麦品种(系)中,抗CYR32的有61份,占53.04%;抗V26的有84份,占73.04%;对2个小种均抗病的有50份,占43.48%。分子检测发现115份材料均不含有Yr10;可能携带Yr9基因的有41份,占35.65%;可能含有Yr5、Yr18和Yr26的材料分别为3份、3份和2份,占2.61%、2.61%和1.74%。因此,当前陕西省主栽与后备小麦品种(系)对CYR32和V26的抗性整体水平还有待进一步提高,Yr9分布频率较高,而Yr5、Yr10、Yr18和Yr26分布频率较低,建议在以后小麦育种中减少Yr9的使用,加强利用Yr5和Yr18与其他有效基因聚合培育持久抗条锈病品种。     

2017年我国小麦条锈病流行特点及重发原因分析

2017年小麦条锈病在我国黄淮海麦区大范围流行, 表现出汉水流域及黄淮南部见病时间早、扩散速度快、黄淮海麦区流行范围广等特点。本文在系统总结2017年全国小麦条锈病流行特点的基础上, 分析认为极端暖冬气候、春季多雨适温气候条件和主产麦区缺乏抗性品种等因素是导致2017年我国小麦条锈病大流行的主要原因。     

GUS基因插入导致的小麦条锈菌突变体遗传稳定性和毒性变异研究

 对3个通过基因枪转化GUS基因获得的小麦条锈菌毒性突变体,进行GUS基因的表达活性检测、插入片段DNA的PCR电泳检测和Southern杂交验证;同时用17个国内鉴别寄主和37个黄淮麦区小麦主栽品种对这3个突变菌株进行了毒性谱的测定。结果表明突变菌株的外源GUS基因可稳定遗传;插入的外源基因片段引起了菌株毒性谱的改变。外源基因的插入位点与条锈菌的毒性基因相关。研究还表明插入突变体具有相对的遗传稳定性。研究结果可为克隆小麦条锈菌毒性基因和探明毒性基因的作用机理奠定理论基础。     

小麦凝集素类受体激酶TaLecRLK1的鉴定及抗锈病功能分析

凝集素类受体激酶(lectin receptor-like kinase, LecRLKs)是一类在植物应答多种生物/非生物胁迫中发挥重要作用的类受体激酶。本研究在小麦与条锈菌互作的转录组中筛选到1个在小麦与条锈菌非亲和互作中显著上调表达的LecRLKs基因TaLecRLK1。该基因全长2 292 bp,编码蛋白含有1个胞外信号肽、B-lectin结构域、PAN＿AP结构域、跨膜域和胞内酪氨酸激酶域。qRT-PCR分析表明：TaLecRLK1在小麦与条锈菌非亲和互作早期诱导表达,在烟草及小麦原生质体中瞬时表达,TaLecRLK1-GFP定位在细胞膜上。利用大麦条纹花叶病毒介导的基因沉默技术(BSMV-VIGS)沉默TaLecRLK1,接种无毒性条锈菌小种CYR23后,沉默叶片表面产生少量夏孢子堆,组织学观察发现沉默植株中条锈菌菌丝长度增长、侵染点附近活性氧积累面积减少;TaPR1、TaPR2、TaPR5的表达受到抑制,TaCAT和TaSOD则被迅速诱导表达。综上所述,TaLecRLK1对小麦抗条锈病起到正调控作用。     

Effect of plot geometry on epidemic velocity of wheat yellow rust

The size and shape of field plots can impact on both the cost and outcome of epidemiological experiments. In previous studies, epidemic velocity of yellow rust (caused by Puccinia striiformis f.sp. tritici ) on wheat ( Triticum aestivum ) has been examined in long, narrow plots (6·1 m by 73–171 m). The present study compares spread in square, 61 × 61 m plots versus narrow, 6·1 × 61 m plots at two locations. The objective was to test whether plot shape has a substantial impact on spatiotemporal spread of yellow rust. Velocity increased curvilinearly with time for both plot shapes and at both locations. Curves of epidemic velocity versus time were nearly identical in square versus narrow plots in both the upwind and downwind directions. Contrary to expectation based on simulations, the results did not indicate faster disease spread in square plots, though the plot sizes studied may be beyond that at which there is a rapid change of disease increase with increasing plot area. Velocity also increased curvilinearly in all eight compass directions of the square plots. Results indicate that narrow plots, which are substantially less costly than equidimensional plots, may be justified for studying the spatiotemporal spread of wheat yellow rust and other diseases with similar epidemiological characteristics.     

小偃6号高温下抗条锈性的遗传分析

小偃6号是20世纪70年代末利用长穗偃麦草基因育成的小麦品种,具有高温抗条锈性,研究其抗条锈遗传基础,对揭示其抗病机制和培育持久抗病品种有重要意义.本研究采用常规杂交分析方法,在20～22℃条件下,用小麦条锈菌系CY29、CY30、CY31、CY32和Su-4分别接种小偃6号、铭贤169及其杂交F2代各株系幼苗,对小偃6号进行了抗条锈性遗传分析.结果表明,小偃6号对菌系CY31、CY29和Su-4的抗病性是由1显1隐2对基因独立遗传控制;对菌系CY30和CY32的抗病性由2对互补显性基因控制.此研究结果为选育持久抗病品种提供了必要的遗传信息,建议作为抗源在抗病育种中加以利用.