小麦条锈菌吸器发育的超微结构研究

根据形态的变化特征,小麦条锈菌吸器发育分为四个阶段,即吸器母细胞的形成、入侵栓的产生、颈部的延伸和吸器体的膨大。电镜观察发现,吸器母细胞壁和隔膜的结构明显不同于胞间菌丝的壁和隔膜。入侵栓由内外层壁组成,它们分别与吸器母细胞壁和第五、第六层相连接。在颈部延伸过程中,颈部始终未能刺破寄主的质膜。成熟的吸器体呈球形或卵球形,并可产生不规则的突起或分枝,吸器中的多核现象较为普遍。     

小麦条锈菌吸器的遗传分析

吸器(Haustorium)是条锈菌产生于小麦细胞内的唯一器官,为了研究小麦持久抗性品种中条锈菌吸器的遗传规律,选用小麦持久抗条锈品种Aquileja(AQ)、Libellula(LB)、咸农4号(XN)和感病品种铭贤169(MX)配制杂交组合MX×AQ、LB×XN和AQ×XN,组成亲本及杂交一代(F1)杂交二代(F2)和回交一代(BCp1、BCp2)6个世代,接种条锈菌后取样,测定单位菌丝面积内的吸器数目。结果表明:AQ和LB中条锈菌的吸器数目分别为44.2/mm2和23.74/mm2,两个品种对吸器均表现较强的抗性;XN中条锈菌吸器数目(89.83/mm2)与MX(102.02/mm2)无差异,未表现出明显的抗性。小麦持久抗性品种中条锈菌吸器的遗传为部分隐性,显性度为-0.47￣-1.83;控制条锈菌吸器数目的基因大约有1￣2个。尺度模型检验结果表明MX×AQ组合中条锈菌吸器的遗传符合加性模型,遗传力较高为68%,而LB×XN和AQ×XN经尺度检验分析不符合加性—显性模型,遗传力较低。     

小麦条锈菌吸器分离方法研究

[目的]从小麦条锈菌侵染的叶片中分离纯度较高且结构较完整的吸器.[方法]根据锈菌吸器表面含有可以与伴刀豆球蛋白凝集素(Concanavalin A)结合的糖类物质的特性,参照蚕豆锈菌吸器的分离方法对小麦条锈菌吸器进行了分离.[结果]从被条锈菌侵染小麦叶片中成功分离出条锈菌吸器,提取吸器的纯度为83.3％,提取率为5.0×105个/g小麦叶片鲜重.[结论]根据蚕豆锈菌吸器的分离方法,稍作改进,成功分离得到小麦条锈茵吸器,为小麦条锈菌功能基因组学及其致病机制的研究奠定了基础.     

小麦品种抗条锈性鉴定

在苗期采用常规接种方法对38个供试品种进行了分小种鉴别,结果表明:对条中31号小种表现抗病的品种有28个,占供试品种的76%;表现感病的品种有9个,占24%。对条中30号小种表现抗病的品种有28个,占供试品种的74%;表现感病的品种有5个,占13%。对条中29号小种表现抗病的品种有27个,占供试品种的73%;表现感病的品种有7个,占19%。成株期,在病圃中用条中31号、条中30号和条中29号等量混合小种对供试品种接种,鉴定结果表明:病情基本稳定后,对混合菌种表现抗病的品种有28个,占供试品种的74%;表现感病的品种有9个,占23%。无论在抗病类型中还是在感病类型中病情发展都有差异,在感病品种中,淮阴9628和莱农9226的普遍率、严重度分别为83.3%、20.0%和81.7%、20.0%,而95059和温麦6号的普遍率、严重度分别为22.7%、6.7%和57.3%、15.0%。此外,作者对这些品种在生产上的应用也做了讨论。     

小麦品种抗条锈性鉴定

在苗期采用常规接种方法对38个供试品种进行了分小种鉴别,结果表明:对条中31号小种表现抗病的品种有28个,占供试品种的76%;表现感病的品种有9个,占24%.对条中30号小种表现抗病的品种有28个,占供试品种的74%;表现感病的品种有5个,占13%.对条中29号小种表现抗病的品种有27个,占供试品种的73%;表现感病的品种有7个,占19%.成株期,在病圃中用条中31号、条中30号和条中29号等量混合小种对供试品种接种,鉴定结果表明:病情基本稳定后,对混合菌种表现抗病的品种有28个,占供试品种的74%;表现感病的品种有9个,占23%.无论在抗病类型中还是在感病类型中病情发展都有差异,在感病品种中,淮阴9628和菜农9226的普遍率、严重度分别为83.3%、20.0%和81.7%、20.0%,而95059和温麦6号的普遍率、严重度分别为22.7%、6.7%和57.3%、15.0%.此外,作者对这些品种在生产上的应用也做了讨论.     

小麦条锈菌效应蛋白Pst-1374的表达纯化及初步结构特征

由条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst）引起的条锈病是小麦上最具破坏性的病害之一。在条锈菌侵染小麦过程中,条锈菌向小麦细胞分泌效应蛋白,改变宿主的防御反应。效应蛋白Pst-1374来源于条锈菌小种PST-78,将Pst-1374基因插入pET-32a载体并在大肠杆菌中表达,使用镍柱亲和层析和高效液相色谱（HPLC）纯化重组效应蛋白Pst-1374,然后通过液质联用质谱（LC-MS）、动态光散射（DLS）、凝胶过滤层析（GFC）和圆二色谱（CD）研究了Pst-1374的结构特征。结果表明,溶液中的Pst-1374大部分为无规则卷曲结构,只有小部分为规则的二级结构;三氟乙醇（TFE）可以稳定Pst-1374的结构,增加α-螺旋的比例。这些结构特点的发现为其他效应蛋白的结构研究提供了思路。     

两种小麦品种感染条锈菌后的基因表达初探

利用DDRT-PCR技术初步分析了小麦条锈病抗性品种‘89-27'和耐性品种‘咸农四号’在感染后叶片中的基因差异表达,共筛选到差异显示片段47个,包括诱导表达8个、增强表达21个和抑制表达18个.其中,7个稳定表现的差异片段DD1～DD7测序和序列相似性比对结果表明:DD1与far1基因相似性较高,可能与Phy A蛋白调控的特异性生理活性有关;DD2与rRNA基因完全同源,可能与感染后应激蛋白大量快速合成有关;DD7与光合系统Ⅱ中的叶绿素结合蛋白a/b基因相似性较高,可能与光捕捉效率和CO2固定能力的补偿作用有关;DD3～DD6功能不详,可能为新EST序列.     

小麦条锈菌致病性及其变异研究进展

小麦条锈病（wheat stripe rust or yellow rust）是一种气传性的低温真菌病害,在所有小麦产区均可暴发流行,造成巨大的产量和经济损失,严重威胁着小麦的安全生产。其病原条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis West. f. sp. tritici Eriks. & Henn.,Pst）为严格专性寄生真菌,致病性变异频繁,常造成小麦品种抗条锈性“丧失”,引发病害大流行。因而,从20世纪50年代起,条锈菌致病性变异的研究一直备受关注,并已开展了大量的研究工作。本文从小麦品种抗病性丧失、条锈菌致病性变异途径、条锈菌群体遗传、条锈菌基因组和功能基因组以及条锈菌效应蛋白等不同方面概述了近年来取得的重要研究进展,提出了未来条锈病防治上面临的问题和挑战;以期通过准确预测条锈菌优势小种、合理利用和布局抗病基因、利用新策略创制新型持久广谱抗病材料,不断优化和完善小麦条锈病综合治理技术体系,实现小麦条锈病可持续控制。     

小麦条锈菌滇黔群体遗传结构分析

为探明小麦条锈菌滇黔群体菌源关系,利用扩增片段长度多态性标记对云南、贵州具有不同AFLP基因型的71个小麦条锈菌分离物（云南39个,贵州32个）进行了遗传结构分析。结果表明：小麦条锈菌云南和贵州群体共享AFLP基因型达32.3%;AMOVA分析显示：小麦条锈菌云南和贵州群体间的遗传变异仅占总变异的7%;最大简约树枝长评估揭示小麦条锈菌滇黔群体自由重组的可能性较低。因此,小麦条锈菌滇黔群体间重组几率较低而菌源交流较顺畅。     

小麦条锈菌一个产孢相关基因PsCon1的克隆及表达特征分析

【目的】克隆小麦条锈菌产孢相关基因PsCon1,分析其在病菌不同发育时期的表达水平。【方法】利用RT-PCR和PCR技术克隆PsCon1的cDNA序列和基因组序列,采用生物信息学技术预测分析该基因的DNA序列结构及其编码蛋白的保守域等基本特性,运用实时荧光定量RT-PCR技术分析PsCon1在夏孢子,芽管以及不同侵染时间的表达水平。【结果】PsCon1由3个外显子和2个内含子构成,开放阅读框长为252bp,编码83个氨基酸;编码的蛋白PSCON1不含跨膜区,无信号肽,定位在细胞质,具有2个conidiation-specific protein6保守结构域。PsCon1与小麦秆锈菌核苷酸序列的一致性在外显子区为78%,内含子区为43%,与小麦秆锈菌(Puccinia graminis)的亲缘关系最近,与烟曲霉(Aspergillus fumigatus)和费氏新萨托(Neosartorya fischeri)的亲缘关系次之。PsCon1在小麦条锈菌萌发夏孢子时期基因表达量为新鲜夏孢子中的1.69倍。在亲和组合中,PsCon1在小麦条锈菌接种小麦后6h和24h表达量最高,分别为在新鲜夏孢子中表达量的3.21倍和2.91倍;在接种后24h至168h,基因表达基本呈下调趋势,在接种后168h的表达量最低,仅为夏孢子时期的0.0004倍,在接种后216h和264h,表达量有所增加,表达量约为接种后168h的15倍。在非亲和组合中,PsCon1在小麦条锈菌接种小麦后36h表达量最高,但仅为新鲜夏孢子基因表达量的0.13倍,基因表达总体呈下调趋势。【结论】PsCon1参与了小麦条锈菌对小麦的侵染,可能作为一个致病相关基因影响了条锈菌芽管和吸器的形成,同时促进了条锈菌在侵染过程中的产孢。PsCon1的克隆为进一步研究该基因在小麦与条锈菌互作过程中的功能奠定了基础。     

中国小麦条锈病综合治理理论与实践

小麦条锈病是影响小麦安全生产的重要生物灾害。文中介绍了全国小麦锈病工作者通过60多年通力协作,对小麦条锈病综合治理理论和技术研究取得的显著成绩,系统揭示了中国小麦条锈病的越冬、越夏规律、菌源传播规律、病菌致病性变异途径以及品种抗病性“丧失”的规律与原因,发现中国小麦条锈病存在秋季菌源和春季菌源2大菌源基地。提出了“综合治理越夏异变区、持续控制冬季繁殖区和全面预防春季流行区”的病害源头治理策略,研发出小麦条锈病分子诊断、异地测报以及抗锈良种、药剂拌种、退麦改种、适期晚种和带药侦查、打点保面等一系列病害监测预警和关键防治技术,构建了以生物多样性利用为核心的中国小麦条锈病菌源基地综合治理技术体系,在生产上大规模推广应用,防病保产效果极其显著。文中并对病菌致病性变异机制、早期预警和越夏易变区生态治理等问题进行了讨论。     

Pathogenesis-related protein genes involved in race-specific all-stage resistance and non-race specific high-temperature adult-plant resistance to Puccinia striiformis f. sp. tritici in wheat

Interactions of the stripe rust pathogen (Puccinia striiformis f. sp. tritici) with wheat plants activate a wide range of host responses. Among various genes involved in the plant-pathogen interactions, the expressions of particular pathogenesis-related (PR) protein genes determine different defense responses. Different types of resistance have been recognized and utilized for developing wheat cultivars for resistance to stripe rust. All-stage resistance can be detected in seedling stage and remains at high levels throughout the plant growth stages. This type of resistance is race-specific and not durable. In contrast, plants with only high-temperature adult-plant (HTAP) resistance are susceptible in seedling stage, but become resistant when plants grow older and the weather becomes warmer. HTAP resistance controlled by a single gene is partial, but usually non-race specific and durable. The objective of this study was to analyze the expression of PR protein genes involved in different types of wheat resistance to stripe rust. The expression levels of 8 PR protein genes (PR1, PR1.2, PR2, PR3, PR4, PR5, PR9 and PR10) were quantitatively evaluated at 0, 1, 2, 7 and 14 days after inoculation in single resistance gene lines of wheat with all-stage resistance genes YrTr1, Yr76, YrSP and YrExp2 and lines carrying HTAP resistance genes Yr52, Yr59, Yr62 and Yr7B. Races PSTv-4 and PSTv-37 for compatible and incompatible interactions were used in evaluation of PR protein gene expression in wheat lines carrying all-stage resistance genes in the seedling-stage experiment while PSTv-37 was used in the HTAP experiment. Analysis of quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) revealed that all of the PR protein genes were involved in the different types of resistance controlled by different Yr genes. However, these genes were upregulated at different time points and at different levels during the infection process among the wheat lines with different Yr genes for either all-stage resistance or HTAP resistance. Some of the genes were also induced in compatible interactions, but the levels were almost always higher in the incompatible interaction than in the compatible interaction at the same time point for each Yr gene. These results indicate that both allsalicylic acid and jasmonate signaling pathways are involved in both race-specific all-stage resistance and non-race specific HTAP resistance. Although expressing at different stages of infection and at different levels, these PR protein genes work in concert for contribution to different types of resistance controlled by different Yr genes.     

甘肃、青海地区小麦条锈菌监测及群体遗传多样性分析

【目的】了解甘肃和青海小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)春季流行传播路线、群体遗传多样性和生殖模式,明确春季流行期两省小麦条锈菌的传播关系及菌源交流规律,进而为两省小麦条锈病的预测预报、确定越夏初始菌源来源和有效治理提供理论依据。【方法】选择条锈病常发生的地区作为调查和研究区域。甘肃省4个试验点:陇南市文县、陇东平凉市崆峒区、中部麦区定西市临洮县、临夏州临夏县;青海省2个试验点:西宁市城北区、海东市互助县。2017年秋季,在甘肃和青海省6个试验点内根据当地小麦播种适期依次种植82份变异观察圃材料。2018年4—8月,对试验点82份变异观察圃材料进行田间病害调查,并采集到551份小麦条锈菌标样,使用15对引物进行SSR分子标记分析。利用GenAlEx和POPPR v2.5.0软件对数据进行相关分析,不显著的rbarD值表示连锁平衡,用于推断群体是否发生有性重组。【结果】82份变异观察圃材料在甘肃地区发病比青海地区严重。15对引物组合共扩增出81个位点,每对引物组合产生的多态性位点为2—12个。551份样本克隆矫正后,共鉴定出505个多位点...     

Identification of eight Berberis species from the Yunnan-Guizhou plateau as aecial hosts for Puccinia striiformis f.sp.tritici,the wheat stripe rust pathogen

Puccinia striiformis Westend. f. sp. tritici Erikss.(Pst) infects wheat and causes stripe rust. The rust is heteroecious with wheat as the primary uredinial and telial host and barberry(Berberis spp.) as the alternate pycnial and aecial host. More than 40 Berberis species have been identified as alternate hosts for Pst, and most of these are Chinese Berberis species. However, little is known about Berberis species or their geographic distributions in the Yunnan-Guizhou plateau in southwestern China. The Yunnan-Guizhou plateau is considered to be an important and relatively independent region for the evolution of the wheat stripe rust pathogen in China because the entire disease cycle can be completed within the region. In this study, we conducted a survey of barberry plants in the Yunnan-Guizhou plateau and identified the eight Pst-susceptible Berberis species under controlled conditions, including B. julianae, B. tsienii, B. veitchii, B. wilsonae, B. wilsonae var. guhtzunica, B. franchetiana, B. lepidifolia and B. pruinosa. These species are reported here for the first time to serve as alternate hosts for the wheat stripe rust pathogen under controlled conditions.     

2003～2004年云南省中部地区小麦条锈病生理小种鉴定结果*

 2003～2004年采自云南省中部地区的主要生产品种和重要抗源上的小麦条锈病标样52份，其鉴定结果基本反映了本年度云南省中部地区小麦条锈病菌生理小种的状况。共鉴定到9个小种和致病类型，有条中32号，条中31号，Hybrid46-8，-7，-5，-4，水源11-14，-12和洛13-8。条中32号和Hybrid46-7为主要流行小种，条中32号位居第一，出现频率为48%，其次为Hybrid46-7（24%），Hybrid46-4和Hybrid46-5的出现频率相当（6%），为一般流行小种，出现频率较高的还有Hybrid46-8，水源11-14和洛13-8，其它为稀有小种和致病类型。抗锈育种应以条中32号和Hybrid-7，-5，-4为主要对象，兼顾Hybrid46，水源11和洛13的其他致病类型。     

2003～2004年云南省中部地区小麦条锈病生理小种鉴定结果

2003~2004年采自云南省中部地区的主要生产品种和重要抗源上的小麦条锈病标样52份,其鉴定结果基本反映了本年度云南省中部地区小麦条锈病菌生理小种的状况。共鉴定到9个小种和致病类型,有条中32号,条中31号,Hybrid46-8,-7,-5,-4,水源11-14,-12和洛13-8。条中32号和Hybrid46-7为主要流行小种,条中32号位居第一,出现频率为48%,其次为Hybrid46-7(24%),Hybrid46-4和Hybrid46-5的出现频率相当(6%),为一般流行小种,出现频率较高的还有Hybrid46-8,水源11-14和洛13-8,其它为稀有小种和致病类型。抗锈育种应以条中32号和Hybrid-7,-5,-4为主要对象,兼顾Hybrid46,水源11和洛13的其他致病类型。     

部分麦区小麦条锈菌对粉锈宁的抗药性监测

[目的]探讨小麦条锈病对粉锈宁杀菌剂的敏感性及抗药性。[方法]采用拌种离体叶段法测定了四川和云南两省的84个条锈菌株对粉锈宁杀菌剂的抗药性。[结果]供试菌株中属于敏感菌株占2.40%,耐药菌株占61.90%;供试菌株的平均EC50值为4.07 mg/L,平均抗性水平为21.43倍,平均抗性频率在10～50倍的菌株占52.35%,云南菌株的平均抗性水平高于四川菌株。[结论]为小麦条锈病的有效防治提供了理论依据。