黑龙江省小麦白粉病菌毒性结构和毒力频率初步研究再报

小麦白粉病是由布氏白粉菌(BlumeriagraminisDC.Speer)引起,属子囊菌白粉菌目。小麦白粉病是影响中国小麦生产最严重的病害之一。中国过去仅在西南各省和山东沿海地区发生较多,20世纪70年代后期全国有20个省、市发生,进入80年代,该病害逐渐加重,范围也逐渐北移。1981年全国重病区达280万hm2,1983年上升到467万hm2,1990年猛增到1330万hm2。1981年和1987年在东北春麦区两次流行,使小麦减产近10%。为了有效地控制小麦白粉病,必须查明小麦白粉病菌群体毒力状态。笔者对黑龙江省齐齐哈尔地区小麦白粉病菌的毒性结构和毒力频率进行了研究,并对其…     

小麦品种(系)与小麦白粉菌的相互作用——Ⅰ.小麦白粉菌毒力频率和毒性基因的研究

1985—1987年在温室条件下,采自河南省不同地区的小麦白粉菌群体,对本省当前推广的小麦品种的毒为频率均大于76.55%;区试品种(系)中的花培28和周80—48的毒力频率分别为6.25%和8.75%,抗性较好.利用联合致病性分析,确定了花培28与百泉792、郑州7920和周80—48是今后适于推广的品种组合.研究初步证明豫东、西、南部的小麦白粉菌群体结构基本相似.毒性基因V_1、V_(3b)、V_(3c)、V_5和V_9的平均频率较高(66.67—82.76%),V_2、V_(2x)、V_4、V_(4(+))和V_8的平均频率低(7.06—13.38%).并讨论了小麦品种的合理布局和抗源利用等问题.     

对小麦白粉病菌生理小种三个鉴别寄主的抗生基因分析

采用基因推导法分析了三个鉴别寄主的抗性基因：白免３号和肯贵阿１号含有Ｐｍ４ａ；小白冬麦的抗性受一对隐性基因的控制，其抗谱不同于所有供试单基因系的抗谱。     

山东省和河北省小麦白粉菌毒性与遗传多样性分析

由Blumeria graminis f. sp. tritici引起的白粉病是危害我国小麦安全生产的重要病害之一。分析菌株毒性结构和抗病基因有效性对于利用寄主控制白粉病具有重要意义。本研究对2011年从山东和河北两省分离的41个菌株进行了毒性分析,并采用SSR标记对其遗传多样性进行了分析。测试菌株的毒性频率在0.35 (Bg40-2,山东烟台)至0.74 (Bg46-1,山东平度)之间。山东省菌株的平均毒性频率与河北省菌株没有显著差异。除别菌株外(例如Pm17),山东省和河北省的菌株对大多数抗病基因的毒性差异不大。全部测试菌株对来自地方品种齿牙糙的Pm24基因都没有毒性。极少数菌株对Pm1c、Pm16、Pm20、PmH和Mlxbd的毒性频率低于0.1,在河北省邯郸市和黄骅市发现对Pm21基因具有毒性的菌株,但在山东省没有检测到对Pm21具有毒性的菌株。对Pm5e、 Pm6、 Pm12、 Pm13、 Pm17、 Pm40、 Pm2+6和Pm5+6的毒性频率在0.18~0.48之间,对Pm1a、 Pm3a、 Pm3c、P m3g、 Pm4a、 Pm4b、 Pm5a、 Pm7、 Pm8、 Pm19、 Pm33、 Pm43、 PmY39、 PmPS5A和Pm1+2+9的毒性频率超过0.6。遗传多样性分析可见,小麦白粉菌群体的遗传变异主要发生在群体内部,菌株间具有一定程度的基因交流。同一地点采集的不同单孢分离菌株有些可聚为一类,但有些不能聚为一类,说明其遗传基础可能存在差异。供试菌株对不同抗病基因的毒性多态性与DNA多态性之间不存在一一对应的关系。     

对小麦白粉病菌生理小种三个鉴别寄主的抗性基因分析

采用基因推导法分析了三个鉴别寄主的抗性基因：白免３号和肯贵阿１号含有Ｐｍ４ａ：小白冬麦的抗性受一对隐性基因的控制，其抗谱不同于所有供试单基因系的抗谱。     

应用毒力频率方法测定小麦品种抗白粉病性

采用毒力频率方法研究了河南省36个小麦品种对白粉病的抗性。结果表明,在26个推广和区试品种中,仅郑州831的抗性较好,其余品种毒力频率较高,即抗性较差。目前可利用的抗白粉基因及抗源材料有Pm2、Pm2 6、Pm4a、Pm4b及肯贵阿1号和白免3号。     

若干小麦抗白粉病品系的有效抗病基因的测定

采用具有不同毒性基因的白粉菌菌株进行苗期接种，通过与已知抗病基因材料抗谱的相似性比较，对１７个抗白粉病育种品系的有效抗病基因进行了分析，其中３个阿拉拉特小麦杂种后代品系、４个Ｖ．Ｐ．Ｍ系统的杂种后代品系及另外１个杂交组合的后代品系含主效抗病基因Ｐｍ２；４个具有Ｖ．Ｐ．Ｍ或Ｃ３９血缘的品系及另外１个品系含主效抗病基因Ｐｍ４ ｂ；１个品系含Ｐｍ２＋６；２个普通小麦－黑麦６Ｄ／６Ｒ代换系的抗谱相似，且不     

河北省小麦白粉菌群毒性基因研究

１９９３－１９９４年，自河北省收集了１５４个小麦白粉菌株，接种在１５个已知抗白粉病基因小麦品种及近等基因 。结果Ｖ，１，Ｖ３ａ，Ｖ３ｂ，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ１＋２＋９毒性基因出现频率最高，均在９６５以上；Ｖ１７出现频率次之，为５１．９％，Ｖ２，Ｖ４ａ，Ｖ２＋６再次之，出现频率分别是２５．３％，２６．８％和９．１％；再现频率最低的Ｖ４ｂ，仅３．９％．在毒性基因组合中，出现频率最高的是Ｖ１＋Ｖ３     

小麦白粉病菌群体生理小种和毒性基因结构分析与评价

以１９９０～１９９３年从河南省不同地区采集的３６４个小麦白粉病菌菌株标样为例，应用传统的生理小种鉴定方法和根据与已知抗白粉基因的互作推测毒性基因频率的方法，研究了河南省小麦白粉病菌群体生理小种和毒性基因结构。结果发现白粉病菌群体中生理小种组成及其频率有较大变化，亚号、１０号、１１号和１５号小种的频率均呈下降趋势，而３１号小种的频率呈大幅度上升，至１９９３年已达２０．７５％，跃居各小种之首；对１号、１１号、１５号和３１号小种的毒性基因谱分析发现，不同小种群的小种间至少存在一个以上毒性基因的差异，同小种群的不同小种间则在毒性基因谱上没有显著差异；另外，同一小种不同菌株间的毒性基因谱仍不完全相同，说明小种致病异质性是普遍存在的。毒性基因结构分析表明，Ｖ２、Ｖ２＋６和Ｖ８等毒性基因的频率有较大变化。文中还讨论了两种方法的优缺点和今后工作中如何改进等问题。     

小麦品系抗小麦白粉病基因分子标记鉴定

利用与3个抗小麦白粉病基因(PmPS5A, PmPS5B, PmY39)连锁的微卫星标记对分别由波斯小麦PS5和（或）小伞山羊草Y39衍生的72个小麦抗病品系进行了抗白粉病基因鉴定。在24个由波斯小麦PS5和小伞山羊草Y39合成的双二倍体Am9衍生的品系中,有2个品系含有PmPS5A的标记,有19个品系含有PmPS5B的标记,有7个品系含有PmY39的标记,还有     

小麦白粉病菌诱导的TaWRKY34基因的鉴定与分析

WRKY转录因子在植物抗病防卫反应中发挥重要作用。利用cDNA宏阵列(macroarray)和RT-PCR相结合的方法,从小麦全长cDNA文库的WRKY转录因子中筛选出一个应答小麦白粉病菌胁迫的TaWRKY34转录因子,该基因编码464个氨基酸。染色体定位分析表明,该转录因子位于小麦第一同源群染色体的短臂上,并且只在细胞核中表达。其蛋白序列与拟南芥、大麦和葡萄抗病相关WRKY转录因子的亲缘关系较近,与其中的3个WRKY基因具有相似的表达模式。TaWRKY34在Pm16/北京8377抗白粉病近等基因系中,对小麦白粉病菌、水杨酸和茉莉酸诱导的表达模式存在差异。TaWRKY34可能与小麦对白粉菌的抗性有关。     

小麦品种汶农14抗白粉病基因的染色体定位

汶农14是近年山东省和国家审定一个半冬性小麦品种。采用来自不同地区的52个小麦白粉菌菌株对汶农14进行抗性鉴定,并利用分子标记分析定位了其抗白粉病基因。汶农14对43个菌株(82.7%)表现抗性反应型,对9个菌株表现感病反应型。这些菌株对汶农14的毒力谱与已知抗白粉病基因Pm2相似,但汶农14对11个菌株的反应与携带Pm2的Ulka/8*Cc不同。此外,利用26个菌株的鉴定结果表明,汶农14与携带Pm46的Tabasco相比,与3个菌株的反应型表现不同。汶农14在成株期对白粉病混合菌株表现高抗。利用汶农14×邯4564的F₂和F_2:3群体进行遗传分析,发现汶农14对E09菌株的抗性受1对显性基因控制,暂命名为PmW14。分子标记分析显示,PmW14与Xcfd8、Xcfd81和SCAR203连锁,遗传距离分别为7.5、1.8和7.7 cM。由于这些分子标记被定位于小麦5DS染色体的5DS-1-0-0.63区间,且与Pm2基因紧密连锁,因此推测,PmW14可能与Pm2位于相同的基因座。     

小麦种质N9436抗白粉病的特异基因表达谱分析

为了解白粉菌诱导下抗白粉病小麦的抗病机制, 构建了白粉菌接种初期小麦抗性种质N9436的抑制性消减杂交文库。从文库中随机挑取140个阳性克隆, 测序结果表明, 冗余重复序列占32.86%, 其中谷胱甘肽转移酶表达频率最高, 其次为参与能量代谢的二磷酸核酮糖大小亚基。去除冗余序列和重复序列后, 得到94条EST, 利用NCBI的BLAST在线序列比对工具对GenBank的核酸和蛋白质数据库进行同源性比对和功能分析。BlastX比对结果表明, 有49条EST与已知功能蛋白同源性较高, 主要涉及抗病与防御(包括生物及非生物胁迫)、能量代谢、细胞结构、蛋白质合成及加工、转运及信号转导等过程的相关蛋白。BlastN比对NCBI的非冗余核酸数据库, 其中69条序列与EST数据库中的Unigene具有较高的同源性, 20条与EST数据库中的同源性较高, 另外5条序列找不到同源序列。通过对核酸和蛋白质同源性的比较和功能分析发现, 比对结果一致的序列有33条, 涉及白粉病抗性的相关蛋白22个, 其中与抗病信号传导相关的蛋白6个, 过敏性坏死反应(HR)体系表达蛋白2个, 系统获得性抗性(SAR)体系病程相关蛋白4个, SAR体系诱导防卫蛋白10个。     

小麦Pm21基因调控的白粉菌早期侵染抑制和寄主细胞反应

携带抗白粉病基因Pm21的小麦材料对白粉病免疫,叶片可见坏死斑。苗期人工接种小麦白粉菌(Blumeria graminis f. sp. tritici)和病原侵染初期的细胞学观察表明,在互作位点,携带Pm21基因的抗病材料上表皮细胞乳突形成时间与感病对照差异不明显,但乳突的大小、致密度、持续时间及乳突中H₂O₂染色较对照有明显差异,并由此显著降低白粉菌的侵入频率。抗病材料上发生多次侵染未成功导致白粉菌附着胞畸形。对于少数成功侵入并形成吸器的白粉菌,抗病材料表皮细胞发生过敏性反应,限制白粉菌吸器和二级菌丝的发展。因此,Pm21调控的白粉病抗病反应在细胞水平上表现为细胞壁加固和过敏性反应的发生。     

小麦白粉菌寄主范围研究初报

人工接种及田间调查的结果表明，采自河南和陕西的小麦白粉菌系能正常地侵染７属２３种禾本科植物。其中有６属１１种禾草为国内首次报道的该菌寄主。连同前人的研究，目前发现的我国小麦白偻菌寄主植物已达１０属３１种。从小麦属各植物材料对小麦白粉菌的感染情况，进一步支持了小麦属的现代分类理论。     

小麦抗白粉病SSH-cDNA文库中差异基因的表达模式

为了解白粉菌诱导下抗白粉病小麦的抗病机制,构建了白粉菌接种初期的抑制性消减杂交cDNA(SSH-cDNA)文库。从中随机挑取140个阳性克隆进行测序,去除冗余序列和重复序列后,得到94条EST,利用NCBI的BLAST在线序列比对工具对GenBank的蛋白质数据库进行同源性比对及功能分类。结果表明,49个EST与已知功能蛋白同源性较高,主要涉及初级代谢(2%)、能量代谢(24%)、细胞结构(2%)、转录(2%)、蛋白质合成加工与储藏(16%)、转运(4%)、信号转导(4%)和抗病与防御(30%)。经文库比较,筛选出与病程相关蛋白基因同源的EST(Z25-1)和与谷胱甘肽硫转移酶同源的EST(Z440-1),GenBank登录号为EX567369和EX567360。以其EST序列为依据设计引物,通过RT-PCR分析它们在白粉菌诱导下的表达模式,结果该2基因表达存在明显差异。其中,Z25-1在未接种白粉菌时具有一定的表达量,白粉菌侵染后表达量开始上升,侵染72 h时表达量最高,然后下降;Z440-1在未接种时也具有一定的表达量,但在接种初期表达微弱,甚至不表达,24 h后表达开始上升,到72 h时达最高,然后下降。本研究表明,病程相关蛋白和谷胱甘肽硫转移酶属于诱导型表达基因,且参与白粉病抗病反应,在白粉菌诱导72 h时表达量最高。     

甘肃省小麦条锈菌流行小种的RAPD标记

本研究利用160条随机引物,对甘肃省小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)8个主要流行生理小种进行了RAPD片段的筛选,最终找到了4个流行生理小种条中32号、条中33号、Hybrid46-8号、shui-4的特异性RAPD标记,分别为S301、S19、S39、S36和S2140。结果表明:通过寻找小麦条锈菌生理小种的特异性RAPD片段,能从分子水平准确、快速检测小麦条锈菌各生理小种。     

小麦自噬相关基因ATG10的克隆及白粉菌侵染诱导的ATG10的表达

细胞自噬是一种保守的真核生物细胞内物质分解和循环利用机制, 在植物生长、发育和逆境响应等过程中均扮演了重要角色。自噬相关蛋白ATG10是参与自噬小体形成的关键因子之一。利用同源克隆方法, 从经白粉病菌诱导48 h的小麦材料92R137/扬麦158⁷中克隆了ATG10基因家族3个成员(TaATG10a、TaATG10b和TaATG10c)。序列特征分析、物种间的比较和进化分析, 以及酵母功能互补实验结果证实, 这3个基因均为酵母ATG10的功能性同源基因。TaATG10a和TaATG10b的基因组序列具有相似的6外显子-5内含子基因结构。RT-PCR分析还发现这2个基因都具有2种可变剪接产物。TaATG10a和TaATG10b的GFP融合蛋白被定位于洋葱表皮细胞的细胞质中。白粉菌侵染能够诱导TaATG10a和TaATG10b表达, 因此推测, 小麦针对白粉菌侵染的免疫反应涉及对TaATG10及其参与的自噬过程的调控, 其调控模式因小麦抗、感白粉病反应、不同类型抗病基因介导的免疫反应和不同遗传背景下的感病反应而差异明显, 说明TaATG10及其参与的自噬过程与小麦-白粉菌互作反应关系的复杂性。从外源激素处理诱导的表达情况还发现, 抗、感白粉病的表型差异可能涉及抗、感材料TaATG10基因对同种激素(SA、乙烯或ABA)信号的不同响应模式。