湖北十堰麦区小麦条锈菌越夏和越冬研究

为摸清湖北十堰麦区小麦条锈菌越夏和冬季繁殖特点,阻断其传播通道,保证小麦稳产丰产,通过收集整理历史资料、实地普查、定点系统监测、人工接种模拟等试验,初步研究了十堰麦区小麦条锈病的流行规律。结果表明,该地区小麦条锈病主要分布在汉江及其众多支流河域麦区,条锈菌不能在湖北十堰越夏,但可以越冬,冬季繁殖速度较慢,潜伏期一般在35~95 d。     

2010-2011年度我国小麦条锈菌生理专化研究

为给小麦条锈病预测及防控策略制定与实施提供科学依据,2010-2011年对采自全国14个省(市、自治区)的条锈菌标样进行了生理小种鉴定和分析。结果表明,在1 014份标样中,共监测到133个致病类型,其中CYR33出现频率达19.7%,与2009-2010年的23.7%相比略有下降,连续二年超过CYR32,居于首位;CYR32出现频率为18.1%(2009-2010年为21.6%),位居第二,主要分布在陕、甘、川地区。供试标样中还有44份被鉴定为贵农22致病类群,出现频率为4.3%,主要分布在四川、甘肃和云南三省,陕西、青海、山西、新疆、贵州和西藏等地亦有分布,应引起育种和推广部门的高度重视。     

2011年西藏地区小麦条锈菌生理小种群体结构分析

为了解西藏地区小麦条锈菌生理小种群体结构,2011年对采自西藏地区的130份小麦条锈菌标样进行鉴定并进行了群体结构分析。结果表明,西藏地区小麦条锈菌群体结构复杂,小种类型丰富;共监测到26个小种(类型),分别是CYR17、CYR18、CYR19、CYR20、CYR26、Lov10-2、Lov10-3、Lov10-14、Lov10-15、Lov13-4、CYR31、CYR32、HY-6、HY-13、CYR33、Su11-1、Su11-2、Su11-3、Su11-4、Su11-5、Su11-6、Su11-8、Su11-10、Su11-25、Su11-35、Su11-45。其中,CYR32频率最高,达到31.54%;其次为CYR33,频率为28.46%;跟随其后的Su11-1和Su11-4频率均为6.15%。这4个小种为西藏地区优势小种,是当前西藏地区抗条锈病育种的主要考虑对象。其他小种(类型)频率均低于5%。毒力频率分析表明,Yr1、Yr3、Yr6、Yr9、YrA等抗性基因在西藏地区已经失效。     

河南省小麦条锈菌特异性SSR标记的筛选

为了简便地进行小麦条锈菌的早期检测,在前期工作的基础上,以小麦条锈病、叶锈病、白粉病的病叶和健康叶片为实验材料,采用来自条锈菌的SSR引物进行河南省小麦条锈菌的分子检测。结果表明, 在所用的条锈菌特异性SSR引物中,发现有4对引物能够将条锈菌和其他的病原菌区分开来。通过对来自河南省不同地区的小麦条锈病和叶锈病病叶的鉴定,其中2对引物 RJ3、RJ21的稳定性和可重复性均较好,表明这2对引物可以用于小麦条锈菌的分子检测。     

小麦对条锈菌高温抗性的研究现状与应用前景

本文综述了温度对小麦抗条锈性的影响和小麦对条锈菌高温抗性的5个基本特征,根据小麦对条锈菌高温抗性的生理生化和遗传机制,指明了小麦对条锈菌高温抗性的应用前景,有助于选育出在生产上可直接使用的小麦高温抗条锈品种。     

2013年鄂西北小麦条锈菌群体毒性结构分析

为了解鄂西北地区小麦条锈菌群体的毒性组成及多态性分布,对2013年分离自鄂西北冬繁区的109份小麦条锈菌标样进行了毒性结构分析。结果发现,鄂西北小麦条锈菌毒性结构复杂,109份标样共鉴定出13个已知的生理小种,其中CYR 33及CYR 32出现频率分别为44.95%和38.53%,为当地优势生理小种;其余11个生理小种频率均低于3%;致病型以Hybrid 46和水源11致病类群为主。鄂西北小麦条锈菌毒性多样性水平具有显著差异,在物种水平上,多态性位点百分率为68.42%,Nei’s遗传多样性指数为0.14,香农信息指数为0.24;在群体水平上,丹江口、枣阳点小麦条锈菌的毒性多样性水平最高,多态性位点百分率为57.89%;荆州、潜江点的毒性多样性水平最低,多态性位点百分率为5.26%。被测菌的毒性相似系数在0.94~1.00之间。相似系数阈值在0.95时,12个群体可被分为3个较大的毒性类群。     

甘肃陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性分析

为了解甘肃陇南地区小麦条锈菌群体的遗传多样性,采用TP-M13-SSR荧光标记技术,对该地区8个种群202个小麦条锈菌分离株基因组DNA进行SSR标记分析。结果表明,甘肃陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性比较丰富。在物种水平上,观察等位基因数(Na)为1.88,有效等位基因数(Ne)为1.50,Nei’s基因多样性指数(H)为0.30,Shannon信息指数(I)为0.46,多态位点百分率(P)为87.5%;种群之间遗传多样性有显著差异。中梁种群、秦安种群的遗传多样性相对较高,武都种群、文县种群、齐寿种群和平南种群次之,礼县种群、西和种群遗传多样性相对较低。AMOVA分析结果表明,小麦条锈菌群体间和群体内都存在着一定的遗传分化,群体间的遗传变异占总变异的4.05%,群体内遗传变异占95.05%。     

新疆伊犁地区小麦条锈菌群体遗传结构分析

新疆伊犁地区是小麦条锈病的常发区和重发区，其年平均发生面积超过100×10⁴ hm²以上。为明确新疆伊犁地区小麦条锈菌群体的遗传结构，2021年，从新疆伊犁地区的新源县、巩留县、察布查尔县和伊宁县共采集到320份小麦条锈菌标样，利用16对小麦条锈菌SSR引物进行了群体遗传研究。结果表明，新疆伊犁地区条锈菌群体遗传多样性水平较高，群体间存在一定的遗传分化。群体间遗传变异仅占总变异的12%，群体内遗传变异占88%，不同群体间存在频繁的菌源交流，其中察布查尔县与新源县群体菌源交流最为频繁（N_m=4.717）。     

条锈菌侵染对小麦光合作用和蒸腾作用的影响

以小麦秀锈菌条中29号小种（CY－29）衣发接种感病品种辉县红和铭贤169，采用LI－6200型光合系统仪对小麦发病旗叶的光合作用和蒸腾作用进行监测。结果表明，不同严重度小麦病叶光合作用和蒸腾作用的日变化明显不同。轻度病叶（严重度为5％）光合作用和蒸腾作用的日变化与健叶相似，水分利用效率轻微下降。轻度病叶仍可有效控制水分的蒸腾散失，光合作用主要受气孔因素控制。中度病叶（严重度为40％0和重度病叶（严重度为80％）光合作用和蒸腾作用的日变化与健叶明显不同，病叶蒸腾作用在午前已大幅升高，并在此后一直保持很高的蒸腾水平，组织相对含水量大幅下降，光合作用和水分利用效率显著降低。中度和重度病叶完全丧失了控制水分散失的能力，光合作用主要受非气孔因素限制。中度和重度病叶光合作用的大幅降低不仅与叶绿素含量的明确下降有关，而且与叶绿素光合活性的下降有着密切的关系。     

陇南小麦条锈菌夏孢子的周年动态变化规律

为明确陇南小麦条锈菌夏孢子的周年动态变化情况,运用孢子捕捉仪及TaqMan RT-qPCR(TaqMan real-time quantitative polymerase chain reaction)方法,对2018年3月-2019年3月陇南空气中的夏孢子浓度进行周年动态监测,同时利用全自动小型气象监测仪记录温度、相对湿度和降雨情况,分析了夏孢子周年动态规律及其与气象因子之间的关系。结果表明,小麦条锈菌夏孢子数量在2018年4月11日、5月16日和6月6日出现了3个峰值;7月至10月,只能检测到零星夏孢子;11月至翌年2月,没有捕捉到夏孢子;翌年3月6日初次检测到少量夏孢子,3月13日夏孢子数量呈明显增加的趋势,且空气中的夏孢子密度与相对湿度呈极显著负相关(P0.001)。     

湖北襄阳小麦条锈菌夏孢子数量的周年动态

条锈病是小麦的主要病害之一,严重威胁小麦的安全生产。湖北襄阳是我国小麦条锈菌的主要冬繁区之一,可以向我国东部和北部麦区提供菌源。为明确襄阳地区小麦条锈菌夏孢子数量动态变化规律,更科学制定小麦条锈病的监测预警和防控策略,本研究利用孢子捕捉仪及TaqMan RT-qPCR方法,2019-2021年对襄阳地区空气中条锈菌夏孢子数量进行了连续监测。结果表明,襄阳地区条锈菌夏孢子数量高峰出现在4-5月和10-11月,且不同年份孢子数量和高峰期持续时间差异较大。相关性分析发现,条锈菌夏孢子数量与空气温度及日照时数呈显著正相关关系(P<0.05)。     

2015年湖北省小麦条锈菌群体结构及多样性分析

为了明确湖北省小麦条锈菌生理小种的构成以及变化动态,利用中国鉴别寄主对2015年采自湖北省6个地(市)的102份条锈病标样进行了群体结构分析,鉴定到已知条锈菌小种(类型)19个,其中CYR33和CYR32是湖北省的优势小种,出现频率分别居第一位(40.2%)和第二位(17.65%),其他小种(类型)以水源11类群、Hybrid 46类群以及贵农22类群为主,首次从湖北省标样中监测到贵农22菌系,其出现频率为17.64%.群体多样性研究结果表明,被测条锈病标样在物种水平上的Nei's基因多样性指数(H)为 0.19,Shannon's信息指数(I)为0.31,表明湖北省小麦条锈菌毒性多样性比较丰富.UPGMA聚类分析结果表明,湖北省小麦条锈菌群体毒性遗传相似系数范围为0.95~0.99,相似系数较高,遗传距离较小,群体之间交流广泛,并且毒性遗传结构与地理距离无相关性.     

小麦条锈菌夏孢子保存时间及存活力评价

为在RNA水平上快速检测小麦条锈菌夏孢子的存活力和致病性,选取-20℃下保存1年和10年的菌株,检测小麦条锈菌夏孢子RNA产量和完整性,并通过室内人工接种实验鉴定其致病性。结果表明,RNA产量高于600 ng·mg^-1的夏孢子具有致病性,低于600 ng·mg^-1的夏孢子均已丧失致病性;RNA完整性好的菌株,其存活力高,潜育期和致病性与新鲜夏孢子基本一致,RNA完整性差的菌株存活力低,潜育期延长,致病性弱;RNA严重降解的菌株存活率极低或失活,完全丧失致病性。因此,通过检测小麦条锈菌夏孢子RNA的产量和完整性可以评估其存活力和致病性。     

西藏林芝小麦条锈菌的分子群体遗传结构分析

为了明确西藏林芝地区小麦条锈菌的分子群体遗传结构,2010年,从西藏林芝地区的米林县、林芝县、波密县和工布江达县共采集到259个小麦条锈菌标样,利用10对小麦条锈菌SSR引物进行了群体遗传研究。结果表明,该地区小麦条锈菌的遗传多样性水平较低,群体存在一定的遗传分化,群体间遗传变异占总变异的12%,群体内遗传变异占88%,不同群体间存在着频繁的菌源交流。     

小麦条锈菌毒性变异与DNA多态性的相关性

为了解小麦条锈茵毒性和DNA多态性之间的相关性,为SSR标记技术在条锈茵群体遗传分析中的应用提供理论依据,对90个小麦条锈茵茵系进行了毒性和DNA多态性分析.毒性分析发现17种致病类型或生理小种,SSR分子标记分析发现75个基因型,DNA指纹的多态性远比毒性的多态性丰富.不同小种有相同或相近的DNA指纹,同一小种可能有不同的DNA指纹.毒性特征和DNA多态性之间并不存在相关性,SSR标记技术可用于小麦条锈茵群体遗传分析.     

小麦条锈菌效应蛋白Hasp58抑制植物免疫的功能分析

为明确小麦条锈菌吸器特异表达效应蛋白Hasp58抑制植物免疫的功能,利用PCR获得Hasp58的全长cDNA序列;借助生物信息学软件预测Hasp58的信号肽;将Hasp58构建到pGR106载体用于农杆菌（Agrobactrium tumefacien）介导的烟草瞬时表达系统,明确Hasp58抑制细胞坏死的毒性功能;将Hasp58构建到pCambia1302载体用于烟草细胞定位,明确Hasp58定位情况;将Hasp58构建到pEDV6载体用于荧光假单胞杆菌（Pseudomonas fluorescens）介导的小麦瞬时表达系统,对小麦胼胝质、过敏性坏死面积、活性氧、菌丝面积、菌丝长度进行统计分析,明确Hasp58抑制寄主植物PAMPs引发的免疫反应（PTI）和效应蛋白诱导的免疫反应（ETI）功能。结果表明,条锈菌Hasp58的cDNA全长为1 026 bp,编码342个氨基酸,N端含26_aa的信号肽;通过农杆菌侵染,在烟草中瞬时表达Hasp58,发现其能够抑制由BAX诱导的细胞坏死,为条锈菌的候选效应蛋白;烟草细胞定位发现,含有信号肽和缺失信号肽的Hasp58与GFP融合表达均定位在细胞质,推测该效应蛋白在胞质作用;利用细菌的三型分泌系统在小麦中瞬时表达Hasp58,发现其能够抑制荧光假单胞杆菌引起的胼胝质积累,导致由无毒性条锈菌小种CYR23引起的小麦过敏性坏死面积和活性氧减少,使菌丝面积和长度增加。推测小麦条锈菌效应蛋白Hasp58可抑制寄主植物的PAMPs引发的免疫反应（PTI）和效应蛋白诱导的免疫反应（ETI）,并促进自身侵染。