利用BSMV Agro/LIC进行小麦条锈菌耐高温 相关基因功能分析的互作体系构建

为利用HIGS技术研究条锈菌耐高温胁迫相关基因的功能,需要构建小麦品种与条锈菌及大麦条纹花叶病毒Barley stripe mosaic virus(BSMV)亲和互作体系。本研究选用20个常温下(10℃)高感条锈病的小麦品种和22个耐高温条锈菌菌株,进行高温(21℃)条件下接种亲和性分析,发现11个品种高感条锈病、3个菌株耐高温性稳定且毒性谱较宽。在此基础上,利用含有小麦TaPDS基因片段的重组BSMV侵染上述候选小麦品种,确定‘Local Red'等6个品种与BSMV亲和程度符合试验要求。筛选出小麦品种‘Local Red'与菌株15335-2、15323-4等组成的最佳互作组合,适合利用BSMV Agro/LIC方法开展小麦条锈菌耐高温相关基因功能的研究。     

中国小麦条锈菌鉴别寄主南大2419抗条锈性遗传分析

南大2419(Mentana)是中国小麦条锈菌重要鉴别寄主之一。采用经典遗传分析与等位性分析相结合方法,通过分小种(菌系)鉴定,分析南大2419所含抗条锈病基因和遗传特点及其与已知基因的异同。结果发现:南大2419对Su-1和86036菌系的抗性正交由3对隐性互补基因控制,反交由2对隐性重叠或独立基因控制;对CY26小种抗性正交由2对隐性重叠或独立基因所控制,反交由2对隐性互补基因控制。正反交抗病遗传特点不同,可能与细胞质效应有关。等位性分析表明南大2419所含的3对主效基因与已知基因载体品系中的主效基因Yr7、Yr8、Yr9、Yr10、Yr17、Yr19、Yr22、Yr23、Yr27和YrSu不同,为未知基因,暂定名为YrMen1、YrMen2和YrMen3。     

107个山东小麦品种抗条锈性评价及分子标记检测

为明确山东小麦品种对条锈病的抗性水平,选择条锈菌优势流行生理小种对107个山东小麦育成品种分别进行室内苗期抗性鉴定和田间成株期抗性鉴定,并利用与已知抗病基因(Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18、Yr26、Yr36和Yr62)连锁的分子标记进行抗性基因检测。抗性鉴定结果表明,7个品种在苗期、25个品种在成株期对条锈菌生理小种具有中抗及以上水平,其中济宁13号表现为全生育期中抗,济麦262、烟农836、菏麦17等24个品种表现为成株期中抗或高抗。分子标记检测结果表明,携带Yr9、Yr10、Yr18和Yr62基因的品种分别有27、27、5和12个,未检测到携带Yr5、Yr15、Yr26和Yr36基因的品种。本研究还发现,2012年以前审定的山农18、德抗961、金铎1号等23个品种仍然具有较好的成株期抗性水平,而2012-2019年育成的20个品种中,仅济麦262和烟农836具有中抗及以上水平的成株期抗性。     

禾生指葡孢霉的遗传多样性及对苗期青稞的致病性

【背景】在青藏高原及周边高海拔地区,青稞是当地唯一的小禾谷类粮食作物,也是主要饲草来源。穗腐病是近年来仅在青藏高原青稞种植区发现的一种新真菌病害,病原菌为禾生指葡孢霉（Dactylobotrys graminicola）,它能侵染多种麦类作物及禾本科杂草,给青稞安全生产带来严重的挑战。【目的】研究禾生指葡孢霉遗传多样性、系统进化以及对寄主种子萌发的影响,揭示该病原菌的流行传播、与寄主植物互作关系以及初侵染菌源,为病害防治提供参考。【方法】从病害流行区采集病株标本,并从典型病穗组织分离禾生指葡孢霉菌株27个,依据无性世代形态特征加以鉴定,分离获得菌株的单孢培养物,提取基因组DNA。利用SRAP分子标记分析禾生指葡孢霉的全基因组多态性,获得菌株特异性分子标记;利用LSU和Rpb2保守遗传位点比较禾生指葡孢霉与其近缘种属的进化关系;将禾生指葡孢霉分生孢子悬浮液与未萌发或发芽后的青稞种子共培养,分析其对青稞种子萌发及幼苗的影响。【结果】选用14对SRAP引物组合进行穗腐菌遗传多样性分析,平均一对引物扩增产生90个多态性条带;平均每个穗腐病菌株1.4个特异分子性标记,分离自小麦的菌株Z 13008特异性标记最多（7个）,而对照菌株禾谷镰孢（Fusarium graminearum）具有20个特异性标记。禾生指葡孢霉的地域分布与其遗传多样性缺乏明显相关性。在鉴定的菌株中,仅有分离自小麦（Z 13008）、黑麦（Z 13024）和2个分离自青稞的菌株（Z 13013和Z 13006）的遗传多样性与其他菌株差异较大,说明病原菌群体的遗传变异水平较低。利用20个分子标记编制DNA指纹二叉式分类检索表,可鉴定21个禾指葡孢霉菌株。系统进化分析揭示禾生指葡孢霉与丛赤壳属真菌遗传距离较近。青稞种子萌发前接种处理对种子萌发、幼苗生长均无明显的抑制作用,在萌发后共培养处理能明显抑制幼苗根系生长,导致根系变为浅褐色,但对幼苗植株生长无明显影响。【结论】与近缘种禾谷镰孢相比,禾生指葡孢霉群体内基因组DNA多态性较低,而且其遗传变异与寄主种类密切相关。禾生指葡孢霉致病性较弱,对青稞种子萌发和幼苗生长无明显的抑制作用。     

10份小麦持久抗性资源和6份新品系抗条锈病的遗传特点分析

小麦条锈病是长期威胁我国小麦生产安全的重要气传病害。由于病原菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)群体毒性结构高度变异,我国小麦条锈病防治工作经常面临严峻挑战。培育和广泛利用抗病品种是防治小麦条锈病最为经济有效的措施。因此,鉴定抗源和探究持久抗病基因型的遗传模式能为抗病育种提供抗病新基因和理论指导,具有重要意义。我国部分持久抗条锈病的小麦品种和新育成抗病品系的抗性遗传特点尚未明确,本研究中以这些抗病品种或品系作父本,高感病品种‘Taichung 29’或‘铭贤169’作为母本进行有性杂交,构建遗传群体,在成株期利用条锈菌优势小种CYR32进行接种鉴定,分析其抗病性遗传组分及遗传特点。在10个持久抗条锈病品种中,多数品种(8个)由1对或2对隐性遗传基因控制;6个新育成抗病品系中,多数(4个)含有单个抗病基因,隐性或显性遗传偏向性不明显。因此,隐性遗传抗病基因在持久抗条锈病品种中发挥更重要的作用。另外,新育成品系‘WJ10-97’对CYR32号小种具有慢条锈性特点,可作为新抗源用于小麦品种选育。     

我国小麦农家品种‘小红芒’成株抗条锈性遗传分析

小麦农家品种是宝贵的种质资源,具有丰富的等位基因变异。我国农家品种‘小红芒’具有成株抗条锈性的特点,可抗我国当前主要流行小种。采用常规杂交分析方法,通过‘小红芒’与感病品种‘Taichung29’杂交、自交和回交,获得F1、F2和BC1代。在田间成株期接种条锈菌CYR32,对其双亲及杂交后代进行了抗病性鉴定和统计分析。结果表明,‘小红芒’对CYR32的成株抗条锈性是由1对隐性抗条锈性基因控制。建议在今后抗病育种中加以有效利用。     

四川省育成小麦品种和高代品系对条锈病的抗病性评价

四川省不仅是条锈菌冬繁区,也是我国东部麦区重要的春季初侵染菌源地和毒性变异地。准确评价四川小麦新育成品种和高代品系对条锈病的抗性水平,能为合理培育和使用抗病品种提供重要依据。利用当前条锈菌优势小种和4个地点的成株期鉴定圃对来自四川省的115份小麦育成品种和299份高代品系进行苗期和成株期抗病性鉴定。结果表明,新育成品种苗期对优势小种的高抗CYR32、CYR33和CYR34的比例发生不同程度的变化,对CYR32的高抗比例为40.9%、对CYR34的高抗比例为17.4%,而供试高代品系高抗比例从52.3%降至46.2%;中抗类型育成品种从20.0%增加到40.9%,高代品系从19.6%增加至33.2%。表明条锈菌优势小种更替后一些材料仍保留了部分抗性,后期选育的高代品系兼顾对新小种的抗病性。育成品种在四川成都和甘肃清水成株期鉴定,高抗品种所占比例较低,分别为13.9%和3.5%,但高代品系高抗类型比例较高,分别为42.2%和8.5%,表明甘肃和四川条锈菌的致病类型和发病环境条件存在较大差异,近年来四川小麦成株抗条锈病育种取得显著进展。     

大麦种质对叶斑病的抗性鉴定与评价

 由麦根腐平脐蠕胞菌引起的叶斑病在世界各大麦种植区均有发生,严重影响大麦的产量和品质。选育和应用抗性品种是防控该病害最有效的策略,然而可利用的抗源非常有限。在本研究中对中国233份具有代表性的大麦种质资源进行成株期抗叶斑病田间人工接种鉴定,发现只有垦啤麦5号等10份材料对3个供试菌株都表现抗病,仅占供试材料的4.3%。另外对37份国内外重要的叶斑病抗源材料进行苗期及成株期抗叶斑病鉴定,结果显示成株期抗叶斑病材料所占比例为41%~46%,苗期抗性材料所占比例为50%~64%,其中ND17293等11份材料在苗期和成株期对3个菌株均表现为抗病,可作为抗源继续加以利用;基于上述鉴定结果,进一步分析发现供试大麦苗期对三个菌株的抗病比例均高于成株期抗病比例,说明大麦在不同生育期对叶斑病的抗性存在较大差异。另外发现大麦对B. sorokiniana不同致病类型的抗性也存在明显的专化性。     

小麦接种条锈菌前不同光强及光照时间对病菌侵染及发病情况的影响

正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生产上的重要病害。条锈病的流行多受环境中温度、湿度、光照等因素的影响。目前,在条锈病标样接种和病菌繁殖中常重视接种后的光照条件,而忽视接种前繁菌苗的光照条件。de Vallavieille-Pope et al.(2002)在建立小麦条锈病流行模型时,发现小麦在接菌前增加光量能够提高条锈菌的侵染效率。本研究以感病小麦品     

PstVosA1转录因子基因在调控小麦条锈菌耐高温反应中的生物学功能分析

 小麦条锈病是典型的冷凉生态区气传真菌病害,病原菌在越夏易变区(即秋季菌源基地)的越夏情况决定了冬季繁殖区条锈菌的初侵染菌源。小麦条锈病的发生流行极易受到温湿度关键气象因子的影响。近年来的调查研究发现,我国小麦条锈菌越夏海拔下限逐年下降,且越夏区范围进一步扩大,说明条锈菌耐高温胁迫能力增强,给未来小麦条锈病流行规律研究及制定防治策略带来了全新挑战。真菌特有的Velvet转录因子家族中VosA基因参与了真菌生长发育和次生代谢的调控,但关于该转录因子在条锈菌耐高温性中的作用却知之甚少。实时荧光定量PCR分析发现,温度敏感菌系蓬9和耐高温菌系A4在侵染寄主过程中PstVosA1基因均受高温胁迫诱导表达,但耐高温菌系PstVosA1相对表达水平明显高于温度敏感菌系蓬9。利用寄主诱导的基因沉默技术(HIGS)沉默小麦条锈菌耐高温菌系A4中的PstVosA1基因能显著降低在高温(21℃)接种条件下的平均发病严重度、孢子堆密度和生物量。研究结果说明PstVosA1基因正调控小麦条锈菌耐高温胁迫反应过程,增加该基因的表达水平,有利于增强小麦条锈菌耐高温性。