中国小麦条锈菌的毒性特征

【作者】 周爱红； 康振生； 詹刚明；

【机构】 西北农林科技大学植物保护学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室；

【摘要】 由条形柄锈菌引起的小麦条锈病是小麦上最重要的真菌病害,严重威胁着我国小麦的生产安全。种植抗病品种是防治小麦条锈病最为有效的措施。而了解条锈菌的群体结构和监测小种的毒性变异是预测条锈病发生流行和选育小麦抗病品种的重要前提,可为条锈病的有效防控提供科学依据。虽然目前对我国条锈菌群体结构的研究并不少见,但由于部分中国品种的抗性基因未知,因此无法推断条锈菌携带的毒力/无毒基因,也无法统计条锈菌群体的毒性频率,此外,目前使用的许多已知抗性遗传背景的鉴别寄主携带2个或2个以上的抗性基因,这可能会限制对无毒基因和抗性基因之间相互作用的遗传解释。而由18个Yr单基因品种组成的鉴别寄主,能够准确反映小种的毒力频率,从而指导抗性基因的精准布局。因此,本研究使用两套中国鉴别寄主对全国16个省的608株分离株进行表型鉴定。基于19个中国鉴别寄主,共鉴定出119个生理小种/致病类型,其中3个最优势的生理小种/致病类型为CYR34 (23.52%)、G22-14(9.87%)和CYR32 (8.88%)。所有分离株对中4和Triticum spelta Album均无毒性。除Trigo Eureka (64.97%)、洛夫林13 (67.76%)、抗引655 (71.88%)、洛夫林10 (70.23%)、Hybrid46 (68.26%)和贵农22 (63.98%)外,小麦条锈菌对其他中国鉴别寄主的毒性频率均在80.00%以上,这表明中国鉴别寄主存在鉴别力度弱化的风险。基于18个Yr单基因鉴别寄主,共鉴定出144种致病类型,最优势的致病类型为PH1 (7.89%)、PH2 (4.77%)和PH3(4.11%)。小麦条锈菌对抗性基因Yr1、Yr6、Yr7、Yr8、Yr9、Yr17、Yr27、Yr43、Yr44和YrExp2的毒性频率较高(>60%)。而条锈菌对Yr5、Yr15、Yr32和YrTr1毒性频率较低(<20%),尤其是Yr5和Yr15对所有菌株均表现抗性。基于Nei’s遗传距离,16个条锈菌群体在中国鉴别寄主和Yr单基因鉴别寄主上分别被聚为4个和5个类群,其中西藏始终是一个独立的群体,推测可能是其独特的地理位置,再加上种植品种相对单一,使西藏成为一个相对独立的农业生态区。此外,我们还发现利用中国鉴别寄主鉴定的生理小种在单基因鉴别寄主上存在表型分化,例如小种CYR34在单基因鉴别寄主上分化出69个致病类型,这表明利用中国鉴别寄主鉴定的生理小种可能是具有相同毒性谱的致病类群。因此利用中国鉴别寄主进行毒性鉴定是不准确的,应进一步完善鉴别寄主体系。更多还原