中国小（燕）麦秆锈病及Ug99遗传防控技术研究

【摘要】：小麦秆锈病(Puccinia graminis f. sp. tritici)是一种专化性很强的大区远距气传病害,20世纪50年代以后,由于全国科研人员的共同努力,采用包括在明确病害流行传播方式、越冬越夏菌源基地地理位置基础上的遗传控制方法,以病菌种群动态以及毒力变异监测信息为依据,开展抗源种质筛选、新基因挖掘、培育与推广品种及抗病品种(基因)合理布局和菌源基地治理等措施,该病害自70年代后至今没有出现过全国范围内的大区域流行。但是1999年乌十达出现了小麦秆锈菌新小种Ug99,使得全球范围内普遍推广的小麦抗秆锈基因Sr31丧失抗性,特别是该小种不断突变产生毒力谱更宽的新菌系和迅速向世界其它国家蔓延与爆发流行的态势,震撼了相关植病学家和小麦育种学家,因而,在诺贝尔奖获得者B orlaug博士率领下,成立了全球锈病研究协作网,目标是在全球范围内针对Ug99开展以遗传为主的防控技术研究,避免小麦秆锈病再次在全球爆发流行。本研究通过对我国小麦秆锈菌种群动态进行监测及国内外品种搞秆锈性及抗Ug99基因的分子检测,以监测Ug99,同时分析我国小麦品种抗秆锈隆,并筛选抗Ug99种质资源,具体如下。 1.我国小麦秆锈菌和Ug99入侵的监测与分析 利用小麦秆锈菌最新的复合鉴别主体系,对经过有性过程产生的22份标样以及从全国麦区采集到的11份标样进行了分离,得到了53个单孢子堆菌株,鉴定出了4个种群,13个生理小种(未含有Ug99)。小种34C3RTGQM和34OroIIMRGQM为优势小种,出现频率为均为13.2%,其次为34MRGQM,其出现频率为11.3%。并且首次发现了对Sr5+Srll同时有毒力的6个新小种34OroIIMTGSM、34OroIIMRGQM、34MRGQM34C3RTGQM、34C3RKGQM、34C3RKGSM,其中有5个小种源自有性世代的标样Sr单基因毒力测试发现,这些小种类群除了对Sr9e、Sr26、Sr31、Sr38、Sr47和SrTt3无毒力外,对其余Sr单基因至少1个以上基因具有不同程度的毒力。2.我国小麦品种及抗Ug99小麦种质资源的抗源筛选 利用2013年度我国主要流行小种致病类型21C3HTTTM、34C3RTGQM和34MRGSM对123份国际抗Ug99抗性材料苗期抗性鉴定结果表明,有85份小麦品种对所有供试小麦秆锈菌表现出不同的抗性,这些品种兼抗我国主要小麦秆锈菌,可作为以后抗病育种的亲本材料；测试的我国332份小麦品种中,对全部供试小种均抗病的有226份,占供试材料的68.1%,有31.9%的品种表现出不同的感病情况,说明当前我国仍存在相当数量的感病品种,且不同地区小麦品种抗性差异很大,整体上北方高于南方。3.我国西南小麦秆锈菌周年循环菌源地—云南省小麦品种抗性(基因)分析 于2012-2013年用小麦秆锈菌生理小种21C3CTHQM.34MKGQM和混合小种对125份小麦生产品种和68份农家品种进行了抗秆锈病鉴定。结果表明,凤麦39、靖麦10号、玉麦3号等65份小麦生产品种和云0072、云0300和云02053份农家品种对小麦秆锈病表现抗性,分别占供试品种(系)的52.0%和4.4%。 根据成株其抗性鉴定结果,从其中选择110个具有不同抗性的小麦品种,利用不同毒力谱的11个国内小种(8个新菌系)和1个对Sr31有毒力(非Ug99)的国外菌系对云南省小麦品种(系)进行了抗秆锈基因推导。结果表明,在所供试的45个已知的抗秆锈基因中,Sr31、Sr5、SrTmp、Sr30.Sr36等抗性基因以单基因或组合的形式分部在这些供试的小麦品种中。其中以含有Sr5最多,有18份(16.4%),其次为Sr31,有16份(14.5%)。推导出含有抗Ug99的SrTmp基因的小麦品种有5个：国际13、文06-3、德07-20、098-4和098-2,以前未见报道。4.我国部分小麦品种和CIMMYT抗Ug99种质的抗病基因的分子检测 为了筛选和鉴定对小麦秆锈菌新小种Ug99具有良好抗性的抗源材料,应用现已报道的与抗Ug99基因Sr22.Sr25.Sr26和Sr28紧密连锁的分子标记,对我国283小麦品种和CIMMYT20份种质进行了检测,结果表明:在所有供试材料中未检测到Sr22;在供试我国小麦品种中没有检测到Sr25和Sr26,但在CIMMYT抗源种质MXIl0-11\M6SR-RSN\10和MXI10-11\M6SRRSN\13中可能含有Sr25,MXI10-11\M6SRRSN\6中可能含有Sr26;在MXI10-11\M6SRRSN\3.MXI10-11\M6SRRSN\5和MXI10.11\M6SRRSN\20云麦47、南原1号、靖05-1、山农15、临麦15和靖麦10中可能含有Sr28。5.我国燕麦秆锈菌生理小种及毒力类型和燕麦品种的抗性分析 为了解当前我国燕麦秆锈菌生理小种和毒力现状以及品种的抗秆锈性,并为燕麦秆锈病抗源筛选和制定抗病育种目标提供指导,首次对我国燕麦秆锈菌生理小种进行分离鉴定和报道。利用12个北美燕麦秆锈菌单基因鉴别寄主对采于2013年的燕麦秆锈病标样进行小种与毒力鉴定,以Pga-code字母命名系统命名小种和16个单基因系测定毒力频率；利用分离鉴定小种对我国35份主要燕麦生产品种进行抗性分析。从采集到的11份燕麦秆锈菌标样中,分离成活了26个单孢子堆菌株,鉴定出TKR.TJM和TKM3个生理小种,出现频率分别为61.6%、30.8%和7.6%。26个菌株对Pg6和Pg15无毒力,对Pg10、Pg13、Pga和Rodney0的毒力频率分别为69.2%、61.6%、61.6%和84.6%,对Pg1、Pg2、Pg3、Pg4、Pg8、Pg9、Pg12、Pg16和Marvellous毒力频率高达100%；用小种TKR、TJM和TKM分析我国35份燕麦品种的抗秆锈性,发现仅有37.1%的燕麦品种表现抗性。

【关键词】：小麦(燕麦)秆锈病 小麦(燕麦)秆锈菌 抗性 Ug99 抗病基因
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S435.121.41
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