小檗在小麦条锈菌毒性变异与条锈病发生中的作用研究

【摘要】：由小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst）引起的小麦条锈病是我国以及世界小麦上最重要的病害之一。条锈菌的毒性变异导致小麦品种抗性的丧失，是引起小麦条锈病爆发的主要原因。中国的小麦条锈菌群体已经发展成为一个独特的遗传群体，其种群多样性高于很多其他国家。分子标记技术已经证实小麦条锈菌群体中存在着基因重组的现象。小檗作为小麦条锈菌的转主寄主，也已被证实中国存在有小麦条锈菌的有性阶段，，但自然条件下，小檗在我国小麦条锈病的发生中的作用等科学问题尚不明确。本研究，采集野外自然受锈菌侵染的小檗，利用分子技术和生物学手段开展研究，为揭示我国小麦条锈菌高度的群体遗传多样性与毒性变异机理，完善小麦条锈病的防治策略提供更多的理论和实践依据。结果如下： 1.调查发现我国多省分布有不同种类的小檗，其中在我国小麦条锈病重要发生地区的甘肃省、陕西省和四川省有多种小檗严重被锈菌侵染所产生锈子器，包括短柄小檗、堆花小檗、陕西小檗、少齿小檗和假豪猪刺。锈菌可以侵染小檗地上部分的不同部位，但以叶片为主，且其产生的锈子器形态多样。2.对短柄小檗、堆花小檗、陕西小檗、少齿小檗和假豪猪刺上采集锈子器样品，在室内用自然发病产生的锈子器在温室条件下接种小麦铭贤169。共接种3073个病斑（对应3073株小麦幼苗），其中短柄小檗中的2个，陕西小檗中的1个和假豪猪刺中的1个，共计4个锈子器在铭贤169上产生了典型的小麦条锈菌夏孢子症状，随后我们提取这4种夏孢子的DNA，特异性PCR后进行琼脂糖凝胶检测，在NCBI数据库与小麦条锈菌ITS区的基因序列进行比对，发现其匹配率达99%，证明分离得到的小种是小麦条锈菌，但条锈菌的侵染比率仅为0.11%，侵染率较低，这也许说明小檗在小麦条锈菌流行当中的作用不大。 2.通过挑取4个分离菌系的单孢子堆建立82个单孢菌系群体，利用中国小麦条锈菌鉴别寄主对其进行毒性测定。结果表明：从小檗上分离到的4个小种的毒性谱与目前8个主要流行小种也不相同，与已报道过的小麦条锈菌其他已知小种也存在明显差异，表现出明显的毒性多样性，毒性变化率为9%~28.1%。此外，ITS区的基因序列分析和接种试验从受锈菌侵染的小檗检测出小麦秆锈菌。上述结果表明，在中国，小麦条锈菌在自然条件下不仅可以侵染小檗进行有性生殖，而且在小麦条锈菌毒性变异方面起重要作用。