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中国小麦条锈菌优势种群预测及主要流行菌系的AFLP指纹分析

王保通  
【摘要】: 小麦条锈病是我国小麦上最重要的病害之一。由于条锈菌生理小种的变异,常常造成大面积推广品种“丧失”抗锈性,导致条锈病的大流行。自上世纪50年代以来,我国已发生至少7次大面积推广品种丧失抗锈性而被更替。监测小麦条锈菌种群动态及准确预测未来优势种群,可为小麦条锈病的预测预报和抗病育种提供重要的科学依据。然而,并非所有新出现的病菌类型都能成为生产上的优势小种。它与病菌自身的毒力、致病范围、寄生适合度、大田推广品种的抗锈性和播种面积等条件有密切关系。 本研究针对我国上世纪90年代以后新出现的小麦条锈菌主要小种类型,系统研究了条锈菌生理小种监测及变异动态、新出现小种(类型)的致病率、主要后备小麦品种对条锈菌流行种群的抗锈性评价以及主要流行种群寄生适合度等,通过不同方法相互印证,综合评价我国未来小麦条锈菌优势种群种类,并对小麦条锈菌主要流行菌系进行AFLP指纹分析。试验得出以下结果: 1.对2001-2005年小麦条锈菌生理小种进行监测,结果认为,我国目前小麦条锈菌生理小种(类型)主要集中在Hybrid46类群和水源11类群,主要小种(类型)为CY32、SU14、SU4和CY31。CY30号以前的小种已经成为次要或稀有小种。从变化趋势看,Hybrid46类群频率逐渐下降,水源11类群逐渐上升;其中SU14、SU4出现频率上升较快。 2.对不同省份标样结果分析认为,我国小麦条锈菌菌源基地的甘肃省,Hybrid46类群和水源11类群均表现相对平稳的变化态势, Hybrid46类群频率低于全国平均水平,而水源11类群高于全国平均水平且有上升趋势;而云南省与甘肃省结果正好相反。从病菌传播途径和地理位置分析可以推测,病菌变异首先开始于甘肃省,然后逐渐向陕西、四川,云南等周边省份传播。 3.首次发现了3份能够稳定感染“中四”的条锈菌新菌系。经对我国主要后备品种、陕西省主栽品种和含有“中四”血缘的衍生系进行毒性范围测定认为,该菌系虽然能感染中四及其中四衍生系小麦,但它对目前生产品种和后备品种的致病力较弱、致病范围较窄,经成株期鉴定,我国目前后备小麦品种仅有6.5%的品种能够被感染。毒性范围远远低于目前条锈菌流行菌系。可以推测,该菌系不会很快成为我国小麦条锈菌的优势种群,中四及其易位系小麦作为条锈病的抗源仍有一定的利用价值。 4.对陕甘川豫四省的后备小麦品种的抗锈性进行聚类分析认为:四川省后备品种对我国目前流行小种(类型)的抗性表现良好,其中免疫-近免疫的品种占到80.82%,抗病基因类型较丰富;其次为陕西省和甘肃省的品种,抗性也比较好,全免疫品种分别占到52.73和50.0%,但是抗性类型相对单一;河南省后备小麦品种抗锈性较差,全免疫品种仅占22.22%,全部感染的占到了61.11%。总体来看,我国后备小麦品种抗锈性较生产品种明显提高。 5.测定了我国条锈菌流行小种(类型)的寄生适合度属性,并进行主成分分析,结果表明:决定条锈菌生理小种最重要的寄生适合度属性为产孢能力(繁殖力),主要由产孢期和产孢强度决定;其次为侵染能力,由花斑数代表;再次为条锈菌与寄主互作后在体内扩展能力,由潜育期代表。而孢子的萌发率,小种间差异不大;首次建立了我国小麦条锈菌生理小种寄生适合度属性三个主成份的数学模型,通过该模型可直接计算出某一小种的产孢能力、侵染能力和扩展能力。经综合评价以SU4、SU14和CY32相对适合度较高;新出现的T4类型,由于其相对寄生适合度低,不会成为我国今后一个时期的流行小种。 6.利用AFLP技术,对我国条锈菌主要流行菌系特别是水源11类群进行指纹分析,并与毒性分析结果比较,结果表明:小麦条锈菌流行菌系之间无论是毒性特征还是DNA分子特征都存在丰富的遗传变异,但两种特征是不相关的;DNA指纹分析结果表明:SU14与CY22、SU1、SU4和SU6与CY31具有较近的起源关系,这或许暗示这些所谓新类型很可能和已知的菌系是平行进化的。


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