甘肅省小麥白粉菌群體毒性及小麥品種苗期抗白粉病性分析

黃 瑾，黃苗苗，李亞凱，曹辛未，賈秋珍，張 勃，孫振宇，駱惠生，王曉明，曹世勤＊，金社林＊

（1.甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所，蘭州 730070；2.甘肅農業(yè)大學草業(yè)學院，蘭州 730070）

由專性寄生菌布氏白粉菌（Blumeriagraminisf.sp.tritici）引起的小麥白粉病是我國小麥生產上重要的真菌性氣傳病害。該病具有傳播距離遠，發(fā)生面積廣的特點，目前已在全國20多個省市普遍發(fā)生，危害程度日趨嚴重［1-2］，也成為甘肅省小麥常發(fā)、重發(fā)性病害之一。特別是2000年以來，甘肅省小麥白粉病年均發(fā)生面積26.7 萬hm2以上［3］，2010年在甘肅隴南麥區(qū)再度猖獗流行危害，災變態(tài)勢嚴峻［4］。

研究發(fā)現(xiàn)，培育和推廣抗病品種是防治小麥白粉病最經濟、安全和有效的途徑，分析白粉病菌對已知抗病基因的毒性頻率，可以對毒性基因變化動態(tài)及抗病基因的抗性喪失與否作出早期預測，從而及時為育種部門提供科學依據(jù)，指導抗病育種及抗病品種的合理、有效利用。基于此，筆者在前人研究的基礎上，開展了甘肅省小麥白粉病菌毒性頻率及主要品種（系）抗病性分析，以期明確甘肅省白粉病菌毒性結構和品種抗病性現(xiàn)狀，為超前預測抗病基因現(xiàn)狀、有效指導抗病育種及抗病品種的合理利用、持續(xù)控制小麥白粉病在甘肅省的發(fā)生流行提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

白粉病菌標樣來源于甘肅省天水市甘谷縣、麥積區(qū)、秦州區(qū)，隴南市成縣、文縣，蘭州市榆中縣，臨夏州臨夏縣、康樂縣及陜西省漢中市勉縣、寧強縣、略陽縣和山東省萊州市、青州市的大田、育種圃及國家區(qū)域試驗田。

用于小麥白粉病菌毒性基因分析的29個已知基因載體品種‘Chancellor’（高感對照，Pm0）、‘Axminster／8Cc’（Pm1）、‘Ulka／8Cc’（Pm2）、‘Asosan／8Cc’（Pm3a）、‘Chul／8Cc’（Pm3b）、‘Sonora／8Cc’（Pm3c）、‘Kolibri’（Pm3d）、‘W150’（Pm3e）、‘Michigan Amber／8Cc’（Pm3f）、‘Khapli／8Cc’（Pm4a）、‘Armada’（Pm4b）、‘Hope／8Cc’（Pm5a）、‘Coker 747’（Pm6）、‘CI14189’（Pm7）、‘高加索’（Pm8）、‘R4A’（Pm13）、‘Brigand’（Pm16）、‘Amigo’（Pm17）、‘XX 186’（Pm19）、‘R43’（Pm21）、‘齒牙糙’（Pm24）、‘Am9／L953＊3’（Pm33）、‘Normandie’（Pm1＋Pm2＋Pm9）、‘Coker 983’（Pm5＋Pm6）、‘Mission’（Pm4b＋Pm5b）、‘Era’（PmEra）、‘Maris Huntsman’（Pm2＋Pm6）、‘白免3號’（Pm4＋Pm8）、‘小白冬麥’（PmXBD）及感病品種‘銘賢169’均由甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所麥病組提供。

35份甘肅省及全國生產品種（系）由甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所麥病組、甘肅省農業(yè)科學院小麥研究所、甘肅省定西市旱作農業(yè)科研推廣中心、四川省農業(yè)科學院作物研究所、四川省內江市農業(yè)科學研究所、河南省新鄉(xiāng)市農業(yè)科學院等單位提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 菌株保存及子囊孢子釋放

采用曹遠銀等［6］的方法保存新鮮小麥白粉病病葉或閉囊殼。閉囊殼釋放采用向齊軍等［7］的方法進行。標樣繁殖采用魏松紅等［8］的方法進行，置于花盆上的玻璃筒口套4層紗布，以防污染。存活后在無菌操作臺上分離單孢子堆，并在感病品種‘銘賢169’上繁殖。試驗在甘肅省農業(yè)科學院植物保護研究所麥病組溫室進行，共得到91個純化的單孢子堆菌株。

1.2.2 小麥白粉病菌毒性基因頻率測定

將29個已知基因載體品種播種于直徑9cm 的小花盆內，每盆播4個品種，每品種6～8粒，8盆為一套。待絕大多數(shù)品種第1片葉完全展開后，在超凈工作臺上用掃抹法分別接種各供試菌系。麥苗置于溫度為10～20 ℃的溫室中培養(yǎng)。接種后10～14 d，待感病對照品種充分發(fā)病后，按0、0；、1、2、3、4等6級標準記載第1片葉侵染型［9］，其中0～2級為抗?。≧），3～4級為感?。⊿）。感病則表示此菌株具有對該基因相對應的毒性基因［10-12］。

1.2.3 苗期致病性測定

將35個供試生產品種按照1.2.2方法進行播種、接種和抗病性評價。

1.3 數(shù)據(jù)分析

毒性頻率（%）＝100×有毒菌株數(shù)／供試菌株數(shù)；

毒性頻率越高，表明該毒性基因分布越廣，其相對應的抗性基因應用價值越?。?3］。

2 結果與分析

2.1 甘肅省小麥白粉菌毒性分析

利用91份小麥白粉病菌單孢菌系，對29個已知抗病基因品種（系）的毒性頻率測定結果表明（表1），V1、V2、V3a、V3b、V3c、V3d、V3e、V3f、V4a、V4b、V5a、V6、V7、V8、V19、V33、V5＋6、V4b＋5b、V4＋8、VEra的毒性頻率在70%以上，已廣泛存在于甘肅隴南及中部麥區(qū)，其相對應的抗性基因Pm1、Pm2、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3d、Pm3e、Pm3f、Pm4a、Pm4b、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm19、Pm33、Pm5＋Pm6、Pm4b＋Pm5b、Pm4＋Pm8和PmEra抗性效能較差，在生產上已失去實用價值。V13、V16、V17、V21、V24、V1＋2＋9 和VXBD毒力頻率在40%以下，其對應的抗性基因Pm13、Pm16、Pm17、Pm21、Pm24、Pm1＋Pm2＋Pm9和PmXBD對小麥白粉病的抗性較好，是今后一段時期應用的重點。

表1 甘肅省小麥白粉菌毒性結構分析Table 1 Analysis of virulent genes of Blumeria graminis f.sp.tritici in Gansu Province

2.2 小麥白粉病菌對主要生產品種（系）苗期毒性測定

從表2看出，供試小麥品種（系）苗期抗病性總體較差，僅有‘綿麥37’對所有供試菌系均表現(xiàn)免疫。小麥白粉病菌對‘川農19’、‘內麥836’、‘蘭天30’的毒性頻率在45%以下，表明這3 份材料抗病性相對較好；對其余31 份材料的毒性頻率均在50%以上，其中對‘定西40’、‘豫麥49’、‘隴春30’、‘臨麥34’、‘平安8號’、‘新麥26’、‘咸農4號’、‘斯湯佩利’等8份材料的毒性頻率達到100%。16份甘肅小麥品種（系）中，僅有‘蘭天30’毒性頻率相對較低，其余毒性頻率均在50%以上，表明甘肅省小麥品種（系）總體抗白粉病性較低，在今后的抗病育種中，在加強抗條銹育種的基礎上，要加強抗白粉病品種的選育力度。

表2 甘肅省小麥白粉病菌對主要生產品種苗期的毒性頻率Table2 Analysis of virulence frequencies of Blumeria graminis f.sp.tritici to wheat cultivars at seedling stage

續(xù)表2 Table 2 （Continued）

3 結論與討論

自20世紀70年代以來，隨著Flor基因對基因學說逐步被廣泛證實，國內外對以小麥白粉菌為主的禾谷類白粉菌小種及其變化的研究轉移到白粉病菌毒性群體毒性結構及其變化的研究上，開始通過對毒性基因的毒性頻率分析［5］，來解析病菌群體毒性結構及其變化趨勢和對抗病基因喪失與否進行早期預測［10］。近年來，隨著種植制度、栽培條件、溫濕度條件等因素的變化，小麥白粉病菌的群體毒性結構也在逐步發(fā)生變化，引致部分品種抗病性逐步喪失并造成近年來小麥白粉病在甘肅省發(fā)生流行。如2010年及以前監(jiān)測結果發(fā)現(xiàn)（本課題組未發(fā)表資料），甘肅菌系對Pm4b、Pm2＋Pm6 的毒性頻率在20%以下，2013年供試菌系對兩基因（組合）的毒性頻率高達90%以上。原來抗病性較好的PmXBD、Pm4＋Pm8等的抗病性也逐漸下降，主要原因是其相對應的毒性菌株逐年增多，毒性頻率逐步升高。初步對陜西省、山東省部分菌系毒性頻率分析結果發(fā)現(xiàn)（本課題組未發(fā)表資料），部分抗性基因對不同生態(tài)區(qū)的菌系具有不同的抗性特點。如PmXBD，來自山東的菌系對其無毒性，來自陜西省和甘肅省的菌系對其毒性頻率較低；對Pm13，來自陜西省的菌系對其無毒性，山東、甘肅菌系對其毒性頻率分別為16.67%和6.9%，三省間差異較大，這也與前人研究結果一致［5，13-16］。

Pm21是目前我國已知抗白粉病基因中抗性譜最廣且最好利用的基因，其載體品種為‘南農92R’系，具有綜合農藝性狀優(yōu)良、適應性廣、抗病性（條銹病和白粉病）突出、配合力強且較好利用的特點［17-18］，目前國內已將其作為骨干親本，選育出多個抗病豐產新品種［19］，甘肅省選育出的品種主要有‘蘭天17號’、‘蘭天24號’、‘中梁29號’等。這些品種不僅抗白粉病性好，更為重要的是抗條銹性突出，豐產性和適應性廣，目前已在甘肅隴南不同生態(tài)區(qū)廣泛種植。由此必將加速白粉病菌定向選擇的步伐，造成V21毒性頻率的迅速上升，已由2009年前的0上升為2013年的9.3%，這也與楊立軍等［14］的研究結果基本一致。

用已知抗病基因來測定當?shù)氐亩拘曰蝾l率，有利于了解當?shù)氐亩拘苑植己徒Y構，掌握病原種群動態(tài)的變化，提高了各地之間資料的可比性與交流，同時也有利于抗源選擇和利用。毒性分析結果發(fā)現(xiàn)，生產品種中僅有‘綿麥37’對供試小麥白粉菌表現(xiàn)免疫，是當前生產上不可多得的抗白粉病品種，在當前抗白粉病品種嚴重不足的條件下，應對其進行充分研究和利用。同時，應加快挖掘抗小麥白粉病菌已知基因品種及抗源材料，同時有效利用其他抗病基因，以豐富抗病基因的多樣性類型，將會為甘肅省小麥白粉病的持續(xù)控制打下良好基礎。

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