重慶麥區(qū)小麥品種（系）抗條銹性評價與基因分析

李北，徐琪，楊宇衡，王琪琳，曾慶東，吳建輝，穆京妹，黃麗麗，康振生，韓德俊

（1西北農林科技大學旱區(qū)作物逆境生物學國家重點實驗室，陜西楊凌712100；2西北農林科技大學農學院，陜西楊凌712100；3西南大學植物保護學院，重慶 400716；4西北農林科技大學植物保護學院，陜西楊凌712100）

(1State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi;2College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi;3College of Plant Protection, Southwest University, Chongqing 400716;4College of Plant Protection, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi)

重慶麥區(qū)小麥品種（系）抗條銹性評價與基因分析

李北1,2，徐琪1,2，楊宇衡1,3，王琪琳1,4，曾慶東1,4，吳建輝1,4，穆京妹1,2，黃麗麗1,4，康振生1,4，韓德俊1,2

（1西北農林科技大學旱區(qū)作物逆境生物學國家重點實驗室，陜西楊凌712100；2西北農林科技大學農學院，陜西楊凌712100；3西南大學植物保護學院，重慶 400716；4西北農林科技大學植物保護學院，陜西楊凌712100）

【目的】重慶是中國小麥條銹病流行體系中重要冬繁區(qū)，準確評價該地區(qū)小麥品種（系）對當前小麥條銹病流行小種的抗性和了解抗條銹基因在該區(qū)的分布狀況，為小麥安全生產、品種合理布局及小麥抗條銹育種工作提供依據(jù)?！痉椒ā繌脑搮^(qū)征集了18份當?shù)刂髟云贩N和89份高代品系材料，應用中國小麥條銹菌流行生理小種條中32（CYR32）、條中33（CYR33）、V26/G22-9和V26/CM42，在楊凌進行苗期分小種（CYR32、CYR33、V26/G22-9和V26/CM42）溫室抗病性鑒定、并于2015年和2016年連續(xù)兩年分別進行楊凌成株期條銹菌混合小種（CYR32、CYR33）人工接種病圃和天水自然誘發(fā)條銹菌病圃鑒定,根據(jù)苗期和田間成株期的抗病性鑒定結果對其進行抗病類型分類和評價；結合抗譜分析、參照單基因系材料的感病結果，及以Yr5、Yr9、Yr10 、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26等7個已知抗條銹基因的標記分別進行的分子檢測分析，推測小麥材料可能攜帶抗病基因。【結果】在107份參鑒材料中，苗期對CYR32與CYR33均表現(xiàn)免疫或者近免疫的品種（系）有57份，占53.27%；對CYR32、CYR33和V26/CM42均表現(xiàn)免疫或者近免疫的品種（系）只有11份，占10.28%；對CYR32、CYR33和V26/G22-9均表現(xiàn)免疫或者近免疫的品種（系）只有9份，占8.41%。綜合評價，全生育期抗性的材料僅有8份，占7.48%；成株期抗病材料僅有9份，占8.41%；感病材料90份，占84.11%。分子檢測表明，供試材料中21份可能含有Yr9，39份可能含有Yr26，17份可能含有Yr17，3份可能含有Yr18。其他材料中未檢測到上述Yr基因(分子標記)的存在，其中沒有發(fā)現(xiàn)可能含Yr5、Yr10和Yr15的材料。8份具有全生育期抗性的材料，未檢測到上述Yr基因（分子標記）的存在，可能含有未檢測到的其他抗病基因。【結論】重慶地區(qū)小麥品種（系）對小麥條銹菌當前流行小種的抗性整體水平較低，尤其是含Yr26的材料在育種中被廣泛而單一地利用。建議利用多基因聚合育種等手段提高當?shù)匦←溒贩N的抗條銹性。

小麥條銹??；抗病基因；標記輔助檢測；重慶麥區(qū)

0 引言

【研究意義】由條形柄銹菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）引起的小麥條銹病是世界性氣傳病害，具有流行性強、波及范圍廣、破壞性大等特點[1-3]。中國大部分小麥主產區(qū)都面臨該病害威脅，每年因其造成損失嚴重。四川盆地是中國小麥條銹菌最重要的冬繁區(qū)，是引起東部麥區(qū)條銹病春季流行最重要的菌源輸出地[2,4-6]。因此，有效降低冬繁區(qū)菌源量，調控其菌源毒性結構，對中國小麥條銹病大區(qū)綜合治理具有重要意義。重慶地處四川盆地東部，小麥種植面積維持13萬hm2左右[7]，為小麥條銹病常發(fā)區(qū)，是小麥條銹菌冬繁區(qū)與長江中下游麥區(qū)的接合部位，是陜南及黔西小麥條銹菌冬繁區(qū)與長江中下游冬麥區(qū)的接合部位，是條銹菌最重要的冬繁區(qū)之一，在中國條銹病大區(qū)流行中，扮演著對菌源進行選擇性放大繁殖的“橋梁”作用[5]。目前，重慶小麥主導品種是渝麥系列（占70%以上），其次是川麥系列和內麥系列[7]，以及其他農民種植多年的自留品種。全面了解重慶地區(qū)小麥品種（系）抗條銹性水平，以及抗病基因應用情況，對于當?shù)丶罢麄€東部麥區(qū)小麥生產安全有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】種植小麥抗病品種被認為是控制條銹病最經濟、最有效、最環(huán)保的方法，然而條銹菌新小種的產生和發(fā)展是小麥抗性“喪失”的主要原因[8]。迄今為止，中國已經發(fā)生了7次小麥品種大面積“喪失”抗性事件[9-11]。自 2000年以來，條中32（CYR32）和條中 33（CYR33）已成為中國最主要的毒性小種，二者對中國1B/1R等眾多小麥抗源具有毒力[12-13]。由于攜帶Yr26（=Yr24）的92R系和貴農系抗源對CYR32和CYR33等當時的主要流行小種具有良好抗病性，因此，在條銹病發(fā)病嚴重的西南麥區(qū)和西北麥區(qū)被廣泛應用。然而，2009年以來，在四川西北部和甘肅南部等地先后發(fā)現(xiàn)對小麥抗條銹基因Yr26具有毒性的菌株[14]，特別是有些新菌系對Yr10和Yr26等抗病基因具有聯(lián)合毒性，這將導致中國當前生產上應用較多的攜帶Yr26的92R系列抗源和貴農系列抗源將面臨抗性喪失的威脅[4,15]。HAN等[4]對四川盆地中西部麥區(qū)主要栽培小麥品種（系）進行抗病性評價和抗條銹病基因分析，結果表明，參試85份小麥品種（系）中，僅有4個品種表現(xiàn)全生育期抗病性，20個品種苗期感染所有參試小種，特別是對Yr26有毒性的類群對76.5%品種對表現(xiàn)苗期感病，基因分析表明，38.8%品種攜帶Yr26?！颈狙芯壳腥朦c】同為中國小麥條銹菌重要冬繁區(qū)的重慶麥區(qū)，在該病害流行中起到關鍵作用，然而其小麥品種（系）抗性水平和抗病基因分布情況至今未見系統(tǒng)研究。這對于指導抗病育種，抗病品種的合理布局和病害預測預報是不利的?！緮M解決的關鍵問題】本研究從重慶麥區(qū)征集了107份當前小麥主栽品種（18份）以及高代品系材料（89份），分別進行苗期分小種、成株期混合小種和“天水自然誘發(fā)條銹菌病圃”不同地點、多層次的抗條銹病性鑒定，同時利用已知抗條銹病基因 Yr5[16]、Yr9[17]、Yr10[17]、Yr15[18]、Yr17[19]、Yr18[20-21]和Yr26[22]等標記進行分子檢測，同時結合抗譜鑒定結果和育種系譜回查等數(shù)據(jù)，對小麥品種（系）進行抗病基因分析，以期對當前重慶麥區(qū)小麥品種（系）抗條銹性水平和抗病基因應用情況進行整體評估，為當?shù)匦←溈共∮N方向確立和抗病品種（基因）的合理布局，以及病害的預測預報提供依據(jù)，而且對中國大區(qū)范圍條銹病害持續(xù)控制策略的制定具有重要參考價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的重慶主栽品種以及高代品系材料，共計107份，由西南大學農學院提供?？箺l銹近等基因系材料由美國華盛頓州立大學陳賢明教授提供。

苗期抗條銹病鑒定分別采用當前流行小種CYR32和CYR33及V26/CM42和V26/G22-9（表1）。其中，V26/CM42標樣來自四川，V26/G22-9標樣來自甘肅。成株期混合小種接種鑒定，楊凌人工誘發(fā)條銹菌病圃采用條銹菌小種包括 CYR32、CYR33混合小種，同時在甘肅天水設置小麥條銹菌自然發(fā)病圃鑒定。供試菌種由西北農林科技大學植物病理研究所經單孢分離獲得，并經一系列小麥條銹病鑒別寄主鑒定，隔離繁殖后備用。

表1 參試小種基于Yr單基因系和Yr26載體品種的毒譜分析Table 1 Infection types of Puccinia striiformis f. sp. tritici races used in the study and their virulence spectra on Yr single-gene lines and Yr26 donor line

1.2 苗期接種鑒定

苗期鑒定參考文獻[13]，在西北農林科技大學植物病理研究所溫室中進行，參鑒小麥品種（系）分別接種條銹菌CYR32、CYR33、V26/CH42和V26/G22-9，以銘賢 169作為感病對照。將參鑒材料播于 8 cm× 8 cm的花盤中，每份材料種10—15粒，于溫室中培養(yǎng)。小麥2葉期接種，條銹菌夏孢子與滑石粉按照1﹕50混勻，抖粉法接種，在保濕箱中培養(yǎng)24 h后，于溫室中培養(yǎng)。光/暗周期為16 h/8 h，晝夜溫度為18℃/12℃[23]。待感病對照充分發(fā)病時記載反應型，此后每隔3 d調查1次，累計調查3次以上，按照0—9級標準[24]記載反應型。

1.3 人工誘發(fā)條銹病抗性鑒定

于2014—2016年，每年在陜西楊凌西北農林科技大學實驗站設置條銹菌人工病圃，進行成株期抗條銹病鑒定。每份小麥材料種植2行（行長100 cm，行距25 cm），每隔20個品種種植2行小偃22作為發(fā)病指示品種，供試品種兩側垂直種植1行感病品種銘賢169作為誘發(fā)行。每年3月中上旬小麥拔節(jié)初期，在誘發(fā)行混合接種小麥條銹菌流行小種條中 32（CYR32）和條中 33（CYR33），4月中下旬及 5月中旬，感病指示品種小偃22均勻發(fā)病后，調查成株期小麥發(fā)病情況。按照參考文獻[24-26]的方法，分別調查反應型（infection type，IT）和嚴重度（severity，S），按0—9級標準記載反應型，根據(jù)IT抗病級別分為4個類型[27]：抗?。╮esistance，R，IT：0—3）、中抗（moderate resistance，MR，IT：4—6）、中感（moderate susceptible，MS，IT：7）、感病（susceptible，S，IT：8—9）。參考文獻[28]標準記載嚴重度：0、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%。

1.4 自然誘發(fā)條銹病抗性鑒定

條銹病自然發(fā)病圃設置在甘肅省天水市平南鎮(zhèn)萬家村（北緯34°27′，東經105°56′，海拔1 697 m），種植方式同上。分別于5月中旬至6月中旬，待感病指示品種小偃22充分發(fā)病時，進行成株期抗條銹性鑒定，至少鑒定3次，鑒定標準同上。

1.5 抗病基因分子檢測

選用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26共7個抗病基因已開發(fā)的標記對參鑒材料進行分子檢測[29-30]。用改良的 CTAB法[31]提取幼葉 DNA；分別按照相關文獻的方法對各 Yr基因的標記進行擴增和檢測。

2 結果

2.1 參鑒品種（系）條銹病抗病評價

2.1.1 參鑒品種（系)苗期鑒定結果分析 分別采用當前流行的小種CYR32、CYR33和對Yr26有毒性的2個新菌系：V26/CM42和V26/G22-9，對參鑒的18份當?shù)刂髟云贩N和 89份高代品系材料進行抗病鑒定（表2）。參鑒材料中，苗期抗條銹?。↖T≤6）流行小種CYR32、CYR33、V26/G22-9和V26/CM42的分別有62（57.94%）份、72（67.29%）份、13（12.15%）份和32（29.91%）份，其中，有57份對CYR32和CYR33都有抗性，約占53%；有11份對CYR32、CYR33、V26/CM42都有抗性，約占10%；有9份對CYR32、CYR33和V26/G22-9都有抗性，約占8%；僅有9份對4個參鑒小種都具有抗性，約占8%，且都為高代品系材料。表明重慶地區(qū)小麥參鑒品種在苗期對于當前流行小種整體抗性水平較低，主栽品種尤為顯著。

2.1.2 參鑒品種（系）成株期鑒定結果分析 在楊凌設置人工誘發(fā)條銹菌病圃和天水的自然誘發(fā)條銹菌病圃，對參鑒材料進行成株期鑒定（表 2）。在楊凌誘發(fā)當前流行小種（CYR32和CYR33）的人工病圃條件下，參鑒材料中抗病材料 57份（53.27%），感病材料50份（46.73%）；在天水自然誘發(fā)圃中，17份（15.89%）材料在成株期表現(xiàn)抗病性，其余 90份（84.11%）表現(xiàn)為感病。對比兩地結果，其中，有40份（37.38%）材料在楊凌抗病，在天水變?yōu)楦胁〔牧?，由于甘肅南部和四川北部地區(qū)條銹菌群體毒性結構復雜[32]，最近的研究表明這些地區(qū)條銹菌的優(yōu)勢小種為CYR32、CYR33以及毒性頻率正在升高的對Yr26有毒性的小種[33]，參照兩地單基因系材料的感病情況，推測可能由于天水自然誘發(fā)圃菌源毒性結構復雜造成。

2.1.3 參鑒品種（系）條銹病抗病綜合評價 綜合苗期和成株期抗性鑒定結果，綿麥374等8份具有全生育期抗性（all stage resistance，ASR），約占7.48%；無主栽品種，內麥836等9份具有成株期抗性（adult plant resistance，APR），約占8.41%，主栽品種占3份，川麥68等90份完全感?。╯usceptible，S），約占84.11%，主栽品種占15份。值得關注的是參鑒材料中，具有全生育期抗性的材料僅占8份，其中并沒有當?shù)刂髟云贩N，這種情況會加速冬繁區(qū)條銹菌的哺育和傳播，為春季流行區(qū)提供充足菌源。

2.2 參鑒品種（系）的抗病基因分析

利用已開發(fā)的小麥抗條銹病主效基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26的穩(wěn)定可靠的分子標記，對參鑒的小麥進行分子標記篩查，分別以Avocet S（AvS）和各個單基因系材料作為陰陽對照（表1），結合抗病表現(xiàn)和檢測結果綜合分析（表 2）。參鑒的107份材料中，21份檢測到Yr9標記；17份檢測到Yr17標記；3份檢測到Yr18標記；39份檢測到Yr26標記。另外，6份同時檢測到Yr9和Yr17標記；6份同時檢測到Yr17和Yr26標記；僅1份同時檢測到Yr18和Yr26標記。未檢測到Yr5、Yr10和Yr15的標記。8份具有全生育期抗性的材料可能含有未檢測到的抗病基因。圖1為Yr基因使用情況，圖2為部分小麥品種用WE173檢測Yr26電泳圖，電泳圖譜的分子檢測結果與抗性表型和系譜分析的綜合結果相符。

在18份當?shù)刂髟云贩N中，渝麥7號和昌麥26檢測到Yr9標記，約占11%；滇麥1號和昌麥26檢測到Yr17標記，約占11%；僅有糯麥1號檢測到Yr18標記，約占5%；川麥104等6份材料檢測到Yr26標記，約占33%；而僅有昌麥26同時檢測到Yr9和Yr17 2個基因標記。

在89份高代品系材料中，南30-7等19份材料檢測到Yr9標記，約占21%；西2474等15份材料檢測到Yr17標記，約占17%；川13015等2份材料檢測到Yr18標記，約占2%；綿06-367等33份材料檢測到Yr26標記，約占37%；5區(qū)3等5份材料同時檢測到Yr9和Yr17標記；13/2-3-71等6份材料同時檢測到Yr17和Yr26標記；僅12/川育16同時檢測到Yr18和Yr26標記；共計12份材料同時檢測到2個基因的標記，約占13%。

圖1 Yr使用情況Fig. 1 Used condition of Yr gene

圖2 WE173檢測部分小麥材料的Yr26電泳圖Fig. 2 The PCR products of WE173 for Yr26 detection

3 討論

3.1 重慶麥區(qū)在中國小麥條銹病大區(qū)流行中的地位

四川盆地是中國小麥條銹菌重要的冬繁區(qū)，在條銹病大區(qū)流行中具有重要地位[2,4]。由于其亞熱帶季風性濕潤氣候，“溫暖”冬季最低氣溫平均為 6—8℃，因此，晚秋（10月下旬至11月初）播種的小麥始終保持生長，為條銹菌大量繁殖提供了機會。與越夏區(qū)“遷徙式”侵染增殖方式不同，冬繁區(qū)的條銹菌，從11月至翌年3月，可“定居”在同一品種上持續(xù)發(fā)生多次自侵染循環(huán)（polycyclic disease with autoinfection），一方面強化了病原菌適應性進化（淘汰適應性差的個體）；另一方面，小麥品種依據(jù)其所攜帶Yr基因，選擇性地使與之有匹配毒性的條銹菌小種得以快速大量增殖。位于四川盆地東南部的重慶地區(qū)（東經105°17′—110°11′、北緯 28°10′—32°13′），是來自隴南和川西北“東進”菌源和來自云貴“北上”菌源的冬季繁殖匯聚地[5,32,34-36]，往往于1月中下旬條銹病顯癥，2月出現(xiàn)發(fā)病中心，3月初條銹病發(fā)病面積可達2萬hm2左右，4月下旬感病最嚴重，感病面積達4萬hm2左右。這些感病麥田無疑產生大量條銹菌的夏孢子，隨氣流向東部黃淮和長江中下游麥區(qū)傳播。眾所周知，3—4月期間，正好是中國東部廣大麥區(qū)小麥返青、拔節(jié)-抽穗期，如果接受到冬繁區(qū)的菌源，必將導致更大規(guī)模的條銹病流行[2-3]。作為條銹菌菌源輸出地的重慶麥區(qū)，對于春季向各地流行區(qū)輸出菌源結構有關鍵性影響。因此，重慶地區(qū)推廣的主栽品種應具備兩方面的職能：（1）減少春季流行區(qū)菌源量；（2）穩(wěn)定病原菌毒性小種的群體結構，特別要避免對新毒性小種進行“選擇性”放大增殖，否則將導致條銹病大區(qū)流行。因此，重慶麥區(qū)小麥品種應具有苗期抗病性，且所用主效抗病基因必須多樣化，同時必須有別于菌源越夏易變區(qū)小麥品種。

3.2 當前重慶地區(qū)小麥品種（系）的抗條銹病水平

本研究對重慶麥區(qū)主栽品種和高代品系共 107份材料進行苗期和成株期抗條銹性鑒定，結果表明，參鑒的18份主栽品種中，3份表現(xiàn)為成株期抗性，15份表現(xiàn)為感??；在89份高代品系材料中，僅有8份表現(xiàn)為全生育期抗性，6份表現(xiàn)為成株期抗性，其余75份表現(xiàn)為感病。苗期分小種鑒定結果表明，57份材料對當前的流行小種CYR32和CYR33具有抗性，然而，當鑒定小種中加入來自四川小麥品種川麥42標樣分離的新菌系V26/CM42和來自甘肅天水小麥抗源貴農22標樣分離的V26/G22新菌系后，分別僅有11份和9份保持苗期抗性，且均為高代品系材料。表明重慶麥區(qū)當前小麥品種（系）苗期抗條銹病性水平整體較低，這意味著一定氣候條件合適，90%以上的小麥品種（系）都可以成為各小種的哺育品種，將為東部廣大麥區(qū)提供春季流行菌源。綜合苗期和成株期鑒定結果，該地區(qū)小麥品種（系）對當前流行小種的整體抗銹性水平偏低，因此，目前，乃至相當長一段時間，很難通過品種抗病性來有效降低冬繁區(qū)輸出的菌源量。建議在有效壓縮感病品種面積的同時，在條銹病病準確預測、預報基礎上，加強化學防控。

3.3 重慶地區(qū)小麥品種（系）抗條銹病基因應用狀況

重慶小麥抗條銹病基因的布局，在考慮保證當?shù)匦←湴踩a的同時也要顧及全國條銹病流行的大局。本研究集抗病表現(xiàn)，分子檢測結果和品種（系）系譜追蹤進行綜合分析，在 107份重慶小麥品種（系）中，39份鑒定出攜帶Yr26，約占36%，根據(jù)這些材料的系譜分析，發(fā)現(xiàn)Yr26載體品種主要有川麥42、人工合成小麥及貴農系列，對小種CYR32、CYR33表現(xiàn)抗性，隨著對 Yr26有毒性的小種V26/G22-9和V26/CM42出現(xiàn)，其苗期和成株期抗性相應喪失，與系譜分析和參試小種的毒性基因分析一致。當前新毒性小種V26對Yr26和Yr10都具備毒性[15]，然而重慶地區(qū)Yr26應用過于頻繁，當對Yr26有毒性的新小種出現(xiàn)時，易導致該地麥區(qū)大面積抗性喪失，甚至波及東部麥區(qū)的生產安全，導致新毒性小種大區(qū)流行，這一現(xiàn)實值得育種家們重視。Yr9和Yr17分別在參鑒品種中約占20%和16%，鑒定結果顯示Yr9對V26/CM42仍具有抗性，而Yr17已經完全喪失抗性，與參試小種的毒性基因分析一致。在分子檢測過程中，雖然發(fā)現(xiàn)了一些基因聚合和品種在應用，但是在新小種的侵染下，仍然不具備抗病能力。此外，可能還有未知基因的具備全生育期抗性的綿麥374、川13071等8份材料，對新的毒性小種V26/G22-9和V26/CM42依然保持良好抗性，對當?shù)匦←溈逛P育種和安全生產具有重大的應用潛力。

3.4 重慶地區(qū)小麥品種（系）培育方向

重慶地區(qū)小麥品種（系）抗條銹水平普遍偏低，主栽品種尤為嚴重，未發(fā)現(xiàn)全生育期抗性的材料，小麥條銹菌可以繼續(xù)擴大繁殖，可為春季流行區(qū)提供充足菌源。參鑒的高代品系材料總體抗性水平比主栽品種有所提高，建議加強全生育期抗性品種的選育，并合理搭配使用避免大面積種植單一抗性基因品種，盡可能實現(xiàn)品種抗病基因多樣化[37]，減緩病菌的繁殖和積累，減少優(yōu)勢小種的出現(xiàn)頻率。作為重要的小麥條銹菌冬繁區(qū)，重慶地區(qū)可通過合理布局抗病基因，穩(wěn)定病原菌毒性小種的群體結構，降低新流行小種的產生頻率，遏制新毒性小種的哺育及向春季流行區(qū)傳播，避免其危害黃淮海和長江中下游麥區(qū)。建議對重慶麥區(qū)主栽品種（系）進行多年多點的抗病鑒定和評價，在了解材料中所含抗病基因的基礎上[38]，選有限的主效抗病基因，特別是一些具有全生育期抗病性新基因的使用，淘汰嚴重感病的品種，壓縮主栽品種川麥42、綿麥367等感病材料的使用面積，推遲新致病小種的產生和蔓延，進一步優(yōu)選新的高抗品種來提高小麥抗病育種的整體水平。

4 結論

重慶地區(qū)小麥品種（系）抗條銹性整體水平極度偏低，必須挖掘具有全生育期抗病性的新抗源，加強條銹病病害的預報和化學防治，以減少春季流行區(qū)菌源量，避免大區(qū)流行；Yr26過于單一使用，建議加強抗病基因多樣化，利用多基因聚合等手段聚合 Yr5、 Yr15和其他新的有效全生育期抗病基因，以及加強如Yr18等成株期抗病基因的使用，提高抗病性，穩(wěn)定病原菌毒性小種的群體結構。

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（責任編輯 李莉）

Stripe Rust Resistance and Genes in Chongqing Wheat Cultivars and Lines

LI Bei1,2, XU Qi1,2, YANG YuHeng1,3, WANG QiLin1,4, ZENG QingDong1,4, WU JianHui1,4, MU JingMei1,2, HUANG LiLi1,4, KANG ZhenSheng1,4, HAN DeJun1,2

【Objective】China has one of the largest stripe rust epidemic areas in the world. Chongqing, as an importantoverwintering region, plays a key role in wheat stripe rust epidemic. Understanding of resistance levels of the wheat cultivars (lines) and the application of Yr genes in this region may provide valuable recommendations for managing the disease.【Method】A total of 18 varieties and 89 advanced lines of wheat were tested at seedlings stage with four Chinese predominant stripe rust races CYR32, CYR33, V26/G22-9 and V26/CM42 of Puccinia striiformis f. sp. tritici. In field tests, wheat entries were evaluated for stripe rust resistance in Yangling, Shaanxi, artificially inoculated with mixture of CYR32 and CYR33. In Tianshui, Gansu Province, an over-summering region, the entries were evaluated under natural infection in 2015 and 2016, based on the seedling and field reactions, the resistance of the germplasms was classified and assessed. Based on the reactions of Yr single-gene lines, molecular markers for Yr5, Yr9, Yr10, Yr15, Yr17, Yr18, Yr26 were used to detect the corresponding genes.【Result】Among the 107 entries, 57 (53.27%) were resistant to both CYR32 and CYR33, 11(10.28% ) were resistant to CYR32, CYR33 and V26 / CM42, 9 (8.41%) were resistant to CYR32, CYR33 and V26/G22-9. 8 (7.48%) lines were resistance both at seedling and adult stages, 9 (8.41%) were resistant at adult plant stage, 90 (84.11%) were susceptible. Among the tested materials, 21 germplasms may contain Yr9 gene, 39 lines(varieties) may contain Yr26 gene, 17 materials may contain Yr17 gene, and 3 may contain Yr18 gene. Other materials controlled by unknown resistance genes. And Yr5, Yr10 and Yr15 were absent in the test lines. The 8 all-stage resistant materials were not detected the presence of the Yr5, Yr9, Yr10, Yr15, Yr17, Yr18 and Yr26 genes, and they may contain other resistance genes.【Conclusion】The level of resistance of wheat varieties (lines) in the region of Chongqing to tested races is extremely low, and Yr26 materials were used with high frequency especially as the rise of the V26/G22-9 and V26/CM42Yr26-virulent races. It was recommended that in order to improve the diversity of resistance gene, use of resistant varieties is important.

stripe rust; resistance genes; maker-assisted detection; Chongqing wheat region

(1State Key Laboratory of Crop Stress Biology in Arid Areas, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi;2College of Agronomy, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi;3College of Plant Protection, Southwest University, Chongqing 400716;4College of Plant Protection, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi)

2016-08-01；接受日期：2016-10-24

國家“973”計劃（2013CB127700）、國家公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項（201203014）、國家自然科學基金（31371924）、高等學校學科創(chuàng)新引智計劃（B07049）、中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金（XDJK2016A020）

聯(lián)系方式：李北，E-mail：libeinxy@163.com。徐琪，E-mail：787106936@qq.com。李北和徐琪為同等貢獻作者。通信作者康振生，E-mail：kangzs@ nwsuaf.edu.cn。通信作者韓德俊，E-mail：handj@nwsuaf.edu.cn