山西省小麥葉銹菌致病類型及毒性監(jiān)測

原宗英，武英鵬，劉敏捷

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

山西省小麥葉銹菌致病類型及毒性監(jiān)測

原宗英，武英鵬，劉敏捷

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

對采自山西省的110株小麥葉銹菌菌株進(jìn)行了致病類型鑒定及毒性基因分析。結(jié)果表明，110株小麥葉銹菌被劃分為43個(gè)致病類型，其中，優(yōu)勢類型為THT，TRT，PHT，PHR，出現(xiàn)頻率分別為23.08%，9.62%，7.69%，6.73%。毒性基因V9，V19，V24，V25，V28，V29，V38，V39的毒性頻率＜30%，其對應(yīng)的抗性基因?yàn)橛行Э共』颍籚2a，V3Bg，V18，V21，V23，V27＋31，V33的毒性頻率在30%～70%，表明其對應(yīng)的抗葉銹基因在山西省不同區(qū)域有一定的利用價(jià)值，可以考慮多個(gè)抗性基因同時(shí)利用；V1，V2b，V2c，V3，V3ka，V10，V11，V12，V13，14a，V14b，V15，V16，V17，V20，V22a，V26，V30，V31，V32，V35，V36，V37，V22b的毒性頻率大于70%，它們對應(yīng)的抗性基因在山西省小麥抗葉銹病品種選育中為無效基因，如果單獨(dú)利用則沒有價(jià)值。

小麥葉銹菌；致病類型；毒性基因

小麥?zhǔn)俏覈狈礁魇〉闹饕Z食作物，而葉銹病又是影響小麥高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要病害之一，在世界上普遍發(fā)生[1-2]。小麥葉銹病不僅在成株期危害小麥葉片、破壞光合作用，而且在苗期危害更普遍，使分蘗和穗數(shù)減少，降低小麥抗旱性。因此，該病是制約小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的主要病害。近年來,在山西省小麥葉銹病的發(fā)生與危害日趨嚴(yán)重，研究小麥葉銹菌毒性基因及小麥品種的抗銹基因是實(shí)施“非農(nóng)藥”控制小麥葉銹病流行為害的基礎(chǔ)研究，對減輕環(huán)境污染、維持生態(tài)環(huán)境平衡和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。多年來，國內(nèi)學(xué)者在小麥葉銹菌生理小種（致病類型）鑒定和毒性基因監(jiān)測等方面進(jìn)行了大量的很有成效的研究工作[3-15]。

筆者在過去研究的基礎(chǔ)上[16-20]，利用39個(gè)小麥抗葉銹近等基因系，對采自山西省的110個(gè)小麥葉銹菌菌株進(jìn)行了致病類型和毒性基因分析，旨在明確山西省小麥葉銹菌的毒性基因譜，為小麥抗葉銹病育種提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 小麥葉銹病標(biāo)樣的采集

2008—2014年，每年于5月下旬至7月中旬對山西省不同地區(qū)大田種植的小麥品種進(jìn)行由南向北的考察，分別采集不同類型的地塊不同小麥品種上自然發(fā)病的小麥葉銹病病葉，整理制作成標(biāo)樣后放入干燥器，保存在4℃冰箱中，待繁殖測定。

1.2 小麥葉銹病標(biāo)樣的繁殖

將小麥葉銹病標(biāo)樣放入培養(yǎng)皿內(nèi)的吸水紙上保濕20 h左右，用接種針挑取病葉標(biāo)樣上的葉銹菌夏孢子涂抹在感病品種銘賢169麥苗上，接種后的銘賢169麥苗于保濕桶內(nèi)保濕24 h左右，然后移到溫室，經(jīng)14～20 d發(fā)病后將葉銹菌夏孢子粉采集到指形玻璃試管內(nèi)，放入盛有硅膠的干燥器內(nèi)置于2～4℃的冰箱中短期保存，小麥葉銹菌菌粉的中長期保存則采用真空抽氣法。

1.3 小麥近等基因系（或單基因系）

根據(jù)基因?qū)蛟?，利用從北美引進(jìn)的含有已知抗葉銹病基因的小麥近等基因系材料分析山西省小麥葉銹菌群體的毒性基因頻率，所選用的小麥近等基因系材料來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，共39個(gè)，所含抗性基因分別為：Lr1，Lr2a，Lr2b，Lr2c，Lr3，Lr3ka，Lr3Bg，Lr9，Lr10，Lr11，Lr12，Lr13，Lr14a，Lr14b，Lr15，Lr16，Lr17，Lr18，Lr19，Lr20，Lr21，Lr22a，Lr23，Lr24，Lr25，Lr26，Lr27＋31，Lr28，Lr29，Lr30，Lr31，Lr32，Lr33，Lr35，Lr36，Lr37，Lr38，Lr39，Lr22b，其中，Lr1，Lr2a，Lr2c，Lr3，Lr3ka，Lr9，Lr11，Lr16，Lr17，Lr24，Lr26，Lr30是劃分葉銹菌致病類型的12個(gè)鑒別基因。

1.4 方法

在直徑10 cm的圓形塑料小花盆內(nèi)，每盆種5個(gè)近等基因系，每套鑒別寄主共8盆。成套播種小麥抗葉銹病近等基因系鑒別寄主材料，待小麥材料的第1片葉伸展完全后，用事先接種并繁殖葉銹菌菌株的銘賢169小麥進(jìn)行苗對苗的掃抹接種。每單一菌株接種1套近等基因系，接完1套近等基因系后必須進(jìn)行嚴(yán)格消毒，以防止菌株之間的交互污染。接種完成后將成套的單基因系放入同一保濕桶內(nèi)保濕過夜，然后將成套的近等基因系材料移入日光溫室內(nèi)，等小麥材料充分發(fā)病后記載侵染型。侵染型分為6級：0（免疫）、0；（近免疫）、1（高抗）、2（中抗）、3（中感）、4（高感）。根據(jù)小麥葉銹菌密碼命名系統(tǒng)進(jìn)行葉銹菌致病類型（生理小種）的命名。

2 結(jié)果與分析

2.1 致病類型（生理小種）劃分

根據(jù)葉銹菌在12個(gè)鑒別基因Lr1，Lr2a，Lr2c， Lr3，Lr3ka，Lr9，Lr11，Lr16，Lr17，Lr24，Lr26，Lr30上的反應(yīng)，可將110個(gè)菌株劃分為43個(gè)致病類型。其中，出現(xiàn)2次以上的致病類型包括THT，TRT，PHT，PHR，PKT，THJ，TKT，PRT，TKK，PTT，THP，PGT，SHT，TTT等14個(gè)，其毒性公式和出現(xiàn)頻率列于表1。

表1 山西省小麥葉銹菌的主要致病類型及出現(xiàn)頻率

由表1可知，THT出現(xiàn)的頻率最高，為23.08%；TRT的出現(xiàn)頻率居第2位，為9.62%；PHT的出現(xiàn)頻率為7.69%，排第3位；PHR的出現(xiàn)頻率為6.73%，排第4位。以上4個(gè)類型為山西省目前的優(yōu)勢小種（或致病類型），也是抗葉銹病育種主要針對的目標(biāo)。除此以外，PKT和THJ的出現(xiàn)頻率均為3.85%，TKT，PRT的出現(xiàn)頻率均為2.88%，TKK，PTT，THP，PGT，SHT，TTT的出現(xiàn)頻率均為1.92%，其余29個(gè)致病類型的出現(xiàn)頻率都不足1%。

2.2 毒性基因頻率分析

根據(jù)基因?qū)蛟?，將來自山西省不同地區(qū)的110個(gè)小麥葉銹菌株分別接種于39個(gè)含已知抗葉銹病基因的小麥近等基因系（或單基因系）上，分析其對應(yīng)的毒性基因及山西省葉銹菌群體毒性基因頻率，結(jié)果統(tǒng)計(jì)列于表2。由表2可知，毒性基因V9，V19，V24，V25，V28，V29，V38和V39出現(xiàn)的頻率＜30%，分別為23.8%，26.9%，21.7%，11.4%，0，17.4%，0.9%和3.7%，暗示了其對應(yīng)的抗性基因即Lr9，Lr19，Lr24，Lr25，Lr28，Lr29，Lr38，Lr39在山西省抗小麥葉銹菌的育種中具有很高的利用價(jià)值；毒性基因V2a，V3Bg，V18，V21，V23，V27+31，V33的出現(xiàn)頻率在30%～70%，其對應(yīng)的抗葉銹基因在山西不同區(qū)域內(nèi)有一定的利用價(jià)值，可以考慮多個(gè)抗性基因同時(shí)使用；V1，V2b，V2c，V3，V3ka，V10，V11，V12，V13，V14a，V14b，V15，V16，V17，V20，V22a，V26，V30，V31，V32，V35，V36，V37，V22b的出現(xiàn)頻率在70%以上，它們對應(yīng)的抗性基因在山西省小麥抗葉銹病品種選育中為無效基因。

表2 山西省小麥葉銹菌群體的毒性基因頻率

3 討論

隨著小麥生產(chǎn)的不斷發(fā)展和小麥品種的日益更新，小麥葉銹菌致病類型（生理小種）和毒性基因以及小麥品種的抗葉銹病基因也不斷地發(fā)生著變化，從而導(dǎo)致了小麥品種抗葉銹性的喪失，因此，小麥葉銹菌致病類型（生理小種）和毒性基因的監(jiān)測是一項(xiàng)長期而又艱巨的、系統(tǒng)的研究工作，研究中最基礎(chǔ)的工作是廣泛采集山西省不同地區(qū)不同小麥品種上的小麥葉銹病標(biāo)樣，采集范圍越廣代表性就越強(qiáng)，試驗(yàn)結(jié)果也就更加可靠，但往往由于經(jīng)費(fèi)的原因以及其他諸多因素的影響，使標(biāo)樣的采集工作不能夠更加廣泛和更加深入地進(jìn)行，加之由于受氣候比如干旱等一些客觀因素的影響，使一些地區(qū)很難采集到或根本采集不到小麥葉銹病標(biāo)樣，這樣就給研究工作帶來很大不利。

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Pathogenic Types and Virulence of Wheat Leaf Rust（Puccinia triticina）in Shanxi Province

YUANZongying，WUYingpeng，LIUMinjie

（Institute ofPlant Protection，Shanxi Academy ofAgricultural Sciences，Key Laboratory ofAgricultural Integrated Pest Management in Shanxi，Taiyuan 030031，China）

One hundred and ten isolates of Puccinia triticina were obtained from Shanxi province and tested for virulence.They were divided into 43 pathogenic types.Of these,the advantage types were THT,TRT,PHT,PHR,and the frequency were 23.08%, 9.62%,7.69%and 6.73%,respectively.The virulence frequency of V9,V19,V24,V25,V28,V29,V38 and V39 were lower than 30%, implying that the corresponding resistance genes could be well used recent years.The virulence frequency of V2a,V3bg,V18,V21,V23, V27＋31 and V33 were between 30%and 70%,indicating that the corresponding resistance genes could be restrictly used recent years. However,the virulence frequency of V1,V2b,V2c,V3,V3ka,V10,V11,V12,V13,V14a,V14b,V15,V16,V17,V20,V22a,V26, V30,V31,V32,V35,V36,V37 and V22b were higher than 70%,indicating that the corresponding resistance genes were almost of no use when used alone in the wheat production.

Puccinia triticina;pathogenic types;virulence gene

S435.121.4＋3

A

1002-2481（2017）03-0448-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.31

2016-11-20

山西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（201601D102048）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育種工程項(xiàng)目（16yzgc119）

原宗英（1960-），女，山西祁縣人，研究員，主要從事小麥氣傳病害研究工作。