我國(guó)197份小麥核心種質(zhì)資源對(duì)小麥條銹菌新小種CYR34的抗性評(píng)價(jià)

黃亮 劉太國(guó) 劉博 高利

摘要為尋找優(yōu)質(zhì)抗源，應(yīng)對(duì)小麥條銹菌新小種CYR34對(duì)我國(guó)小麥生產(chǎn)帶來的威脅。利用小麥條銹菌生理小種CYR34對(duì)我國(guó)197份重要小麥核心種質(zhì)材料進(jìn)行抗病性鑒定。結(jié)果表明，共有81份材料對(duì)CYR34具有抗性（0～6），占參試材料總數(shù)的41.1%。109份農(nóng)家品種中有52份具有抗性，占農(nóng)家品種的47.7%，占總數(shù)的26.4%;76份育成品種有25份具有抗性，占育成品種的32.9%，占總數(shù)的12.7%;12份引進(jìn)品種有4份具有抗性。我國(guó)部分小麥核心種質(zhì)對(duì)小麥條銹菌生理小種CYR34有抗性，其中農(nóng)家品種的抗性水平高于育成品種和引進(jìn)品種，蘊(yùn)含豐富的抗源，在今后的抗病育種中應(yīng)重視農(nóng)家品種的使用，加大基因累積，避免對(duì)單個(gè)基因的過度依賴，育成多基因聚合的長(zhǎng)效持久抗病品種。

關(guān)鍵詞小麥;核心種質(zhì);條銹病;抗病性評(píng)價(jià);條中34號(hào)

中圖分類號(hào)：S 435.121.42

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2018067

小麥條銹病是由小麥條銹菌Puccinia striiformis f.sp. tritici 引起的一種重要小麥病害，流行年份可造成嚴(yán)重產(chǎn)量損失[1]。研究證實(shí)，選育并合理應(yīng)用優(yōu)良抗病品種是防治該病最經(jīng)濟(jì)、有效、安全的方法[2]。然而由于條銹菌的高度變異性及小麥單一品種的大面積種植，加速了小麥條銹菌的進(jìn)化，最終導(dǎo)致小麥品種的抗性“喪失”。2009年，在四川發(fā)現(xiàn)了對(duì)中國(guó)小麥條銹菌鑒別寄主‘貴農(nóng)22有毒性的新菌株（代號(hào)V26，現(xiàn)稱為G22致病類群），其主要特點(diǎn)是對(duì)重要抗條銹病基因Yr26和Yr10均具有聯(lián)合毒性[34]，導(dǎo)致貴農(nóng)系、92R系和Moro等材料抗條銹性喪失，而且該菌系自發(fā)現(xiàn)以來出現(xiàn)頻率逐年上升[56]。2016年經(jīng)全國(guó)小麥銹病和白粉病研究協(xié)作組商議決定，將G22致病類群中分布范圍最廣、流行頻率最高的小麥條銹菌G229致病類型正式定名為CYR34生理小種，毒性公式為（無毒性基因/毒性基因） Yr5、Yr15/Yr1、Yr2、Yr3、Yr4、Yr6、Yr7、Yr8、Yr9、Yr10、Yr17、Yr18、Yr24、Yr26、Yr27、Yr29、Yr32、YrSp、YrA、YrSk[7]。因此，明確我國(guó)小麥核心種質(zhì)對(duì)CYR34生理小種的抗性水平，篩選并鑒定對(duì)CYR34具有抗性的種質(zhì)資源，對(duì)培育小麥新品種、優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和保障小麥生產(chǎn)安全都具有十分重要的意義。

我國(guó)小麥遺傳資源豐富，擁有小麥遺傳資源共計(jì)4萬余份，被認(rèn)定為世界上普通小麥的變異中心之一[8]。小麥核心種質(zhì)在最大程度上代表了小麥及其近緣野生種的遺傳多樣性。小麥核心種質(zhì)在小麥抗條銹病育種中做出了巨大貢獻(xiàn)，育種工作者利用其育成了諸如‘北京8號(hào)（‘碧螞4號(hào)/‘早洋麥）、‘石家莊54（‘碧螞4號(hào)/‘早洋麥）、‘泰山4號(hào)（‘輝縣紅/‘阿勃）、‘農(nóng)大187（‘勝利麥/‘1817）、‘魯麥1號(hào)（‘矮豐3∥‘孟縣201/‘牛朱特）、‘綿陽(yáng)11（‘705858/‘繁6）、‘川麥22（‘綿陽(yáng)11/‘川麥20）等多個(gè)高抗條銹病的優(yōu)質(zhì)品種，在條銹病的防治中起到了關(guān)鍵作用，為小麥生產(chǎn)挽回了大量損失。邱永春等[9]采用條銹菌CYR29、CYR30、CYR31和CYR32構(gòu)成的混合菌株對(duì)我國(guó)小麥微核心種質(zhì)進(jìn)行了抗性鑒定，結(jié)果顯示在262份材料中有22.5%的品種具有抗性;周新力等[10]使用我國(guó)小麥條銹菌流行菌株對(duì)80份國(guó)外小麥種質(zhì)資源進(jìn)行了抗性評(píng)價(jià)，認(rèn)為大部分種質(zhì)對(duì)我國(guó)流行小種表現(xiàn)抗性，這些種質(zhì)資源可作為抗源在今后抗病育種中加以利用，以豐富中國(guó)小麥抗條銹病基因的多樣性;韓德俊等[11]對(duì)1980份我國(guó)小麥地方品種和國(guó)外種質(zhì)進(jìn)行了抗性鑒定，共篩選出50余份具有不同抗性特征的抗源材料， 為進(jìn)一步培育抗條銹病新品種奠定了基礎(chǔ)。

然而，我國(guó)小麥核心種質(zhì)對(duì)條銹菌新小種CYR34的抗病性還沒有相關(guān)研究報(bào)道。本研究應(yīng)用小麥條銹菌生理小種CYR34對(duì)我國(guó)小麥核心種質(zhì)中的197份材料進(jìn)行抗性鑒定，以發(fā)現(xiàn)核心種質(zhì)中潛在的重要抗源，為育種專家配置合理的小麥雜交組合，培育新型抗性品種，應(yīng)對(duì)小麥條銹病防治新形勢(shì)提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試的197份小麥核心種質(zhì)資源包括109份農(nóng)家品種、76份育成品種和12份引進(jìn)品種，由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)植物遺傳育種省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室收集保存;60個(gè)包括中國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、歐洲等地的小麥條銹菌鑒別寄主（表1）;小麥條銹菌生理小種CYR34由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所麥類病害組鑒定、繁存。

1.2試驗(yàn)方法

采用72穴育苗盤播種，按照品種順序每穴7～9粒，放于育苗間內(nèi)，待小麥長(zhǎng)至1葉1心時(shí)人工接菌，以感病品種‘銘賢169作為對(duì)照。接種參照劉太國(guó)等[4]的方法：將條銹菌新鮮夏孢子與礦物油（Soltrol170）按照50 mg夏孢子∶1 mL礦物油的比例配成混合液，待小麥長(zhǎng)至1葉1心時(shí)（約7 d），使用自制噴霧裝置均勻噴灑在小麥展開的葉片上，置于通風(fēng)處，礦物油完全晾干后（約4～6 h）均勻噴上0.001%吐溫水溶液，放入低溫保濕間，10℃黑暗保濕24 h后取出放于低溫室培養(yǎng)，晝溫16～18℃，夜溫14～16℃，光周期為L(zhǎng)∥D=16 h∥8 h，接種后15 d左右，待感病品種‘銘賢169完全發(fā)病后調(diào)查反應(yīng)型。調(diào)查按照0～9級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12]進(jìn)行，即0：不產(chǎn)生任何病癥;1：產(chǎn)生少量壞死和/或褪綠病斑，不產(chǎn)生夏孢子;2：產(chǎn)生較大壞死和/或褪綠病斑并連接成片，不產(chǎn)生夏孢子;3：產(chǎn)生大片壞死和/或褪綠病斑并連成片，有較少小型夏孢子堆;4：產(chǎn)生大量成片壞死和/或褪綠病斑，有少量小型夏孢子堆;5：葉片壞死和/或褪綠，較少量小型夏孢子堆;6：葉片壞死和/或褪綠，較少中等大小夏孢子堆;7：葉片壞死和/或褪綠，較多中等大小夏孢子堆;8：葉片稍有褪綠，大量大型夏孢子堆;9：葉片無壞死或褪綠，大量大型夏孢子堆。其中0～6為抗病，7～9為感病。

2結(jié)果與分析

供試菌種在60份鑒別寄主上的反應(yīng)型鑒定結(jié)果顯示，除‘中四、‘Triticum spelta、‘Avocet S*6/Yr5和‘Avocet S*6/Yr154個(gè)材料表現(xiàn)抗病，其余均表現(xiàn)感病，與劉博等[7]的研究結(jié)果一致，說明鑒定所用菌種為CYR34。對(duì)197份小麥核心種質(zhì)的抗性鑒定結(jié)果顯示，共有81份材料對(duì)CYR34具有抗性（0～6），占參試品種總數(shù)的41.1%。其中參試的109份農(nóng)家品種中有52份具有抗性，占農(nóng)家品種的47.7%，占總量的26.4%;參試的76份育成品種有25份具有抗性，占育成品種的32.9%，占總量的12.7%;參試的12份引進(jìn)品種有4份具有抗性。農(nóng)家品種的抗性優(yōu)于育成品種和引進(jìn)品種。在所有對(duì)CYR34具有抗性的品種中，僅‘日喀則8號(hào)不產(chǎn)生任何病癥，‘江東門、‘火燎麥、‘大口麥、‘紫皮、‘紅芒麥、‘半截芒、‘三月黃、‘畢紅麥、‘定西、‘大玉花、‘金黃麥、‘假紅麥、‘六月黃、‘泡子麥、‘有芒掃谷旦、‘白麥子、‘?dāng)充P早、‘平原60、‘Orofen、‘錢交麥等品種表現(xiàn)較高抗性，僅產(chǎn)生壞死不產(chǎn)生夏孢子堆。

3討論

小麥條銹病是世界范圍內(nèi)影響小麥生產(chǎn)最嚴(yán)重的病害之一，在主要的小麥生產(chǎn)國(guó)家如美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、印度、加拿大、澳大利亞等都造成了嚴(yán)重?fù)p失。在病害流行年份可造成小麥減產(chǎn)40%以上甚至絕收[1]。我國(guó)小麥條銹病主要發(fā)生在甘肅、四川、陜西、湖北、云南、河南、河北、山東、山西、青海、新疆等地，由于小麥條銹菌變異快，小麥品種布局單一，導(dǎo)致新中國(guó)成立以來先后發(fā)生了9次小麥條銹病大流行，被迫進(jìn)行了7次全國(guó)范圍的小麥主栽品種更替，其中1950、1964、1990 和 2002 年分別造成小麥產(chǎn)量損失600萬、320萬、180萬和130萬t[13]。小麥條銹菌新生理小種CYR34毒性譜寬、致病性強(qiáng)，對(duì)我國(guó)小麥含有的多數(shù)已知抗條銹病基因均具有毒性，使大多數(shù)小麥主栽品種“喪失”抗性，極有可能再次引起我國(guó)小麥條銹病的大范圍暴發(fā)，發(fā)掘有效抗性基因，培育高抗品種，調(diào)整小麥生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是小麥保產(chǎn)增收的根本途徑。

小麥抗條銹病育種一直是小麥育種的一個(gè)主要方向，我國(guó)抗條銹病育種相關(guān)工作始于20世紀(jì)20～30年代。主要抗源分為本土抗源和引進(jìn)抗源，本土抗源主要來源于小麥農(nóng)家品種和小麥近緣屬，引進(jìn)抗源又以20世紀(jì)90年代的1BL/1RS易位系應(yīng)用最為廣泛。本研究結(jié)果表明我國(guó)小麥部分核心種質(zhì)對(duì)條銹菌生理小種CYR34具有抗性，其中農(nóng)家品種尤為突出，育成品種和國(guó)外引進(jìn)品種則稍顯不足。所有抗性品種中‘望水白、‘和尚麥、‘火燎麥、‘紅芒麥、‘紅麥、‘半截芒、‘糯麥、 ‘三月黃、‘蚰子麥、‘小佛手、‘洋麥、‘紅和尚頭、‘紅花麥、‘醬麥、‘尕老漢、‘葛家鄉(xiāng)、‘螞蚱麥、‘出山豹、‘?dāng)充P早、‘甘麥8號(hào)、‘浙麥1號(hào)、‘ Orofen、‘鄭引4號(hào)等品種不僅對(duì)條銹菌生理小種CYR34表現(xiàn)抗性，而且對(duì)CYR29、CYR30、CYR31和CYR32也表現(xiàn)中抗及以上水平[9]，表明這些品種具有較寬的抗病譜，能夠抵御目前我國(guó)流行的多個(gè)小麥條銹菌生理小種，在小麥抗條銹病育種過程中可以多加關(guān)注和選擇性利用。本研究中‘大白麥雖然在苗期對(duì)CYR34表現(xiàn)感病，但是研究表明該品種是一個(gè)具有成株抗病特性的品種，含有成株抗病基因Yr18和未知抗性基因[11]。

我國(guó)小麥種植歷史悠久，在獨(dú)特的條銹病流行體系中經(jīng)長(zhǎng)期自然選擇而得以保留下來的農(nóng)家品種蘊(yùn)含著豐富的抗條銹病基因[14]，有待進(jìn)一步開發(fā)與利用。但是由于小麥農(nóng)家品種的綜合農(nóng)藝性狀不佳，需要經(jīng)過多種性狀聚合才能在生產(chǎn)上應(yīng)用，所以在育種過程中很少得到重視;而育成品種和國(guó)外引進(jìn)品種則是在不同的條銹病流行過程中選育或引進(jìn)到我國(guó)的品種，它們所蘊(yùn)含的主效抗條銹病基因是由當(dāng)時(shí)的流行小種決定的，當(dāng)條銹菌流行小種毒性產(chǎn)生變化時(shí)就會(huì)使這些品種“喪失”抗性，如‘繁6[15]、綿陽(yáng)系[16]等。截至2018年全球已正式定名了79個(gè)小麥抗條銹基因Yr1～Yr79[1718]，在我國(guó)生產(chǎn)中應(yīng)用的大多數(shù)已知抗條銹基因除Yr5和Yr15外均對(duì)條銹菌生理小種CYR34喪失抗性，尋找新抗源已迫在眉睫，雖然我國(guó)小麥農(nóng)家品種農(nóng)藝性狀并不完全能夠直接適應(yīng)生產(chǎn)需要，但是其豐富的抗條銹病基因是當(dāng)前小麥抗條銹病育種的重要資源。本研究鑒定得到的抗病品種中，‘紅麥帶有抗條銹病基因YrHm和未知抗條銹病基因[19]，‘和尚麥帶有抗條銹病基因YrHe[20]，‘紅芒麥和‘白芒麥帶有未知抗條銹病基因[21]，‘望水白、‘火燎麥、‘半截芒、‘三月黃、‘螞蚱麥等農(nóng)家品種還具有抗赤霉病、抗白粉病、抗旱、矮稈、豐產(chǎn)、加工品質(zhì)好等相關(guān)農(nóng)藝性狀[2224]，是值得深入挖掘的抗源材料[25]。研究證實(shí)對(duì)單個(gè)基因的過于依賴往往會(huì)導(dǎo)致該基因的抗性迅速“喪失”，抗條銹病基因累加可以顯著提高品種抗條銹性，與其他基因聚合可以實(shí)現(xiàn)基因多樣化[26]，育種專家可通過分子標(biāo)記輔助選育的方式將這些品種的優(yōu)良基因進(jìn)行聚合、累加，育成多基因聚合的、具有持久抗性的優(yōu)質(zhì)品種，以應(yīng)對(duì)條銹病防治新形勢(shì)。

4結(jié)論

小麥條銹菌新生理小種CYR34的出現(xiàn)對(duì)我國(guó)小麥生產(chǎn)造成了巨大威脅，選育并合理運(yùn)用抗病品種是應(yīng)對(duì)這一威脅最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的方法。我國(guó)小麥核心種質(zhì)部分品種對(duì)條銹菌生理小種CYR34仍有較好抗性，部分農(nóng)家品種對(duì)條銹菌CYR34具有抗性，是我國(guó)當(dāng)前小麥抗條銹病育種優(yōu)質(zhì)抗源，應(yīng)引起育種專家的重視，在今后的育種工作中合理運(yùn)用農(nóng)家品種配置雜交組合，輔以分子標(biāo)記等技術(shù)手段加快育種進(jìn)程，重視當(dāng)前有效抗性基因Yr5、Yr15的使用情況，避免對(duì)單個(gè)抗性基因的依賴，育成多基因聚合的長(zhǎng)效持久抗性品種。

參考文獻(xiàn)

[1]陳萬權(quán)，康振生，馬占鴻，等.中國(guó)小麥條銹病綜合治理理論與實(shí)踐[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（20）：42544262.

[2]吳立人，牛永春.我國(guó)小麥條銹病持續(xù)控制的策略[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000，33（5）：4654.

[3]LIU Taiguo， PENG Yunliang， CHEN Wanquan， et al. First detection of virulence in Puccinia striiformis f. sp tritici in China to resistance genes Yr24 （=Yr26） present in wheat cultivar Chuanmai 42 [J].Plant Disease，2010，94（9）：1163.

[4]劉太國(guó)，章振羽，劉博，等.小麥抗條銹病基因Yr26毒性小種的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)我國(guó)小麥主栽品種苗期致病性分析[J].植物病理學(xué)報(bào)，2015，45（1）：4147.

[5]李強(qiáng)，李高寶，岳維云，等.2002—2014年陜西省小麥條銹菌生理小種變化動(dòng)態(tài)和小麥品種（系）的抗病性[J].植物病理學(xué)報(bào)，2016，46（3）：374383.

[6]劉太國(guó)，王保通，賈秋珍，等.2010-2011年度我國(guó)小麥條銹菌生理專化研究[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2012，32（3）：574578.

[7]劉博，劉太國(guó)，章振羽，等.中國(guó)小麥條銹菌條中34號(hào)的發(fā)現(xiàn)及其致病特性[J].植物病理學(xué)報(bào)，2017，47（5）：18.

[8]董玉琛，曹永生，張學(xué)勇，等.中國(guó)普通小麥初選核心種質(zhì)的產(chǎn)生[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2003，4（1）：18.

[9]邱永春，李建軍，戎振祥，等.我國(guó)小麥微核心種質(zhì)抗銹病及白粉病鑒定與分析[J].麥類作物學(xué)報(bào)，2015，35（2）：268273.

[10]周新力，詹剛明，黃麗麗，等.80份國(guó)外春小麥種質(zhì)資源抗條銹性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（8）：15181526.

[11]韓德俊，張培禹，王琪琳，等.1980份小麥地方品種和國(guó)外種質(zhì)抗條銹性鑒定與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（24）：50135023.

[12]LINE R F， QAYOUM A. Virulence， aggressiveness， evolution and distribution of races of Puccinia striiformis （the cause of stripe rust of wheat） in North America， 196887 [R]. USDA Technical Bulletin No. 1788. National Technical Information Service， 1992.

[13]WAN Anmin， CHEN Xianming， HE Zhonghu. Wheat stripe rust in China [J]. Australian Journal of Agricultural Research， 2007， 58（6）： 605619.

[14]藺瑞明，郄彥敏，馮晶，等.中國(guó)小麥農(nóng)家品種抗條銹病的鑒定與評(píng)價(jià)[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，41（5）：535539.

[15]牛永春，吳立人.繁6綿陽(yáng)系小麥抗條銹性變異及對(duì)策[J].植物病理學(xué)報(bào)，1997，27（1）：69.

[16]康振生，李振岐，商鴻生，等.綿陽(yáng)系統(tǒng)小麥條銹菌新菌系的發(fā)現(xiàn)[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1994，22（3）：711.

[17]MCLNTOSH R A， DUBCOVSKY J， ROGERS W J， et al. Catalogue of gene symbols for wheat： 2017 supplement[Z/OL]. https：∥shigen.nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/macgene/supplement2017.pdf.

[18]FENG Junyan， WANG Meinan， SEE D R， et al. Characterization of novel gene Yr79 and four additional QTL for allstage and hightemperature adultplant resistance to stripe rust in spring wheat PI 182103 [J/OL]. Phytopathology， 2018. http：∥dx.doi.org/10.1094/PHYTO11170375R.

[19]楊雪，牛永春，鄧暉.小麥農(nóng)家品種紅麥（蘇1661）中一個(gè)主效抗條銹病基因的微衛(wèi)星標(biāo)記定位[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2008，9（2）：131137.

[20]代君麗，李洪連.和尚麥中抗條銹基因的SSR標(biāo)記定位研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，42（3）：341344.

[21]代君麗，劉珂，牛永春，等.中國(guó)小麥地方品種抗條銹病基因推導(dǎo)[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，39（12）：8387.

[22]王亞娟，趙喜特，陳雪燕，等.陜西省小麥農(nóng)家種主要農(nóng)藝性狀及其白粉病抗性評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005，21（7）：182184.

[23]邵慧，冉從福，余靜，等.小麥地方品種半截芒GluB1位點(diǎn)HMWGS基因的克隆及序列分析[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，24（6）：2126.

[24]翟雯雯，段霞瑜，周益林，等.我國(guó)小麥地方品種螞蚱麥、小白冬麥、游白蘭、紅卷芒抗白粉病性遺傳分析[J].植物保護(hù)，2008，34（1）：3740.

[25]孫建魯，王吐虹，馮晶，等.100個(gè)小麥品種資源抗條銹性鑒定及重要抗條銹病基因的SSR檢測(cè)[J].植物保護(hù)，2017，43（2）：6472.

[26]趙霞，王長(zhǎng)彪，趙興華，等.小麥抗病相關(guān)基因聚合育種的研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（2）：308313.

（責(zé)任編輯：楊明麗）