徐 志,王 勝,姬紅麗,倪建英,尹 勇,沈 麗,彭云良*
(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610066; 2.四川省農(nóng)業(yè)廳植保站,四川 成都 610042)
四川小麥條銹病菌貴農(nóng)22致病類群流行對小麥品種抗性的影響
徐 志1,王 勝2,姬紅麗1,倪建英1,尹 勇2,沈 麗2,彭云良1*
(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西南作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610066; 2.四川省農(nóng)業(yè)廳植保站,四川 成都 610042)
為了解小麥條銹病菌貴農(nóng)22致病類群在四川流行后小麥品種田間抗性表現(xiàn),將134份抗條銹基因載體材料和84份四川小麥生產(chǎn)品種,播種于四川省鹽亭縣黃溪鄉(xiāng)、郫縣太清鎮(zhèn)和江油市武都鎮(zhèn)病圃,乳熟后期調(diào)查。結(jié)果表明,Lee(Yr7,Yr22,Yr23,YrLe1,YrLe2)、Heines Kolben(Yr2,Yr6)、T.speltaalbum(Yr5)、Hybrid 46(Yr3b,Yr4b,YrH46)、Hobbit(Yr3,Yr4)、VPM1(Yr17)、Renan、Alba(YrAlba)、Avocet S﹡6/Yr15、Jupateco RYr18、KalyansonaYr2、PalulaYr30、Opata 85YrSk、C591(Yr591)、Armada、Reichersberg 42和中四等17份材料,川麥45、川麥58、川農(nóng)19、川農(nóng)27、川育18、川育20、川育23、國豪麥3號、綿麥43、綿陽29號、先麥99和玉脈1號等12份四川小麥生產(chǎn)品種,連續(xù)兩年中在各病圃均表現(xiàn)抗??; 該致病類群流行前表現(xiàn)抗病的貴農(nóng)22(Yr10)、蘭天17(Yr26)和銘賢 169*6/Yr10等材料和品種的抗性已喪失作用。品種抗性監(jiān)測結(jié)果表明,貴農(nóng)22致病類群流行過程中毒性不斷增強(qiáng)。
小麥條銹病菌;貴農(nóng)22致病類群;品種;基因;抗性喪失。
由條銹菌小麥?;?Pucciniastriiformisf. sp.tritici)引起的小麥條銹病是全世界小麥生產(chǎn)上最重要的氣傳病害,其流行嚴(yán)重威脅小麥生產(chǎn)和糧食安全[1-3]。選育和推廣抗病品種是防治條銹病最經(jīng)濟(jì)、有效并對人和環(huán)境友好的途徑[4-5]。但由于病原菌-寄主協(xié)同進(jìn)化,生產(chǎn)上大面積種植含有相同基因的抗病品種,極易造成病菌新小種的產(chǎn)生從而導(dǎo)致抗病基因的失效,以致病害重新爆發(fā)流行[6-9]。自2009年在四川田間首先發(fā)現(xiàn)對貴農(nóng)22致病致病類群以來[10-12],該致病類群已先后在甘肅等全國9個(gè)省(區(qū))被發(fā)現(xiàn)[13-14],并分別自2013和2014年在甘肅和四川上升為優(yōu)勢致病類群[15]。
四川盆地是我國小麥條銹病菌重要的菌源冬繁區(qū),盆地西北是我國小麥條銹病菌新小種的策源地之一[4, 16],及時(shí)而系統(tǒng)地監(jiān)測該地區(qū)抗性基因的有效性及生產(chǎn)品種的抗性表現(xiàn)變化,有利于新品種選育、基因布局和病害預(yù)測預(yù)報(bào)。最初發(fā)現(xiàn)的貴農(nóng)22致病類群可同時(shí)克服Yr10、Yr24/Yr26/YrCh42等抗性基因控制的抗性,雖然其中多數(shù)毒性類型對Yr9無毒性,但仍對四川小麥生產(chǎn)了巨大威脅[12, 17]。本研究調(diào)查了貴農(nóng)22致病類群流行后小麥抗條銹性抗源和抗性生產(chǎn)品種的抗性變化,發(fā)現(xiàn)病菌毒性已經(jīng)進(jìn)一步增強(qiáng),導(dǎo)致了多個(gè)基因和品種喪失抗性。
1.1 供試材料
134份全國小麥條銹病菌變異觀察圃材料(表1),以及感病對照銘賢169,由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所繁殖和提供;84份四川小麥生產(chǎn)品種(表2),由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所向各育種單位收集和保存。
1.2 田間抗性鑒定
各參試小麥材料于2013年11月初播種于位于四川省鹽亭縣黃溪鄉(xiāng)(105.35°E,31.23°N)和郫縣太清鎮(zhèn)(103.85°E,30.81°N)病圃內(nèi),2014年11月播種于上述郫縣病圃和位于江油市武都鎮(zhèn)(104.47°E,31.52°N)病圃內(nèi)。播種采用條播方式進(jìn)行,行距0.30 m,行長1.00 m,病圃四周種植銘賢169作誘發(fā)行。鹽亭和江油病圃為自然發(fā)病,郫縣病圃則于次年1月在誘發(fā)行上接種包括貴農(nóng)22致病類群[10-14]在內(nèi)的四川條銹病菌混合菌株。在小麥乳熟后期,按0~4級法[18-19]和小麥抗條銹病評價(jià)技術(shù)規(guī)范(NY/T 1443.1-2007)記錄各品種對條銹病反應(yīng)型、嚴(yán)重度,計(jì)算發(fā)病普遍率和平均嚴(yán)重度。
2.1 小麥抗條銹基因載體材料在四川的抗性表現(xiàn)
134份全國小麥條銹病菌變異觀察圃監(jiān)測結(jié)果如表1所示。其中,2014/2015年連續(xù)在各鑒定病圃成株期表現(xiàn)抗病的材料有17份: Lee(Yr7,Yr22,Yr23,YrLe1,YrLe2)、Heines Kolben(Yr2,Yr6)、T.speltaalbum(Yr5)、Hybrid 46(Yr3b,Yr4b,YrH46)、Hobbit(Yr3,Yr4)、VPM1(Yr17)、Renan(未知)、Alba(YrAlba)、Avocet S﹡6/Yr15、Jupateco RYr18、KalyansonaYr2、PalulaYr30、Opata 85YrSk、C591(Yr591)、Armada、Reichersberg 42和中四(無芒)。
水源11(YrSu)、洛夫林10(Yr9)、洛夫林13(Yr9)、貴農(nóng)22(Yr10)、蘭天17(Yr26)、銘賢 169﹡6/Yr10、Chinese 166(Yr1)、Vilmorin 23(Yr3a,YrV23)、Compare(Yr8,Yr19)等9個(gè)材料連續(xù)兩年在各病圃均表現(xiàn)感病。
其它小麥品種和材料對條銹病的抗性則隨鑒定地點(diǎn)和年份而變化,其中早熟1號、尤皮II號、歐柔、抗引655、玉皮、平原50、高加索、Moro、Strubes Dickkopf、Heines Peko、Nord Desprez、Carsten Ⅴ、Heines Ⅶ、煙農(nóng)15號、魯麥23、翼麥38、鄭麥9023、隴原935、Ulka/8CC、Khapli/8CC、京雙16、阿夫、南大2419、Avocet S﹡6/Yr1、Avocet S﹡6/Yr18、Avocet S﹡6/Yr24、Avocet RYrA、TridentYr17、TcLr26、ISr5 Ra和W2691SrTt-1等31份材料在2014年鹽亭和郫縣病圃均表現(xiàn)抗病,但2015年在江油和郫縣病圃均表現(xiàn)感病。
2.2 四川小麥生產(chǎn)品種田間抗性表現(xiàn)
84份四川審定品種連續(xù)兩年抗條銹性鑒定結(jié)果如表2所示。連續(xù)兩年在各鑒定圃均表現(xiàn)抗病的材料有川麥45、川麥58、川農(nóng)19、川農(nóng)27、川育18、川育20、川育23、國豪麥3號、綿麥43、綿陽29號、先麥99和玉脈1號等12個(gè)品種。
川麥47、川麥55、川農(nóng)23、川育21、川育24、良麥3號、綿麥1403、綿麥41、資麥1號等9份品種2014年在鹽亭和郫縣均表現(xiàn)抗病,但2015年在江油和郫縣病圃已同時(shí)表現(xiàn)感病。西科麥2號和西科麥4號在2014年表現(xiàn)感病但2015年表現(xiàn)為抗病。其余品種在2年監(jiān)測中均至少在一個(gè)病圃表現(xiàn)感病。
小麥條銹病菌新小種的產(chǎn)生并成為優(yōu)勢小種導(dǎo)致小麥生產(chǎn)品種抗銹性喪失是我國歷次條銹病大流行的根本原因[20]。四川盆地西北是我國小麥條銹病菌新小種重要策源地之一,開展病菌毒性變異和品種抗性監(jiān)測對于全國小麥抗病品種選育和利用具有重要意義。在2005-2008年間小麥條銹菌生理小種測定中,每年均有部分菌株在川麥42上表現(xiàn)3級或4級反應(yīng)型,但回接并不侵染。2009年在移植有全省各地條銹病病株的四川郫縣病圃中的川麥42上發(fā)現(xiàn)大量條銹病斑并回接成功,并證實(shí)其病菌對貴農(nóng)22具毒性;2010年在四川盆地采集標(biāo)樣中貴農(nóng)22致病類群的檢測頻率已達(dá)7 %[11],2012年雅安病圃中貴農(nóng)22和川麥42在乳熟后期自然發(fā)病,但2013年四川標(biāo)樣中未檢出貴農(nóng)22致病類群, 2010-2012年間貴農(nóng)22致病類群在甘肅的標(biāo)樣上的檢測頻率分別為3.13 %、18.93 %和22 %[21]。根據(jù)2013年貴農(nóng)22致病類群在甘肅檢出率超過30 %,四川發(fā)出了條銹病流行加劇的預(yù)報(bào)并被2014、2015年間條銹病發(fā)生和流行實(shí)際情況所證實(shí)(http://sckjb.newssc.org/html/2015-02/13/content_2170973.htm)。貴農(nóng)22致病類群在四川和甘肅發(fā)現(xiàn)和流行過程表明,四川盆地和西北黃土高原小麥條銹病菌群體的相互作用非常明顯,加強(qiáng)對盆地西北方向條銹病菌菌源地的毒性監(jiān)測,對于新品種選育、布局和病害流行趨勢預(yù)測具有重要意義。
表1 抗條銹基因供體品種/品系在四川的有效性
續(xù)表1 Continued table 1
品種/品系Variety/Line20142015鹽亭Yanting郫縣Pixian江油Jiangyou郫縣Pixian反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)PrevalencerateCompare410010041001004401004100100CarstenⅤ2501002+501003108032080SpaldingsProlific000220100//HeinesⅦ000320100454032060JossCambier0002580420100000MegaYr1225080320803520000MarisHuntsman0002+20503540000Hobbit0000002520000CappelleDesprezYr2,32+901003801002510480100VPM1000000000000Renan00025802510000Alba2590210802510155Suwon85490100410010031020440100煙農(nóng)15號2801002+801004208036060魯麥230;801002+501003106031080翼麥382+801002+8010042080380100石41852+100100410010041080380100晉太1702+801003100100460100360100晉麥4741001004100100440100380100晉麥5441001002+80100440100380100豫麥184100902+80100330100360100豫麥492+90100380100420100480100鄭麥90232+901002+801004408032080周9816541001004100100480100410080鄂麥14250100350803208036080陜2292+1001003100100460100380100隴原9352+90902+80100320604100100京東8號4100100350100420804100100東選3號2+801003100100440804100100西峰202+9090350100480100320100貴農(nóng)2239010038010048010031060蘭天174901003801004401003540蘭天18250903501004408032040Ulka/8CC2+901002+5010046010034080Khapli/8CC2+901002+80100460100340100Armada000000255000Chancellor41001003801004801004100100保豐104390100358044010042080京雙162+901002+50100340100360100
續(xù)表1 Continued table 1
品種/品系Variety/Line20142015鹽亭Yanting郫縣Pixian江油Jiangyou郫縣Pixian反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate揚(yáng)麥5號/Sub.6v2+9010035803208021040阿夫220802+50100320100360100阿勃39090380100440100360100南大24192+901002+100100340100360100揚(yáng)麥5號2+90902+5080410801510揚(yáng)麥158410010038010046010034060繁63901002+80100320100380100綿陽1141001003100100340100360100綿陽2839010031080320100340100皖麥19/000//川麥1072+8090320100//川00062250903501003106036080川育558714100100310010044010032040川30232+801002+50100410601540畢2000-225090350804560000AvocetS﹡6/Yr1280902+801004540380100AvocetS﹡6/Yr52+908038010031060340100AvocetS﹡6/Yr62+80100310010031060360100AvocetS﹡6/Yr72+90100310010031080360100AvocetS﹡6/Yr82508041001003580320100AvocetS﹡6/Yr9410090350100256021080AvocetS﹡6/Yr100;5090115035601540AvocetS﹡6/Yr15000000000000AvocetS﹡6/Yr172+501003501004540380100AvocetS﹡6/Yr1800035010031060360100AvocetS﹡6/Yr242+100900004206032080AvocetS﹡6/Yr262+901003801004106036080AvocetS﹡6/Yr272+809000041060340100AvocetS﹡6/Yr322+8010031010031060340100AvocetS﹡6/YrSp2+507032010035403100100JupatecoRYr180002+10100110600;60100JupatecoS000250100252034080AvocetRYrA2+90902+10010042080340100AvocetS2+90100310010045403100100KalyansonaYr20002+501002540220100TridentYr1725802+801003560355HugenootYr25000000255320100SelkirkYr270002+8010035201540Pavon76Yr17,292+90903801003520360100
續(xù)表1 Continued table 1
品種/品系Variety/Line20142015鹽亭Yanting郫縣Pixian江油Jiangyou郫縣Pixian反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)PrevalenceratePalulaYr300002+58015601580Opata85YrSk000000252011080C591000115015401510Anza159011502554510TcLr92+809041001003560440100TcLr162+9090410010041060440100TcLr192+8050410010041060360100TcLr24000410010041040340100TcLr2600011503520360100ISr5Ra2+80902+8010035532080ISr7bRa22090480100351034080VersteinSr9e2+909041001002510360100ISr11Ra2+80902150251034080BtSr30Wst2508041001002510460100LineE/Kavkaz41001004100504201003100100W2691SrTt-12+90902+50100354034080LineE2+809048010032080360100Morocco4100100380100420100480100
注:"/"缺種子,無記錄。
Note:'/' No seed, no record.
表2 四川省小麥生產(chǎn)品種條銹病成株期抗性表現(xiàn)
續(xù)表2 Continued table 2
品種/品系Variety/Line20142015鹽亭Yanting郫縣Pixian江油Jiangyou郫縣Pixian反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate川麥46340100350100410100360100川麥47280802560410100380100川麥480 0 02104015521060川麥492+208034080420100380100川麥5025603101003401003100100川麥514601003801004801003100100川麥52210100340100420100340100川麥532108034080255340100川麥543408046080460100340100川麥55210200004408032080川麥562201003406032080360100川麥5815200001551510川農(nóng)162+608036010046010034080川農(nóng)1715803201003206034080川農(nóng)182308031010034010034080川農(nóng)19256025801510000川農(nóng)212108034010032010034080川農(nóng)232406025803201034080川農(nóng)2411080340603401003510川農(nóng)252+1010032040340100360100川農(nóng)263105022060340802510川農(nóng)270 0 0210202520000川育10號4100100380100320100380100川育16220100380100380100380100川育180 0 00002+20602560川育20254021802+20801540川育21110802180320603540川育230 0 01551551510川育2421010000310803540國豪麥3號2+101002510255155金科麥333801003608031080340100科成麥2號44010034040440100380100良麥2號2106031010032080360100良麥3號2408022080320803540良麥4號2+104034080310603540綿麥14031101000035601510綿麥1853101002+406048010034080綿麥22844080320604100100360100綿麥367256031020320601510
續(xù)表2 Continued table 2
品種/品系Variety/Line20142015鹽亭Yanting郫縣Pixian江油Jiangyou郫縣Pixian反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate反應(yīng)型Reaction嚴(yán)重度(%)Severity普遍率(%)Prevalencerate綿麥372580355035603560綿麥39480100310603560340100綿麥402+608036010032060320100綿麥41210400;104032080340100綿麥4241001003608041001003100100綿麥430 0 0000155155綿麥452+10403206021040355綿麥4632010034060480100380100綿麥4834080380100310403540綿麥492104036080320403560綿陽114808031010035403100100綿陽262+8010035010022060380100綿陽29號21060220402540155綿陽314608038010041001003100100綿陽3311080310504100100380100內(nèi)麥10號22040340604100100380100內(nèi)麥11340100460100480100380100內(nèi)麥836340100380100480100380100內(nèi)麥8號2+8080310804404034080內(nèi)麥9號44010022040480100380100榮麥7574601002+2060480100340100蓉麥4號2101003608032080380100蜀麥3752+6010034080340100380100蜀麥4823401002+40100420100380100西科麥2號0 0 031040000255西科麥3號3401002+2010034010032060西科麥4號1104031040210601520西科麥5號25100320603206031060西科麥6號2106031080354031060先麥99158025602540155杏麥2號2+6080310904104036080玉脈1號15802208021060155資麥1號258000032060310100銘賢1694801004801004801004100100
注:銘賢169為感病對照。
Note:Mingxian 169 was used for a susceptible control.
貴農(nóng)22致病類群2014年開始在四川大流行,前期穩(wěn)定表現(xiàn)抗病的川麥42、川麥43、內(nèi)麥8號等品種[22]在田間開始發(fā)病,這與最初發(fā)現(xiàn)的貴農(nóng)22致病類群的毒性[12]相一致,但抗多個(gè)2009年分離的對貴農(nóng)22具毒性菌株的綿麥37、內(nèi)麥11自2014年在四川各地也開始發(fā)??;2015年,四川審定品種中抗病品種比例較2014年進(jìn)一步下降,其中在2009年抗所有貴農(nóng)22毒性菌株的資麥1號,2015年在江油和郫縣病圃也同時(shí)發(fā)病。另一方面,最初發(fā)現(xiàn)的貴農(nóng)22致病類群對Yr9不致病[12],但目前已普遍對Yr9具毒性??梢娰F農(nóng)22致病類群在發(fā)生和流行過程中增強(qiáng)了毒性。此外,2014和2015年Avocet S﹡6/Yr5在各病圃均出現(xiàn)感病反應(yīng),2015年多個(gè)菌株在Triticispeltaalbum上產(chǎn)生夏孢子堆(數(shù)據(jù)未發(fā)表),可見病菌毒性仍在加強(qiáng),在田間和室內(nèi)對Yr5抗性表現(xiàn)加以監(jiān)測,已顯得十分必要。
目前表現(xiàn)抗病的多數(shù)抗源含有多個(gè)抗性基因或未知抗病基因,生產(chǎn)品種中仍有川麥45、川麥58、川農(nóng)19、川農(nóng)27、川育18、川育20、川育23、國豪麥3號、綿麥43、綿陽29號、先麥99和玉脈1號等12個(gè)品種表現(xiàn)抗病,表明前一階段四川省小麥育種注重抗條銹基因多樣化已取得了成效,其中川麥45、川農(nóng)19、綿陽29等品種在苗期接種試驗(yàn)中普遍表現(xiàn)感病,屬于成株抗性品種。對于這些品種的抗性遺傳加以研究和利用,將有利于新品種選育和病害防控。
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(責(zé)任編輯 陳 虹)
Resistance Breakdown of Wheat Varieties in Sichuan caused by Epidemic of Gu-22 Virulence Group ofPucciniastriiformisf. sp.tritici
XU Zhi1,WANG Sheng2,JI Hong-li1,NI Jian-ying1,YIN Yong2, SHEN Li2,PENG Yun-liang1*
(1.Institute of Plant Protection, Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Integrated Pest Management of Crops in Southwest China, Ministry of Agriculture, Sichuan Chengdu 610066, China; 2.Plant Protection Station, Sichuan Agricultural Bureau, Sichuan Chengdu 610042, China)
To investigate the impacts of the epidemics of the virulence mutantsPucciniastriiformisf. sp.triticiinfecting Guinong 22 in Sichuan, 218 wheat varieties and resistance donors were plante in the disease nurseries located at Yanting, Pixian and Jiangyou. The result showed that the disease symptoms at the late milky stage had 16 resistance donors including Lee (Yr7,Yr22,Yr23,YrLe1,YrLe2), Heines Kolben (Yr2,Yr6),Triticumspeltaalbum(Yr5), Hybrid 46 (Yr3b,Yr4b,YrH46), Hobbit (Yr3,Yr4), VPM1 (Yr17), Renan, Alba (YrAlba), Avocet S * 6/Yr15, Jupateco RYr18, KalyansonaYr2, PalulaYr30, Opata 85YrSk, C591 (Yr591), Armada, Reichersberg 42, Zhongsi, and 12 registered commercial varieties such as Chuanmai 45, Chuanmai 58, Chuannong 19, Chuannong 27, Chuanyu 18, Chuanyu 20, Chuanyu 23, Guohaomai 3, Mianmai 43, Mianyang 29, Xianmai 99 and Yumai 1 were consistently resistant at the adult stage in the disease nurseries both in 2014 and 2015. Susceptible symptoms were found on three originally resistant donors including Guinong 22 (Yr10), Lantian 17 (Yr26) and Mingxian 169*6/Yr10. The monitoring of the breakdown of ressitance in registered commercial varieties has indicated the increase of the virulence of the Gu-22 virulence group.
Pucciniastriiformisf. sp.tritici; Virulence to Guinong 22; Wheat varieties; Genes; Resistance breakdown
1001-4829(2016)12-2845-09
10.16213/j.cnki.scjas.2016.12.015
2016-01-30
國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD19B04);四川省財(cái)政專項(xiàng)(2011JYGC06-021);四川省育種攻關(guān)項(xiàng)目(2011NZ0098-17);國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503127)
徐 志(1984-),男,博士,助研,主要從事麥類病害研究,E-mail:xuzhi0125@163.com,*為通訊作者,E-mail:pengyunliang@aliyun.com。
S435.121.4+2
A