为鉴定引起广西种植区白及锈病的病原菌种类且筛选抗锈病的白及资源,该研究对白及锈病病原菌进行分离,并采用形态学和分子生物学的方法对病原菌进行鉴定,同时通过人工接种病原菌法对 23 份白及进行锈病抗性评价以及筛选抗锈病的白及资源.结果表明:(1)从白及感病叶片中分离的锈病病原菌X2 夏孢子呈金黄色,卵圆形或椭圆形,大小为(21.43～30.95)μm×(13.10～19.05)μm;冬孢子呈橘红色、红褐色,倒卵形或棍棒状,大小为(17.25～30)μm×(5.5～6.65)μm.(2)把菌株 X2 全长 689 bp 的 ITS 序列(OQ826009)与GenBank已登陆的序列进行相似性分析发现,菌株X2 与Coleosporium sp.(KY783686.1)匹配度最高,序列一致性为 95.86%,但系统发育树表明,X2 与Coleosporium bletiae(MN108161.1,OP363680.1)聚为一类群;结合形态学和分子生物学的方法,鉴定菌株X2 为Coleosporium bletiae.(3)人工接种菌株X2 14d后,23份白及的病情指数范围在 0～70.7 之间,并根据病情指数将 23 份白及划分为 6 个抗性等级,即表现为免疫的白及 1 份,病情指数为 0;表现为高抗的白及 4 份,病情指数为 1.7～4.7;表现为抗病的白及 6 份,病情指数为5.6～9.4;表现为中抗的白及5 份,病情指数为12.7～18.3;表现为感病的白及5 份,病情指数为32.0～49.1;表现为高感的白及 2 份,病情指数为 62.2～70.7.综上认为,表现为免疫和高抗的 5 份白及(分别来自云南红河、广西恭城、广西百色、贵州遵义、湖北宜昌)病情指数低、抗锈病能力强,可推广应用或作为培育抗锈病优良种质的亲本材料.该研究结果为后续开展白及锈病的有效防治与致病机理研究提供了支撑.

一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum(L.)Candargy)是普通小麦野生近缘种之一,也是近年来应用较广泛的小麦遗传资源.簇毛麦在长期进化过程中,形成了许多可用于小麦遗传改良的重要农艺性状,包括对非生物和生物胁迫的抗性、优良品质等.本文简述了簇毛麦与普通小麦的同源关系、与小麦属杂交亲和性,以及将簇毛麦染色体、片段、基因导入普通小麦的有效方法,综述了簇毛麦对白粉病、纹枯病、条锈病、眼斑病、黄花叶病、全蚀病、胞囊线虫病等病害的抗性基因和对应的染色体,簇毛麦品质基因(如:高赖氨酸含量和多态性贮藏蛋白等)和簇毛麦耐旱、光周期等其他基因.介绍了簇毛麦抗白粉病基因Pm21和PmV在小麦改良和育种中的应用及其巨大价值,展望了簇毛麦后续研究前景和可能存在的问题.本综述对挖掘与利用簇毛麦有益基因、拓宽小麦遗传资源、加快小麦遗传改良进程以及重要基因功能研究均具有参考价值.

为筛选小麦叶锈菌效应蛋白的互作靶标蛋白,解析效应蛋白干扰寄主的防御反应机制.本试验以小麦叶锈菌菌株13-5-28-1(JHKT)与感病品种Thatcher在 0-12 d互作的供试样本为材料,利用SMART方法构建三框均一化的、用于筛选与小麦叶锈菌互作的小麦cDNA文库,采用同源重组的方法构建效应因子Pt34084 重组诱饵载体pGBKT7-Pt34084,并以其为诱饵蛋白,利用共转化方法筛选互作的靶标蛋白.结果表明,构建的小麦叶锈菌与小麦互作的cDNA文库库容约 1.05×107 CFU/mL,滴度为1.2×109 CFU/mL,平均插入片段大于 1 kb,重组阳性率为 100%,符合cDNA建库要求.构建的诱饵重组载体pGBKT7-Pt34084 在SD/-Trp-His-Ade培养基中添加 20 mmol/L 3-AT及 400 ng/mL ABA可抑制其自激活性.利用该文库共筛选获得 16 个来自小麦及叶锈菌的不同候选互作蛋白,这些蛋白涉及植物代谢、激素信号转导、抗病反应等多个方面.预示Pt34084 可通过多种渠道干扰寄主的防御反应,促进叶锈菌侵染.研究结果有助于解析小麦叶锈菌致病机理,为创造新的有效防控小麦叶锈菌策略奠定基础.

冰草(Agropyron cristatum)作为小麦重要野生近缘植物之一,含有许多可以改良小麦的优异基因.小麦-冰草附加系含有一对完整的冰草染色体,是利用冰草P基因组优异基因的重要工具材料.由于冰草为多年生四倍体异交植物,其部分同源群的P染色体结构存在差别,从而使得同一部分同源群的小麦-冰草附加系材料在农艺性状中表现出不同.本研究通过细胞学鉴定、分子标记检测、农艺性状考察、抗病性鉴定等手段对3份小麦-冰草不同2P附加系的抽穗期、株型、穗部性状、籽粒性状、抗白粉病和叶锈病等主要特性进行了鉴定与分析.结果表明,小麦-冰草2P附加系Ⅱ-9-3遗传稳定、株型紧凑、免疫叶锈病、高抗白粉病,可以用于小麦的株型改良和抗病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-3-1b的株高降低效应明显、较早抽穗、免疫叶锈病,可用于小麦株高改良和抗叶锈病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-23-72对叶锈病和白粉病流行小种近免疫,可用于抗病育种.3份2P附加系为小麦.冰草2P易位系、缺失系的创制提供了材料;不同2P附加系在株型、株高和抗病性等性状上表现不同的优异特性,不仅为在小麦改良中有效利用2P染色体优异基因提供了依据,并且为进一步对2P染色体优异基因的定位奠定了重要基础.

为分析40份国内小麦材料所含有的抗叶锈病基因,本研究采用16个叶锈菌生理小种对其进行基因推导,推测待测材料抗叶锈病基因组成,并利用11个与己知抗病基因紧密连锁的特异性分子标记进行验证.进一步选取5个高毒力小种制成混合菌种,在保定试验田进行成株期接菌,筛选可能含有成株慢锈基因的小麦品种.综合系谱分析、基因推导、分子标记检测结果,在待测小麦品种中检测出6个已知抗叶锈病基因(Lr1、Lr11、Lr20、Lr26、Lr30、Lr37).其中运黑14207等10个品种含有Lr1,禾美988和百农207含有Lr11,豫麦49和百农207含有Lr20,万丰269等23个品种含有Lr26,运黑14207和郑麦103含有Lr30,漯6073等4个品种含有Lr37,并且有的品种含有未知抗叶锈病基因.田间成株期抗性鉴定筛选出漯6073等7个品种具有慢锈性.本研究明确了部分品种的基因构成,发掘了优良抗源材料,可用于抗病育种及基因聚合.

为评价我国4个主要育种阶段来源于不同麦区的小麦资源在宁夏春麦区的株高、籽粒性状和抗病性,以及为宁夏小麦育种提供可行的评价方法和优异种质,本研究以4个育种阶段共228份小麦资源为材料,采用熵值赋权DTOPSIS法对这些资源的株高和籽粒性状进行综合评价,以筛选优良育种亲本.通过田间抗性调查结合18个与宁夏小麦主要病害相关的分子标记对这些资源的抗病性及抗病基因分布情况进行评价.结果表明,从阶段I～IV,材料的株高和蛋白质性状呈降低趋势,而穗粒数和粒重呈增加趋势.根据Ci值筛选出11份资源(占总数5％),分别为红兴隆3号、糯麦、新疆小麦、上林小麦、宁春45号、会宁19号、宁春32号、宁春58号、甘春25号、永良15号和小冰33号.抗性调查结果表明,228份资源中分别有181份、220份和83份表现抗条锈病、叶锈病和白粉病.Ci值筛选出的11份资源对条锈病和叶锈病表现出较好的抗性,其中红兴隆3号、上林小麦和小冰33号还兼抗白粉病.此外,18个与抗病基因相关的分子标记在228份资源中表现出不同比例的扩增.总之,基于熵值赋权的DTOPSIS法和小麦主要病害相关分子标记检测可用于国内小麦资源不同育种阶段的评价,筛选出的综合性状优良的小麦资源可作为宁夏小麦育种的候选亲本.

四川盆地冬繁区是常年受小麦条锈病危害最重的地区之一.本研究利用盆地冬繁区代表站点1999-2016年的气象资料和条锈病资料,根据发病面积比将小麦锈病发生的气象条件划分为5个等级,采用多种分析方法确定了影响小麦条锈病发生的具有明确生物学意义的气象因子,并建立了小麦条锈病气象等级预测模型.结果表明:四川盆地小麦条锈病的发生与平均(最高、最低)气温、降水量及距平百分率、相对湿度及距平百分率、平均风速、日照时数等多种气象因子显著相关,其中,平均气温和相对湿度距平百分率起主导作用.历史回代检验中,区(县)级样本准确率64％,市级样本准确率89％.对2017年盆地冬繁区小麦锈病发生气象等级进行预报,预测结果完全正确的样本占总样本量的62.8％;误差1个等级的样本占27.9％,误差2个或2个以上等级的样本仅占9.3％,预测效果较好,能达到从气象角度对小麦锈病发生进行预报的目的.

植物病原菌和寄主植物竞争进化过程中分泌称为效应子(Effectors)的复杂的分子,其逃避或抑制寄主的免疫反应,干扰寄主的各种生理过程,从而有利于提高病原菌寄生适合度、定殖能力和传播能力.利用基因组序列和转录组测序数据预测小麦条锈菌中含有两千多个候选效应子,但由于小麦条锈菌缺乏有效的遗传转化体系,目前对其效应子功能的研究进展缓慢.在介绍效应子分类及其特征基础上,结合可运用于小麦条锈菌效应子功能研究的方法,从分子水平上阐释小麦条锈菌与寄主植物互作取得的进展,关注效应子靶定的寄主亚细胞成分及其与致病性的关系.这些进展有利于深入认识小麦条锈菌效应子的生物学功能,并为深入探讨小麦条锈菌的致病机制,制定新的防治策略提供方向.

利用11对多态性ISSR引物对2014-2016年间采自山东、江苏、浙江、河南及海南等5省的60个玉米多堆柄锈菌菌株进行了种群遗传多样性分析.结果表明,分离自山东的玉米多堆柄锈菌菌株的遗传多样性丰富,多态性百分率(P)达96.34％,与江苏、浙江、河南锈菌种群具有较高的相似性,遗传距离相对较近,其中与江苏的群体遗传相似系数最高(GS=0.7829),遗传距离最近(GD=0.2447),而与分离自海南的锈菌种群相似性最低(GS=0.0148),遗传距离最远(GD=4.2999).在相似性系数0.74水平上,供试60个菌株被划为3个群和多个亚群组,各群和亚群间表现出较明显的年度与地理分布上的差异.2015年采集的菌株之间Gst值为0.8694,2015与2016年采集的菌株群体间的Gst值为0.4562,说明病菌的遗传变异不仅表现在地域上,也体现在年度间.基于ISSR标记分析,作者认为发生在山东省的玉米南方锈病其初侵染菌源不是来自我国周年发生玉米南方锈病的海南省,而最有可能来自同样能越冬的菲律宾或我国台湾地区.

叶锈病是小麦生产中的重要病害,培育持久抗性品种可以有效控制该病害.本研究以抗病品种莱州137、感病对照品种郑州5389、慢锈性品种SAAR以及36个已知抗叶锈病基因的载体品种为材料,在苗期和成株期进行了2年2点的接种鉴定,通过系谱分析、基因推导和12个与抗叶锈病基因连锁的分子标记检测,发现莱州137携带Lr26、Lr10、Lr14b以及其他未知抗叶锈病基因,且表现成株抗性的特点,说明其可能含有未知的成株抗性基因,可作为新的小麦抗叶锈病抗源加以利用.