甘肃省小麦白粉菌群体毒性及小麦品种苗期抗白粉病性分析

黄 瑾，黄苗苗，李亚凯，曹辛未，贾秋珍，张 勃，孙振宇，骆惠生，王晓明，曹世勤＊，金社林＊

（1.甘肃省农业科学院植物保护研究所，兰州 730070；2.甘肃农业大学草业学院，兰州 730070）

由专性寄生菌布氏白粉菌（Blumeriagraminisf.sp.tritici）引起的小麦白粉病是我国小麦生产上重要的真菌性气传病害。该病具有传播距离远，发生面积广的特点，目前已在全国20多个省市普遍发生，危害程度日趋严重［1-2］，也成为甘肃省小麦常发、重发性病害之一。特别是2000年以来，甘肃省小麦白粉病年均发生面积26.7 万hm2以上［3］，2010年在甘肃陇南麦区再度猖獗流行危害，灾变态势严峻［4］。

研究发现，培育和推广抗病品种是防治小麦白粉病最经济、安全和有效的途径，分析白粉病菌对已知抗病基因的毒性频率，可以对毒性基因变化动态及抗病基因的抗性丧失与否作出早期预测，从而及时为育种部门提供科学依据，指导抗病育种及抗病品种的合理、有效利用。基于此，笔者在前人研究的基础上，开展了甘肃省小麦白粉病菌毒性频率及主要品种（系）抗病性分析，以期明确甘肃省白粉病菌毒性结构和品种抗病性现状，为超前预测抗病基因现状、有效指导抗病育种及抗病品种的合理利用、持续控制小麦白粉病在甘肃省的发生流行提供科技支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

白粉病菌标样来源于甘肃省天水市甘谷县、麦积区、秦州区，陇南市成县、文县，兰州市榆中县，临夏州临夏县、康乐县及陕西省汉中市勉县、宁强县、略阳县和山东省莱州市、青州市的大田、育种圃及国家区域试验田。

用于小麦白粉病菌毒性基因分析的29个已知基因载体品种‘Chancellor’（高感对照，Pm0）、‘Axminster／8Cc’（Pm1）、‘Ulka／8Cc’（Pm2）、‘Asosan／8Cc’（Pm3a）、‘Chul／8Cc’（Pm3b）、‘Sonora／8Cc’（Pm3c）、‘Kolibri’（Pm3d）、‘W150’（Pm3e）、‘Michigan Amber／8Cc’（Pm3f）、‘Khapli／8Cc’（Pm4a）、‘Armada’（Pm4b）、‘Hope／8Cc’（Pm5a）、‘Coker 747’（Pm6）、‘CI14189’（Pm7）、‘高加索’（Pm8）、‘R4A’（Pm13）、‘Brigand’（Pm16）、‘Amigo’（Pm17）、‘XX 186’（Pm19）、‘R43’（Pm21）、‘齿牙糙’（Pm24）、‘Am9／L953＊3’（Pm33）、‘Normandie’（Pm1＋Pm2＋Pm9）、‘Coker 983’（Pm5＋Pm6）、‘Mission’（Pm4b＋Pm5b）、‘Era’（PmEra）、‘Maris Huntsman’（Pm2＋Pm6）、‘白免3号’（Pm4＋Pm8）、‘小白冬麦’（PmXBD）及感病品种‘铭贤169’均由甘肃省农业科学院植物保护研究所麦病组提供。

35份甘肃省及全国生产品种（系）由甘肃省农业科学院植物保护研究所麦病组、甘肃省农业科学院小麦研究所、甘肃省定西市旱作农业科研推广中心、四川省农业科学院作物研究所、四川省内江市农业科学研究所、河南省新乡市农业科学院等单位提供。

1.2 试验方法

1.2.1 菌株保存及子囊孢子释放

采用曹远银等［6］的方法保存新鲜小麦白粉病病叶或闭囊壳。闭囊壳释放采用向齐军等［7］的方法进行。标样繁殖采用魏松红等［8］的方法进行，置于花盆上的玻璃筒口套4层纱布，以防污染。存活后在无菌操作台上分离单孢子堆，并在感病品种‘铭贤169’上繁殖。试验在甘肃省农业科学院植物保护研究所麦病组温室进行，共得到91个纯化的单孢子堆菌株。

1.2.2 小麦白粉病菌毒性基因频率测定

将29个已知基因载体品种播种于直径9cm 的小花盆内，每盆播4个品种，每品种6～8粒，8盆为一套。待绝大多数品种第1片叶完全展开后，在超净工作台上用扫抹法分别接种各供试菌系。麦苗置于温度为10～20 ℃的温室中培养。接种后10～14 d，待感病对照品种充分发病后，按0、0；、1、2、3、4等6级标准记载第1片叶侵染型［9］，其中0～2级为抗病（R），3～4级为感病（S）。感病则表示此菌株具有对该基因相对应的毒性基因［10-12］。

1.2.3 苗期致病性测定

将35个供试生产品种按照1.2.2方法进行播种、接种和抗病性评价。

1.3 数据分析

毒性频率（%）＝100×有毒菌株数／供试菌株数；

毒性频率越高，表明该毒性基因分布越广，其相对应的抗性基因应用价值越小［13］。

2 结果与分析

2.1 甘肃省小麦白粉菌毒性分析

利用91份小麦白粉病菌单孢菌系，对29个已知抗病基因品种（系）的毒性频率测定结果表明（表1），V1、V2、V3a、V3b、V3c、V3d、V3e、V3f、V4a、V4b、V5a、V6、V7、V8、V19、V33、V5＋6、V4b＋5b、V4＋8、VEra的毒性频率在70%以上，已广泛存在于甘肃陇南及中部麦区，其相对应的抗性基因Pm1、Pm2、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3d、Pm3e、Pm3f、Pm4a、Pm4b、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm19、Pm33、Pm5＋Pm6、Pm4b＋Pm5b、Pm4＋Pm8和PmEra抗性效能较差，在生产上已失去实用价值。V13、V16、V17、V21、V24、V1＋2＋9 和VXBD毒力频率在40%以下，其对应的抗性基因Pm13、Pm16、Pm17、Pm21、Pm24、Pm1＋Pm2＋Pm9和PmXBD对小麦白粉病的抗性较好，是今后一段时期应用的重点。

表1 甘肃省小麦白粉菌毒性结构分析Table 1 Analysis of virulent genes of Blumeria graminis f.sp.tritici in Gansu Province

2.2 小麦白粉病菌对主要生产品种（系）苗期毒性测定

从表2看出，供试小麦品种（系）苗期抗病性总体较差，仅有‘绵麦37’对所有供试菌系均表现免疫。小麦白粉病菌对‘川农19’、‘内麦836’、‘兰天30’的毒性频率在45%以下，表明这3 份材料抗病性相对较好；对其余31 份材料的毒性频率均在50%以上，其中对‘定西40’、‘豫麦49’、‘陇春30’、‘临麦34’、‘平安8号’、‘新麦26’、‘咸农4号’、‘斯汤佩利’等8份材料的毒性频率达到100%。16份甘肃小麦品种（系）中，仅有‘兰天30’毒性频率相对较低，其余毒性频率均在50%以上，表明甘肃省小麦品种（系）总体抗白粉病性较低，在今后的抗病育种中，在加强抗条锈育种的基础上，要加强抗白粉病品种的选育力度。

表2 甘肃省小麦白粉病菌对主要生产品种苗期的毒性频率Table2 Analysis of virulence frequencies of Blumeria graminis f.sp.tritici to wheat cultivars at seedling stage

续表2 Table 2 （Continued）

3 结论与讨论

自20世纪70年代以来，随着Flor基因对基因学说逐步被广泛证实，国内外对以小麦白粉菌为主的禾谷类白粉菌小种及其变化的研究转移到白粉病菌毒性群体毒性结构及其变化的研究上，开始通过对毒性基因的毒性频率分析［5］，来解析病菌群体毒性结构及其变化趋势和对抗病基因丧失与否进行早期预测［10］。近年来，随着种植制度、栽培条件、温湿度条件等因素的变化，小麦白粉病菌的群体毒性结构也在逐步发生变化，引致部分品种抗病性逐步丧失并造成近年来小麦白粉病在甘肃省发生流行。如2010年及以前监测结果发现（本课题组未发表资料），甘肃菌系对Pm4b、Pm2＋Pm6 的毒性频率在20%以下，2013年供试菌系对两基因（组合）的毒性频率高达90%以上。原来抗病性较好的PmXBD、Pm4＋Pm8等的抗病性也逐渐下降，主要原因是其相对应的毒性菌株逐年增多，毒性频率逐步升高。初步对陕西省、山东省部分菌系毒性频率分析结果发现（本课题组未发表资料），部分抗性基因对不同生态区的菌系具有不同的抗性特点。如PmXBD，来自山东的菌系对其无毒性，来自陕西省和甘肃省的菌系对其毒性频率较低；对Pm13，来自陕西省的菌系对其无毒性，山东、甘肃菌系对其毒性频率分别为16.67%和6.9%，三省间差异较大，这也与前人研究结果一致［5，13-16］。

Pm21是目前我国已知抗白粉病基因中抗性谱最广且最好利用的基因，其载体品种为‘南农92R’系，具有综合农艺性状优良、适应性广、抗病性（条锈病和白粉病）突出、配合力强且较好利用的特点［17-18］，目前国内已将其作为骨干亲本，选育出多个抗病丰产新品种［19］，甘肃省选育出的品种主要有‘兰天17号’、‘兰天24号’、‘中梁29号’等。这些品种不仅抗白粉病性好，更为重要的是抗条锈性突出，丰产性和适应性广，目前已在甘肃陇南不同生态区广泛种植。由此必将加速白粉病菌定向选择的步伐，造成V21毒性频率的迅速上升，已由2009年前的0上升为2013年的9.3%，这也与杨立军等［14］的研究结果基本一致。

用已知抗病基因来测定当地的毒性基因频率，有利于了解当地的毒性分布和结构，掌握病原种群动态的变化，提高了各地之间资料的可比性与交流，同时也有利于抗源选择和利用。毒性分析结果发现，生产品种中仅有‘绵麦37’对供试小麦白粉菌表现免疫，是当前生产上不可多得的抗白粉病品种，在当前抗白粉病品种严重不足的条件下，应对其进行充分研究和利用。同时，应加快挖掘抗小麦白粉病菌已知基因品种及抗源材料，同时有效利用其他抗病基因，以丰富抗病基因的多样性类型，将会为甘肃省小麦白粉病的持续控制打下良好基础。

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