大麦条锈菌专化型鉴定及其致病性初步分析

李亚凯，黄苗苗，贾秋珍，黄瑾，曹世勤，张勃，孙振宇，王晓明，金社林

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



大麦条锈菌专化型鉴定及其致病性初步分析

李亚凯1,2，黄苗苗1,2，贾秋珍2，黄瑾2，曹世勤2，张勃2，孙振宇2，王晓明2，金社林1,2

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

摘要：【目的】 对2012年采自甘肃省和青海省大麦(青稞)上的条锈菌进行了专化型鉴定和致病类型测定，并选用甘肃省和青海省的16份大麦上的条锈菌和11份小麦上的条锈菌对27份大麦品种进行了苗期致病性测定.【方法】 采用涂抹接种及撒孢子粉接种的方法.【结果】 16份大麦条锈菌标样均为大麦条锈菌小麦专化型，其致病类型鉴定为贵22-9、贵22-56、贵22-82、贵22-91、水11-13、水11-13(中四感)、水11-102、水11-157、水11-200、水11-203和小麦条锈菌5个未归类型。大麦条锈菌对大麦品种‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3号’‘昆仑12号’的毒性频率分别为56.25%、37.50%、25.00%、62.50%、21.43%，小麦条锈菌对大麦品种‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3’‘昆仑12号’的毒性频率分别为36.36%、18.18%、54.54%、45.45%、9.09%.【结论】 大麦品种‘果洛’‘康青3号’‘藏青25’‘昆仑1号’和‘昆仑12号’可被采自大麦和小麦上的条锈菌侵染，为共同感病寄主.

关键词：大麦；条锈菌；专化型；致病性；毒性频率

大麦(Hordeumvulgare)是种植于我国青藏高原上的重要农作物.由条形柄锈菌大麦专化型(Pucciniastriiformisf.sp.hordei)引起的大麦条锈病是发生于大麦生产上的重要病害之一[1].在大麦条锈菌研究方面，国内相关学者林晓民等[2]研究发现采自陕西杨陵和甘肃兰州大麦上的条锈菌均为小麦专化型[2]，王宗华等[3]发现西藏大麦条锈菌为大麦专化型，牛永春等[4-5]发现部分条形柄锈菌小麦专化型(Pucciniastriiformisf.sp.tritici)的菌株可以侵染大麦品种，大麦上发生的条形柄锈菌可以是大麦专化型，也可以是小麦专化型.目前，在病菌致病性研究方面，国内外偶有关于由小麦条锈菌引起的田间大麦条锈病的研究报道[6-9],其中部分菌系可相互侵染小麦或青稞.有关大麦条锈菌的研究在国内多为田间调查结果，尚未开展过较为深入的研究，且这些结果多为上世纪90年代研究结果，已不能指导生产实际，并且随着近年来气候、寄主、栽培等条件的变化，大麦条锈菌的发生特点也发生了一系列变化.如2010年和2011年8月本课题组连续两年对甘肃省甘南州和青海省门源县的青稞条锈病调查结果发现，调查点病田率100%，平均病情3/10/20(反应型/严重度/普遍率)，重病田病情3/20/100，严重危害当地青稞生产.鉴于此，本试验在前人研究的基础上，对2012年采自甘肃、青海青稞种植区的部分条锈病菌标样的专化型进行了鉴定，并测定了其对部分小麦和大麦品种的苗期致病性.

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1供试条锈菌标样供试大麦条锈菌标样于2012年8月采自甘肃省甘南州和青海省门源县共计40份；供试小麦条锈菌包括水源11类群的水11-14、水11-15、水11-118、水11-194、水11-210；Hybrid类群的条中32号、HY-57、HY-93、HY-94；贵22类群的贵农22-85、贵农22-94；来自甘肃临夏、天水等地的主要流行小种，由甘肃省农业科学院植物保护研究所麦病害课题组提供.

1.1.2供试品种大麦品种：‘北青6号(裸)’‘北青7号(裸)’‘北青8号(裸)’‘互青2号(裸)’，由中国农业科学院植物保护研究所提供；‘肚里黄(裸)’‘昆仑1号(裸)’‘昆仑12号(裸)’‘康青3号(裸)’‘藏青25(裸)’‘柴青1号(裸)’‘昆仑13(裸)’及‘果洛’，由青海省农林科学院植物保护研究所提供；‘甘啤3号(皮)’‘甘啤4号(皮)’‘甘啤5号(皮)’‘甘啤6号(皮)’‘BDM01-1’～‘BDM01-12’，由甘肃省农业科学院经济作物与啤酒原料研究所提供.

小麦品种为小麦条锈菌鉴别寄主‘Trigo Eureka’‘Fulhard’‘保春128’‘南大2419’‘维尔’‘阿勃’‘早洋’‘阿夫’‘丹麦1号’‘尤皮Ⅱ号’‘丰产3号’‘洛夫林13’‘抗引655’‘水源11’‘中四’‘洛夫林10’‘Hybrid46’‘T.spelta album’‘贵农22’和感病对照品种‘铭贤169’及‘辉县红’，由甘肃省农业科学院植物保护研究所麦病害课题组提供.

1.2试验方法

1.2.1标样的扩繁在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州温室(温室平均温度(14±3)℃，光照时间10～14 h/d，光照强度8 000 lx)进行.繁殖品种为大麦高感品种‘果洛’和小麦品种‘铭贤169’.

1.2.2鉴定方法待供试小麦感病品种‘辉县红’第1叶片展开第2叶片露尖时采用涂抹法接种16个大麦条锈繁殖菌种，之后置于10～15 ℃黑暗条件下保湿24 h，然后转入常规培养，待16～20 d发病完全后观察发病状况，区分小麦专化型和大麦专化型[1].若发病，即为小麦专化型.将鉴定为小麦专化型的菌株，按照中华人民共和国农业行业标准(NY/T 1443．1-2007)《小麦抗病虫性评价技术规范：第1部分小麦抗条锈病评价技术规范》中描述的方法进行菌系的保存、繁殖和鉴定.

1.2.3苗期致病性测定将16份大麦条锈菌和11份小麦条锈菌分别接种27份大麦品种，将‘铭贤169’作为感病对照，待供试品种第1叶片展开第2叶片露尖时分别采用撒孢子粉法接种，之后置于10～15 ℃黑暗条件下保湿24 h，然后转入常规培养，待‘铭贤169’充分发病后记载反应型.

1.2.4病情记载标准采用全国统一的0、0;、1、2、3、4六级标准记载，各类型可附加“+”或“-”号以表示偏重或偏轻.即免疫(0)、近免疫(0；)、高抗(1)、中抗(2)、中感(3)、高感(4)，其中0～2、2+级为抵抗(R)，3、3-～4级为感染(S)[9].

1.2.5毒力频率计算毒力频率(%)=(有毒力菌株数/菌株总数)×100%[10-11].

2结果与分析

2.1大麦条锈菌专化型鉴定

由表1可以看出，共繁殖得到16份大麦条锈菌标样，经专化型鉴定均为条形柄锈菌小麦专化型.其中在小麦条锈菌鉴别寄主上能明确归类的有11份，分别为贵22-9、贵农22-56、贵农22-82、贵22-91、水11-13、水11-13(中四感)、水11-102、水11-157、水11-200和水11-203致病类型；不能明确归类的5份，为小麦条锈菌未归类型.

2.2对大麦品种的苗期致病性测定

由表2、3可知，对27个大麦品种的初步致病性测定中，‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3号’既能被大麦条锈菌小麦专化型菌株感染，又能被小麦条锈菌小麦专化型菌株感染，均有3型的反应表现，其大麦条锈菌小麦专化型菌株对大麦品种‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3号’‘昆仑12号’的毒性频率分别为56.25%、37.50%、25.00%、62.50%、21.43%；小麦条锈菌小麦专化型菌株对大麦品种‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3号’‘昆仑12号’的毒性频率分别为36.36%、18.18%、54.54%、45.45%、9.09%.说明这些品种能同时被大麦条锈菌和小麦条锈菌感染.

表1　大麦条锈菌在小麦条锈鉴别寄主上的反应及其致病类型

表2　大麦条锈菌对大麦品种苗期的致病性反应

表3　小麦条锈菌对大麦品种苗期的致病性反应

3讨论

条形柄锈菌(Pucciniastriiformis)可引起麦类作物和禾草的条锈病，目前共发现7个专化型，即小麦专化型(PucciniastriiformisWest.f.sp.tritici)、大麦专化型(P.striiformisWest.f.sp.hordei)、黑麦专化型(P.striiformisWest.f.sp.secalis)、冰草专化型(P.striiformisWest.f.sp.agropyron)、早熟禾专化型(P.striiformisWest.f.sp.poae)、赖草专化型(P.striiformisWest.f.sp.leymi)和披碱草专化型(P.striiformisWest.f.sp.elymi)[12].在条锈菌的不同专化型中，李振岐等[9]用PCR结合RFLP的方法证实条形柄锈菌大麦专化型和小麦专化型的亲缘关系较近，侵染的寄主部分重叠，其他专化型不能侵染大麦品种，且都与赖草专化型和披碱草专化型的亲缘关系较远.

本研究结果发现，供试的14个条锈菌标样均为条形柄锈菌小麦专化型，与前人研究结果一致.林晓民等[2]于1988年鉴定了陕西杨陵和甘肃兰州大麦上的条锈病菌标样,认为都是条形柄锈菌小麦专化型,杨陵地区大麦上采到的条锈菌菌系为条中28号和条中25号,从兰州大麦上采到的为条中28号；牛永春等[4]于1988～1991年共接种鉴定了49份分别采自西藏、青海、甘肃、陕西、河南的大麦条锈病菌标样，发现9份为条形柄锈菌小麦专化型，均为条中29号；黄瑾等[13]于2012年从甘南不同地区不同青稞品种上采集的40个条锈病标样中，发现有两个菌系对小麦感病品种‘铭贤169’具有较强的致病作用，经小麦条锈病菌鉴别寄主鉴定后，发现这两个菌系是近两年首次发现并于2010年新归类的贵22类群贵22-9致病类型(其致病特点是对Hybrid46和贵农22都致病).本研究结果表明，从甘肃省甘南州和青海省门源县采集的16份大麦条锈菌均为小麦专化型，小种类型主要为贵农22-9、贵农22-56、贵农22-82、贵农22-91、水11-13、水11-13(中四感)、水11-102、水11-157、水11-200和水11-203.

牛永春等[4-5]报道条锈菌小麦专化型和大麦专化型均可感染小麦品种‘铭贤169’，一些小麦条锈菌小种类型也感染大麦品种‘果洛’，说明这两专化型间存在共同寄主，这与Zodaks[14]的研究结果一致.本研究初步发现大麦品种‘果洛’‘藏青25’‘昆仑1号’‘康青3号’和‘昆仑12号’能同时感染大麦条锈菌小麦专化型和小麦条锈菌小麦专化型，并把大麦条锈菌小麦专化型与小麦条锈病主要越夏区2012年的病菌小种组成进行对比，初步推定大麦条锈菌可能与邻近的我国小麦条锈病主要越夏区有菌源交流.但还有待于从分子方面进行进一步的研究，确定病菌之间是否有菌源交流.

对于大麦条锈病的防治，不仅要考虑当地的大麦条锈菌小麦专化型的致病类型和小麦条锈菌小麦专化型的致病类型，还要考虑邻近的我国小麦条锈病主要越夏区的小麦条锈菌致病类型，及时监测两区域的锈菌发展动态，以期合理布局大小麦品种，培育大小麦抗病品种，达到大小麦的高产稳产.

参考文献

[1]牛永春,李振岐,高鸿生.我国大麦条锈病菌的生理分化[J].植物病理学报,1994,24(3):285-288

[2]林晓民,李振岐,商鸿生,等.大麦条锈病研究简报[J].西北农林科技大学学报：自然科学版,1988,16(2):91-92

[3]王宗华,彭云良,央金拉姆,等.西藏地区青稞条锈病菌和小麦条锈病菌致病性差异及发病的差异[J].植物病理学报,1989,19(3):161-165

[4]牛永春,李振岐,商鸿生.条形柄锈菌大麦专化型分布区域的新发现[J].西北农林科技大学学报：自然科学版,1991,19(Z1):63-65

[5]牛永春,李振岐,商鸿生,等.条形柄锈菌大麦专化型的寄主范围[J].西北农林科技大学学报：自然科学版,1994,22(1):110-112

[6]王宗华.彭云良,达珍,等.西藏大麦条锈病研究Ⅰ：侵染大麦与侵染小麦的条锈菌致病性及其流行学比较[J].西藏农业科技,1988(4):13-20

[7]Dubin H J.Stubbs R W.Epidemic spread of barley stripe rust I South America[J].Plant Disease，1986(70):141-144

[8]Line R F.Stripe rust of wheat and barley in north America:a retrospective historieal review[J].Annual Review of Phytopathology，2002(40)：75-119

[9]李振歧,曾士迈.中国小麦锈病[M].北京：中国农业出版社,2002

[10]Loegering W Q.Computer analysis of disease data to derive hypothetical genetypes for reaction of host varieties to pathogen[J].Canadian Journal of Genetics and Cytology,1971,13:742-746

[11]Browder L E.Probable genotype of some triticum aestivum‘agent’ derivatives for reaction toPucciniareconditaf.sp.tritici[J].Crop Science,1973,13(2):203-206

[12]牛永春,李振岐,商鸿生.条形柄锈菌赖草专化型和披碱草专化型[J].西北农林科技大学学报：自然科学版,1991,19(Z1):58-62

[13]黄瑾,曹世勤,贾秋珍,等.大麦条锈菌菌株 Q1、Q2致病性初步分析[J].甘肃农业科技,2012(6):3-5

[14]Zadoks J C.Yellow rust on wheat studies in epidemiology and physiological specialization[J].Tijdschrift Over Plantenziekten,1961,67(3):69-256

(责任编辑赵晓倩)

Identification of forma specialis of barley stripe rust and pathogenicity analysis

LI Ya-kai1,2，HUANG Miao-miao1,2，JIA Qiu-zhen2， HUANG Jin2， CAO Shi-qin2，ZHANG Bo2，SUN Zhen-yu2， WANG Xiao-ming2， JIN She-lin1，2

(1.College of Pratacultural Science,Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；2.Institute of Plant Protection,Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070,China)

Abstract：【Objective】 The stripe rust collect from the barley (highland barley) in Gansu and Qinghai Province in 2012 was identified and pathogenic types were detected,and pathogenicity test was carried out on 27 barley varieties at seedling stage choosing stripe rust on 16 barley varieties and 11 wheat varieties in Gansu and Qinghai.【Method】 Using the method of smearing inoculation and scattering spores to inoculate.【Result】 The results showed that 16 barley stripe rust samples were wheat biotypes caused by barley stripe rust and pathogenic types were identified as G22-9,G 22-56,G22-82,G22-91,Su11- 13,Su11- 13(infecting Zhong4)、Su11-102,Su11-157,Su11-200,Su11-203 and five no return types.Virulence frequencies of barley stripe rust to barley varieties including ‘Guoluo’‘Navy Blue 25’‘KunLun 1’‘Kang green 3’‘KunLun 12’ were 56.25%,37.50%,25%,62.50% and 21.43%,respectively and virulence frequencies of wheat stripe rust to barley varieties of ‘Guoluo’‘Navy Blue 25’‘KunLun 1’‘Kang green 3’‘KunLun 12’ were 36.36%,18.18%,54.54%,45.45%,9.09%,respectively.【Conclusion】 Barley varieties of ‘Guoluo’‘Kang green 3’‘Navy Blue 25’‘KunLun 1’ and ‘KunLun 12’ can be infected by stripe rust collected from barley and wheat being the common susceptible host.

Key words：barley；stripe rust;forma specialis;pathogenicity;virulence frequency

通信作者：金社林，男，研究员，主要从事植物病害流行测报与综合防治研究.E-mail:jinshelin@163.com

基金项目：国家自然科学地区基金项目(31360420).

收稿日期：2015-03-06；修回日期：2015-03-27

中图分类号：S 435.123

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2016)03-0089-06

第一作者： 李亚凯(1987-)，女，硕士研究生，主要从事小麦条锈病害研究.E-mail:1070650257@qq.com