山西省小麦叶锈菌致病类型及毒性监测

原宗英，武英鹏，刘敏捷

（山西省农业科学院植物保护研究所，农业有害生物综合治理山西省重点实验室，山西太原030031）

山西省小麦叶锈菌致病类型及毒性监测

原宗英，武英鹏，刘敏捷

（山西省农业科学院植物保护研究所，农业有害生物综合治理山西省重点实验室，山西太原030031）

对采自山西省的110株小麦叶锈菌菌株进行了致病类型鉴定及毒性基因分析。结果表明，110株小麦叶锈菌被划分为43个致病类型，其中，优势类型为THT，TRT，PHT，PHR，出现频率分别为23.08%，9.62%，7.69%，6.73%。毒性基因V9，V19，V24，V25，V28，V29，V38，V39的毒性频率＜30%，其对应的抗性基因为有效抗病基因；V2a，V3Bg，V18，V21，V23，V27＋31，V33的毒性频率在30%～70%，表明其对应的抗叶锈基因在山西省不同区域有一定的利用价值，可以考虑多个抗性基因同时利用；V1，V2b，V2c，V3，V3ka，V10，V11，V12，V13，14a，V14b，V15，V16，V17，V20，V22a，V26，V30，V31，V32，V35，V36，V37，V22b的毒性频率大于70%，它们对应的抗性基因在山西省小麦抗叶锈病品种选育中为无效基因，如果单独利用则没有价值。

小麦叶锈菌；致病类型；毒性基因

小麦是我国北方各省的主要粮食作物，而叶锈病又是影响小麦高产、稳产的重要病害之一，在世界上普遍发生[1-2]。小麦叶锈病不仅在成株期危害小麦叶片、破坏光合作用，而且在苗期危害更普遍，使分蘖和穗数减少，降低小麦抗旱性。因此，该病是制约小麦稳产、高产的主要病害。近年来,在山西省小麦叶锈病的发生与危害日趋严重，研究小麦叶锈菌毒性基因及小麦品种的抗锈基因是实施“非农药”控制小麦叶锈病流行为害的基础研究，对减轻环境污染、维持生态环境平衡和农业可持续发展具有现实指导意义。多年来，国内学者在小麦叶锈菌生理小种（致病类型）鉴定和毒性基因监测等方面进行了大量的很有成效的研究工作[3-15]。

笔者在过去研究的基础上[16-20]，利用39个小麦抗叶锈近等基因系，对采自山西省的110个小麦叶锈菌菌株进行了致病类型和毒性基因分析，旨在明确山西省小麦叶锈菌的毒性基因谱，为小麦抗叶锈病育种提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 小麦叶锈病标样的采集

2008—2014年，每年于5月下旬至7月中旬对山西省不同地区大田种植的小麦品种进行由南向北的考察，分别采集不同类型的地块不同小麦品种上自然发病的小麦叶锈病病叶，整理制作成标样后放入干燥器，保存在4℃冰箱中，待繁殖测定。

1.2 小麦叶锈病标样的繁殖

将小麦叶锈病标样放入培养皿内的吸水纸上保湿20 h左右，用接种针挑取病叶标样上的叶锈菌夏孢子涂抹在感病品种铭贤169麦苗上，接种后的铭贤169麦苗于保湿桶内保湿24 h左右，然后移到温室，经14～20 d发病后将叶锈菌夏孢子粉采集到指形玻璃试管内，放入盛有硅胶的干燥器内置于2～4℃的冰箱中短期保存，小麦叶锈菌菌粉的中长期保存则采用真空抽气法。

1.3 小麦近等基因系（或单基因系）

根据基因对基因原理，利用从北美引进的含有已知抗叶锈病基因的小麦近等基因系材料分析山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因频率，所选用的小麦近等基因系材料来自中国农业科学院植物保护研究所，共39个，所含抗性基因分别为：Lr1，Lr2a，Lr2b，Lr2c，Lr3，Lr3ka，Lr3Bg，Lr9，Lr10，Lr11，Lr12，Lr13，Lr14a，Lr14b，Lr15，Lr16，Lr17，Lr18，Lr19，Lr20，Lr21，Lr22a，Lr23，Lr24，Lr25，Lr26，Lr27＋31，Lr28，Lr29，Lr30，Lr31，Lr32，Lr33，Lr35，Lr36，Lr37，Lr38，Lr39，Lr22b，其中，Lr1，Lr2a，Lr2c，Lr3，Lr3ka，Lr9，Lr11，Lr16，Lr17，Lr24，Lr26，Lr30是划分叶锈菌致病类型的12个鉴别基因。

1.4 方法

在直径10 cm的圆形塑料小花盆内，每盆种5个近等基因系，每套鉴别寄主共8盆。成套播种小麦抗叶锈病近等基因系鉴别寄主材料，待小麦材料的第1片叶伸展完全后，用事先接种并繁殖叶锈菌菌株的铭贤169小麦进行苗对苗的扫抹接种。每单一菌株接种1套近等基因系，接完1套近等基因系后必须进行严格消毒，以防止菌株之间的交互污染。接种完成后将成套的单基因系放入同一保湿桶内保湿过夜，然后将成套的近等基因系材料移入日光温室内，等小麦材料充分发病后记载侵染型。侵染型分为6级：0（免疫）、0；（近免疫）、1（高抗）、2（中抗）、3（中感）、4（高感）。根据小麦叶锈菌密码命名系统进行叶锈菌致病类型（生理小种）的命名。

2 结果与分析

2.1 致病类型（生理小种）划分

根据叶锈菌在12个鉴别基因Lr1，Lr2a，Lr2c， Lr3，Lr3ka，Lr9，Lr11，Lr16，Lr17，Lr24，Lr26，Lr30上的反应，可将110个菌株划分为43个致病类型。其中，出现2次以上的致病类型包括THT，TRT，PHT，PHR，PKT，THJ，TKT，PRT，TKK，PTT，THP，PGT，SHT，TTT等14个，其毒性公式和出现频率列于表1。

表1 山西省小麦叶锈菌的主要致病类型及出现频率

由表1可知，THT出现的频率最高，为23.08%；TRT的出现频率居第2位，为9.62%；PHT的出现频率为7.69%，排第3位；PHR的出现频率为6.73%，排第4位。以上4个类型为山西省目前的优势小种（或致病类型），也是抗叶锈病育种主要针对的目标。除此以外，PKT和THJ的出现频率均为3.85%，TKT，PRT的出现频率均为2.88%，TKK，PTT，THP，PGT，SHT，TTT的出现频率均为1.92%，其余29个致病类型的出现频率都不足1%。

2.2 毒性基因频率分析

根据基因对基因原理，将来自山西省不同地区的110个小麦叶锈菌株分别接种于39个含已知抗叶锈病基因的小麦近等基因系（或单基因系）上，分析其对应的毒性基因及山西省叶锈菌群体毒性基因频率，结果统计列于表2。由表2可知，毒性基因V9，V19，V24，V25，V28，V29，V38和V39出现的频率＜30%，分别为23.8%，26.9%，21.7%，11.4%，0，17.4%，0.9%和3.7%，暗示了其对应的抗性基因即Lr9，Lr19，Lr24，Lr25，Lr28，Lr29，Lr38，Lr39在山西省抗小麦叶锈菌的育种中具有很高的利用价值；毒性基因V2a，V3Bg，V18，V21，V23，V27+31，V33的出现频率在30%～70%，其对应的抗叶锈基因在山西不同区域内有一定的利用价值，可以考虑多个抗性基因同时使用；V1，V2b，V2c，V3，V3ka，V10，V11，V12，V13，V14a，V14b，V15，V16，V17，V20，V22a，V26，V30，V31，V32，V35，V36，V37，V22b的出现频率在70%以上，它们对应的抗性基因在山西省小麦抗叶锈病品种选育中为无效基因。

表2 山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因频率

3 讨论

随着小麦生产的不断发展和小麦品种的日益更新，小麦叶锈菌致病类型（生理小种）和毒性基因以及小麦品种的抗叶锈病基因也不断地发生着变化，从而导致了小麦品种抗叶锈性的丧失，因此，小麦叶锈菌致病类型（生理小种）和毒性基因的监测是一项长期而又艰巨的、系统的研究工作，研究中最基础的工作是广泛采集山西省不同地区不同小麦品种上的小麦叶锈病标样，采集范围越广代表性就越强，试验结果也就更加可靠，但往往由于经费的原因以及其他诸多因素的影响，使标样的采集工作不能够更加广泛和更加深入地进行，加之由于受气候比如干旱等一些客观因素的影响，使一些地区很难采集到或根本采集不到小麦叶锈病标样，这样就给研究工作带来很大不利。

［1］贾继增.小麦的抗叶锈基因及抗原[J].麦类作物学报，1990（2）：32-34.

［2］DENISSEN C J M.Influence of race and post infection temperature on two components of partial resistance to wheat leaf in seedings of wheat[J].Euphytica，1991，58（1）：13-20.

［3］葛润静，刘太国，高利，等.2011—2012年度中国六省小麦叶锈菌群体毒性分析[J].植物病理学报，2015，45（2）：175-180.

［4］万菁婧，孟庆芳，杨文香，等.山东省小麦叶锈菌群体毒性研究[J].安徽农业科学，2010，38（30）：16929-16930.

［5］赵盼盼，孟庆芳，郭楠，等.2009—2011年河南省小麦叶锈菌毒性结构分析[J].河南农业科学，2013，42（4）：91-94.

［6］武延超，孟庆芳，杨文香.2007年陕西、湖北和四川三省小麦叶锈菌苗期毒性分析[J].中国农学通报，2009，25（17）：195-198.

［7］张全宝，孟庆芳.2003—2004年我国小麦叶锈菌致病类型苗期鉴定及毒性分析[J].河北农业大学学报，2006，29（5）：60-64.

［8］陈万权，秦庆明，陈扬林，等.1992—1996年我国小麦叶锈菌毒性动态[J].植物病理学报，1998，28（2）：101-106.

［9］陈万权，胡长程，张淑香.中国小麦叶锈菌群体的毒性基因分析[J].中国农业科学，1993，26（2）：17-23.

［10］刘青春，唐玉兰，刘泉姣.山东省小麦叶锈菌致病类型检测及毒性基因分析[J].山东农业科学，1995（4）：35-38.

［11］郭爱国，王焕如.北方四省小麦叶锈菌群体毒性基因及其频率、分布和组合研究[J].河北农业大学学报，1994，17（2）：56-59.

［12］袁景顺，朱之堉.1993—1995年小麦叶锈菌生理小种消长动态研究[J].河北农业大学学报，1995，18（4）：129-134.

［13］杨文香，孟庆芳，冯圣东，等.1999年我国小麦叶锈菌毒性监测[J].植物保护学报，2004，31（1）：45-50.

［14］陈万权，秦庆明.国际上已知小麦抗叶锈病基因在中国的可利用性研究[J].中国农业科学，2002，35（7）：794-801.

［15］袁军海，陈万权.中国小麦主要抗叶锈病基因的有效性评价[J].麦类作物学报，2011，31（5）：994-999.

［16］原宗英，武英鹏，李艳芳，等.山西省小麦不同生态区叶锈菌群体毒性研究[J].中国生态农业学报，2005，13（3）：144-146.

［17］原宗英，武英鹏，李艳芳.小麦叶锈病抗性基因在山西的有效性研究[J].西北植物学报，2004，24（10）：1866-1869.

［18］原宗英，陈万权，武英鹏，等.山西省小麦主栽品种抗叶锈病研究[J].华北农学报，2003，18（4）：107-110.

［19］原宗英，武英鹏，李艳芳.山西省不同生态区小麦叶锈菌毒性研究[J].华北农学报，2001，16（3）：123-126.

［20］原宗英，李艳芳.山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因分析[J].山西农业科学，1999，27（2）：52-54.

Pathogenic Types and Virulence of Wheat Leaf Rust（Puccinia triticina）in Shanxi Province

YUANZongying，WUYingpeng，LIUMinjie

（Institute ofPlant Protection，Shanxi Academy ofAgricultural Sciences，Key Laboratory ofAgricultural Integrated Pest Management in Shanxi，Taiyuan 030031，China）

One hundred and ten isolates of Puccinia triticina were obtained from Shanxi province and tested for virulence.They were divided into 43 pathogenic types.Of these,the advantage types were THT,TRT,PHT,PHR,and the frequency were 23.08%, 9.62%,7.69%and 6.73%,respectively.The virulence frequency of V9,V19,V24,V25,V28,V29,V38 and V39 were lower than 30%, implying that the corresponding resistance genes could be well used recent years.The virulence frequency of V2a,V3bg,V18,V21,V23, V27＋31 and V33 were between 30%and 70%,indicating that the corresponding resistance genes could be restrictly used recent years. However,the virulence frequency of V1,V2b,V2c,V3,V3ka,V10,V11,V12,V13,V14a,V14b,V15,V16,V17,V20,V22a,V26, V30,V31,V32,V35,V36,V37 and V22b were higher than 70%,indicating that the corresponding resistance genes were almost of no use when used alone in the wheat production.

Puccinia triticina;pathogenic types;virulence gene

S435.121.4＋3

A

1002-2481（2017）03-0448-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.31

2016-11-20

山西省自然科学基金项目（201601D102048）；山西省农业科学院育种工程项目（16yzgc119）

原宗英（1960-），女，山西祁县人，研究员，主要从事小麦气传病害研究工作。