新疆新源縣小麥條銹菌生理小種鑒定

劉 琦，馬澤宇，曾明昊，吳 偉，董裕生，陳 利

(1.新疆農業大學農學院/農林有害生物監測與安全防控重點實驗室，新疆烏魯木齊 830052；2.新源縣農業技術推廣站，新疆新源 835800)

小麥條銹病(strip rust of wheat)作為一種氣傳流行性病害，其特點主要有分布范圍廣、傳播速度快和大面積爆發流行，是影響小麥產量的主要病害之一。當溫度較低、濕度較大時，小麥條銹病容易發生。發病后，在適宜條件下，條銹菌可快速繁殖，其夏孢子可隨高空氣流進行遠距離傳播。條銹病一般流行年份可造成小麥減產10%～20%，特大流行年份可導致小麥減產60%以上，甚至絕收。小麥條銹病在中國的發生流行規律相比其它國家更加復雜多變，形成了獨特的流行體系。新疆地理環境復雜，小麥條銹病作為伊犁河谷地區小麥的主要病害，已成為限制當地小麥生產的重要因素。新源縣作為伊犁河谷區域重要的春、冬麥混播區，長期遭受著小麥條銹病的危害，且近些年來小麥條銹病的發生日趨嚴重。小麥條銹菌生理小種具有高度變異性，新的生理小種的產生和發展已成為小麥品種抗銹性喪失的主要原因。本研究利用19個中國鑒別寄主對新源縣小麥條銹菌生理小種進行鑒定，以掌握新源縣小麥條銹菌的生理小種，為新疆小麥的抗病品種布局及抗病基因篩選提供參考。

1 材料與方法

1.1 條銹菌標樣采集

2018 年4-6月在小麥拔節期、抽穗期和灌漿期進行標樣采集，采集地點位于新疆新源縣的阿克其村(AKQ)、鐵熱克阿吾孜村(TRK)、前進牧場牛大隊(QJMC)、改良村(GL)以及吐爾根鄉克拉奧依村(TEG)，采樣田塊平均約50畝，采樣方法為五點采樣法，采集夏孢子堆新鮮、葉片整潔且較為完整的病葉，上述地點分別采集標本樣17、18、23、17、25個，共計 100 份樣品。樣品用吸水紙單獨包裝，每個包裝標明地名、海拔、采樣時間和經緯度等信息，采回的樣品置于4 ℃干燥器備用。

1.2 鑒別寄主

鑒定小麥條銹菌生理小種所使用的19個鑒別寄主詳情如表1，感病材料選用銘賢169。

表1 鑒別寄主以及各鑒別寄主所含的抗性基因Table 1 Identification of hosts and the resistant genes

1.3 條銹菌分離、純化和擴繁

1.3.1 小麥種植

小麥苗培育及條銹菌的分離純化和擴繁均在新疆農業大學農學院人工氣候室內進行。在接種前 10～15 d 選取飽滿的感病品種銘賢 169 播種于含有營養土的花盆中，每盆播種 15 粒，覆土置于 12 ℃的人工氣候室培養備用。

1.3.2 條銹菌分離與擴繁

將小麥條銹菌標樣平鋪于有吸水紙的培養皿中進行活化，溫度 13～15 ℃，保濕 8～12 h ，至出現新鮮的夏孢子堆。待小麥一葉長至完全時，利用接種針在活化過的標樣上挑取單孢子，輕涂于經脫蠟處理過的小麥正面葉片的霧滴上；置于泡沫箱中并噴灑清水，轉至8 ℃條件下黑暗保濕36 h，使條銹菌充分侵染葉片；套隔離罩放置于人工氣候室內，溫度 12 ℃，光照 12 h，相對濕度 60%～80%。

待葉片產生褪綠斑后，減去心葉，繼續培養。當葉片產生夏孢子堆后，將含有夏孢子堆的葉片輕放在錫紙上，輕輕敲打葉片以便于夏孢子掉落，收集至小離心管，每隔 1 d 收集一次，約收集 5～6 次。將收集到的菌種利用涂抹法接種于銘賢 169 小麥上，以擴繁出足夠量的菌種用于生理小種鑒定。菌種置于干燥器，4 ℃冷藏保存一周，之后保存在-80 ℃低溫冰箱備用。

1.4 生理小種鑒定

將 19 個鑒別寄主和感病品種銘賢 169 播種于花盆，每盆 4 個品種，每品種約6～8粒，共 5 盆，3 次重復，并做好標簽以供區分；待一葉完全展開時，將1.3中繁殖好的菌種采用噴霧法進行接種，一個標樣菌種對應一套鑒別寄主，經黑暗保濕 24 h后，置于溫度 12°C、光照 12 h的人工氣候室中培養 15～20 d。

待銘賢169葉片完全發病后按小麥條銹病六級分級標準分別記錄反應型，將 0～2 級劃分為抗病型(R)，3～4 級為感病型(S)。反應型標準如表2和表3所示。

表2 小麥條銹病反應型級別及其癥狀描述Table 2 Infection type and symptom description of wheat stripe rust

表3 2018年新源縣小麥條銹菌生理小種的類型及其在鑒別寄主上的反應Table 3 Physiological races and the infection types on the differential hosts in Xinyuan County, 2018

2 結果與分析

對新疆新源縣的100 份小麥條銹病標樣進行了生理小種鑒定，結果如表4，其中，明確歸類的有 63 份，分屬于 23 個生理小種；未明確歸類的有37份，可歸于 4 種致病類群中，分別為水源11類群、Hybrid46類群、貴農22類群和洛13 類群。

表4 2018年標樣數量歸類信息Table 4 Information of classified samples in 2018

在明確歸類的63份標樣中，條中 26以前類群生理小種 5 份，占比 7.9%；洛 10類群 4 份，占比 6.3%；洛 13 類群 3份，占比 4.8%；Hybird 46 類群 16 份，占比 25.4%；水源 11類群 21 份，占比 33.3%；貴農 22 類群 14 份，占比 22.2%,詳情見表 5。不能明確歸類的37份標樣中，致病類型類似洛13類群的7份，占比18.9%，類似貴農22類群的8份，占比21.6%，類似Hybrid46類群的10份，占比27%，類似水源11類群的12份，占比32.4%。綜上所述，水源 11 類群、Hybird46類群和貴農 22 類群是為害新疆小麥生產的主要致病類群，三個類群占比 81%；水源 11 類群占比最大，發生頻率為 33.3%，為新源縣的優勢小種類群。

表5 2018年新源縣小麥條銹菌生理小種監測結果Table 5 Identification result of Pst physiological races in Xinyuan County, 2018

在已鑒定出的 23 種生理小種類型中，條中 21號、條中23號、條中 25號、條中 26號、條中 28號、洛 10-2、條中 29號、洛 13-8、條中 30號、條中 31號、條中 32號、Hy-4、Hy-7、Hy-9、水11-3、水11-7、水11-9、水11-11、水11-12、條中 33號、條中 34號、貴 22-13和貴 22-14，出現的頻率依次為1.6%、1.6%、1.6%、3.0%、3.2%、 3.2%、3.0%、1.6%、1.6%、3.2%、11.1%、 3.2%、3.2%、3.2%、1.6%、3.2%、3.2%、4.8%、 3.2%、 17.5%、11.1%、6.3%和4.8%，詳情如表 5 所示，其中出現頻率居于首位的生理小種是條中33號，次為條中 32號和條中 34 號。就分布范圍而言，條中 32 號、條中 33 號和條中 34 號在 5 個監測地均被檢測到，由此判定新疆新源縣目前條銹菌優勢流行小種為條中 33 號小種。

貴農 22 類群中，監測到條中 34號小種發生率較高，已逐漸上升為該類群中的優勢小種；在 19 個鑒別寄主中，只對中四和無毒力，為當前致病力最強的流行小種。

對基因有毒力的標樣監測到 54 份，對基因有毒力的標樣監測到 27 份，對基因有毒力的標樣監測到 50 份，對基因有毒力的標樣監測到14份。毒性基因、+、和出現的頻率為 85.7%、43%、 79.3%和 2.2%，和頻率均在75%以上，說明和的抗性水平在逐漸喪失。

3 討論與結論

新疆新源縣作為小麥條銹病的重度發生區，大面積爆發的條銹病對當地小麥產量產生了嚴重影響。據自治區植保站提供的條銹病發病數據顯示，2010-2019年新源縣小麥條銹病發病情況遠高于其它地區。因此，明確該地區小麥條銹菌群體結構，對于整個伊犁河谷地區的小麥條銹病預測預報和防治有至關重要的作用。

貴農 22 致病類群在新源縣的檢出，表明新疆小麥條銹菌的致病類型和內地趨于一致。我國雖具有大量抗條銹資源類型，但CYR 32和CYR 33的抗條銹資源主要在和貴農系等抗源上，在不同流行區域均有使用，選育的品種在生產上已發揮了重要作用。新菌系的出現將使以 92R系、貴農系等為抗源的大批抗銹品種面臨抗性喪失的潛在危險。在2013年至2016年甘肅的條銹菌生理小種鑒定中，貴農22號致病類群認定為優勢類群，與本研究中新疆新源縣的優勢致病類群一致；條中34號生理小種在多個地區被檢出，表明其在我國已普遍發生。

本研究結果表明，在致病類群中，貴農 22 類群發生頻率較高，是目前該地區必須持續監測的小麥條銹菌生理小種類群，情況與內地基本一致，但演化過程相對滯后。生理小種類型中，條中 33 號發生頻率最高，達到 17.5%，成為當前新疆新源縣的優勢流行小種；條中 32 號和條中 34 號發生頻率一致，為 11.1%，相對2014年何海明的結果有所上升，條中31號發生頻率 3.2%，相對有所下降。條中 34 號生理小種是目前公認的致病力最強的小種，在本研究中被檢出，說明其危害性在逐步擴大。毒性頻率中，與何海明的研究結果相比，仍呈持續增長趨勢，其他毒性基因基本保持不變，貴農 22 在 2017 年(條中 34號命名前)只檢測到抗性基因，現在鑒定為和基因，這可能是造成在新源縣頻率略微下降的原因，但該基因仍是目前最具有威脅的小麥條銹菌致病基因，應引起高度警惕。

實踐表明，防治小麥條銹病最經濟可行的方法是選用抗病品種，但是在植物對病原物進行抗病性防御的同時，病原物也通過不斷地更新，進化出更多的小種，導致小麥品種抗性喪失。明確病原菌群體遺傳結構和監測生理小種的毒性結構變異，是預測預報和抗病育種的重要前提，可以為小麥條銹病預測和防治提供科學理論依據。監測小麥條銹菌生理小種，可以了解其種類組成，進一步確定新疆小麥條銹菌與相鄰地區之間的交流情況，對新疆區域小麥條銹病的發生流行及防控具有重要的意義，也對完善中國小麥條銹病流行規律及抗病育種具有重要意義。因此，今后要繼續加強對新源縣乃至新疆小麥條銹菌生理小種的監測，為育種工作者及早調整育種目標，有針對性的選育抗病品種提供理論基礎。