新疆新源县小麦条锈菌生理小种鉴定

刘 琦，马泽宇，曾明昊，吴 伟，董裕生，陈 利

(1.新疆农业大学农学院/农林有害生物监测与安全防控重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052；2.新源县农业技术推广站，新疆新源 835800)

小麦条锈病(strip rust of wheat)作为一种气传流行性病害，其特点主要有分布范围广、传播速度快和大面积爆发流行，是影响小麦产量的主要病害之一。当温度较低、湿度较大时，小麦条锈病容易发生。发病后，在适宜条件下，条锈菌可快速繁殖，其夏孢子可随高空气流进行远距离传播。条锈病一般流行年份可造成小麦减产10%～20%，特大流行年份可导致小麦减产60%以上，甚至绝收。小麦条锈病在中国的发生流行规律相比其它国家更加复杂多变，形成了独特的流行体系。新疆地理环境复杂，小麦条锈病作为伊犁河谷地区小麦的主要病害，已成为限制当地小麦生产的重要因素。新源县作为伊犁河谷区域重要的春、冬麦混播区，长期遭受着小麦条锈病的危害，且近些年来小麦条锈病的发生日趋严重。小麦条锈菌生理小种具有高度变异性，新的生理小种的产生和发展已成为小麦品种抗锈性丧失的主要原因。本研究利用19个中国鉴别寄主对新源县小麦条锈菌生理小种进行鉴定，以掌握新源县小麦条锈菌的生理小种，为新疆小麦的抗病品种布局及抗病基因筛选提供参考。

1 材料与方法

1.1 条锈菌标样采集

2018 年4-6月在小麦拔节期、抽穗期和灌浆期进行标样采集，采集地点位于新疆新源县的阿克其村(AKQ)、铁热克阿吾孜村(TRK)、前进牧场牛大队(QJMC)、改良村(GL)以及吐尔根乡克拉奥依村(TEG)，采样田块平均约50亩，采样方法为五点采样法，采集夏孢子堆新鲜、叶片整洁且较为完整的病叶，上述地点分别采集标本样17、18、23、17、25个，共计 100 份样品。样品用吸水纸单独包装，每个包装标明地名、海拔、采样时间和经纬度等信息，采回的样品置于4 ℃干燥器备用。

1.2 鉴别寄主

鉴定小麦条锈菌生理小种所使用的19个鉴别寄主详情如表1，感病材料选用铭贤169。

表1 鉴别寄主以及各鉴别寄主所含的抗性基因Table 1 Identification of hosts and the resistant genes

1.3 条锈菌分离、纯化和扩繁

1.3.1 小麦种植

小麦苗培育及条锈菌的分离纯化和扩繁均在新疆农业大学农学院人工气候室内进行。在接种前 10～15 d 选取饱满的感病品种铭贤 169 播种于含有营养土的花盆中，每盆播种 15 粒，覆土置于 12 ℃的人工气候室培养备用。

1.3.2 条锈菌分离与扩繁

将小麦条锈菌标样平铺于有吸水纸的培养皿中进行活化，温度 13～15 ℃，保湿 8～12 h ，至出现新鲜的夏孢子堆。待小麦一叶长至完全时，利用接种针在活化过的标样上挑取单孢子，轻涂于经脱蜡处理过的小麦正面叶片的雾滴上；置于泡沫箱中并喷洒清水，转至8 ℃条件下黑暗保湿36 h，使条锈菌充分侵染叶片；套隔离罩放置于人工气候室内，温度 12 ℃，光照 12 h，相对湿度 60%～80%。

待叶片产生褪绿斑后，减去心叶，继续培养。当叶片产生夏孢子堆后，将含有夏孢子堆的叶片轻放在锡纸上，轻轻敲打叶片以便于夏孢子掉落，收集至小离心管，每隔 1 d 收集一次，约收集 5～6 次。将收集到的菌种利用涂抹法接种于铭贤 169 小麦上，以扩繁出足够量的菌种用于生理小种鉴定。菌种置于干燥器，4 ℃冷藏保存一周，之后保存在-80 ℃低温冰箱备用。

1.4 生理小种鉴定

将 19 个鉴别寄主和感病品种铭贤 169 播种于花盆，每盆 4 个品种，每品种约6～8粒，共 5 盆，3 次重复，并做好标签以供区分；待一叶完全展开时，将1.3中繁殖好的菌种采用喷雾法进行接种，一个标样菌种对应一套鉴别寄主，经黑暗保湿 24 h后，置于温度 12°C、光照 12 h的人工气候室中培养 15～20 d。

待铭贤169叶片完全发病后按小麦条锈病六级分级标准分别记录反应型，将 0～2 级划分为抗病型(R)，3～4 级为感病型(S)。反应型标准如表2和表3所示。

表2 小麦条锈病反应型级别及其症状描述Table 2 Infection type and symptom description of wheat stripe rust

表3 2018年新源县小麦条锈菌生理小种的类型及其在鉴别寄主上的反应Table 3 Physiological races and the infection types on the differential hosts in Xinyuan County, 2018

2 结果与分析

对新疆新源县的100 份小麦条锈病标样进行了生理小种鉴定，结果如表4，其中，明确归类的有 63 份，分属于 23 个生理小种；未明确归类的有37份，可归于 4 种致病类群中，分别为水源11类群、Hybrid46类群、贵农22类群和洛13 类群。

表4 2018年标样数量归类信息Table 4 Information of classified samples in 2018

在明确归类的63份标样中，条中 26以前类群生理小种 5 份，占比 7.9%；洛 10类群 4 份，占比 6.3%；洛 13 类群 3份，占比 4.8%；Hybird 46 类群 16 份，占比 25.4%；水源 11类群 21 份，占比 33.3%；贵农 22 类群 14 份，占比 22.2%,详情见表 5。不能明确归类的37份标样中，致病类型类似洛13类群的7份，占比18.9%，类似贵农22类群的8份，占比21.6%，类似Hybrid46类群的10份，占比27%，类似水源11类群的12份，占比32.4%。综上所述，水源 11 类群、Hybird46类群和贵农 22 类群是为害新疆小麦生产的主要致病类群，三个类群占比 81%；水源 11 类群占比最大，发生频率为 33.3%，为新源县的优势小种类群。

表5 2018年新源县小麦条锈菌生理小种监测结果Table 5 Identification result of Pst physiological races in Xinyuan County, 2018

在已鉴定出的 23 种生理小种类型中，条中 21号、条中23号、条中 25号、条中 26号、条中 28号、洛 10-2、条中 29号、洛 13-8、条中 30号、条中 31号、条中 32号、Hy-4、Hy-7、Hy-9、水11-3、水11-7、水11-9、水11-11、水11-12、条中 33号、条中 34号、贵 22-13和贵 22-14，出现的频率依次为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%，详情如表 5 所示，其中出现频率居于首位的生理小种是条中33号，次为条中 32号和条中 34 号。就分布范围而言，条中 32 号、条中 33 号和条中 34 号在 5 个监测地均被检测到，由此判定新疆新源县目前条锈菌优势流行小种为条中 33 号小种。

贵农 22 类群中，监测到条中 34号小种发生率较高，已逐渐上升为该类群中的优势小种；在 19 个鉴别寄主中，只对中四和无毒力，为当前致病力最强的流行小种。

对基因有毒力的标样监测到 54 份，对基因有毒力的标样监测到 27 份，对基因有毒力的标样监测到 50 份，对基因有毒力的标样监测到14份。毒性基因、+、和出现的频率为 85.7%、43%、 79.3%和 2.2%，和频率均在75%以上，说明和的抗性水平在逐渐丧失。

3 讨论与结论

新疆新源县作为小麦条锈病的重度发生区，大面积爆发的条锈病对当地小麦产量产生了严重影响。据自治区植保站提供的条锈病发病数据显示，2010-2019年新源县小麦条锈病发病情况远高于其它地区。因此，明确该地区小麦条锈菌群体结构，对于整个伊犁河谷地区的小麦条锈病预测预报和防治有至关重要的作用。

贵农 22 致病类群在新源县的检出，表明新疆小麦条锈菌的致病类型和内地趋于一致。我国虽具有大量抗条锈资源类型，但CYR 32和CYR 33的抗条锈资源主要在和贵农系等抗源上，在不同流行区域均有使用，选育的品种在生产上已发挥了重要作用。新菌系的出现将使以 92R系、贵农系等为抗源的大批抗锈品种面临抗性丧失的潜在危险。在2013年至2016年甘肃的条锈菌生理小种鉴定中，贵农22号致病类群认定为优势类群，与本研究中新疆新源县的优势致病类群一致；条中34号生理小种在多个地区被检出，表明其在我国已普遍发生。

本研究结果表明，在致病类群中，贵农 22 类群发生频率较高，是目前该地区必须持续监测的小麦条锈菌生理小种类群，情况与内地基本一致，但演化过程相对滞后。生理小种类型中，条中 33 号发生频率最高，达到 17.5%，成为当前新疆新源县的优势流行小种；条中 32 号和条中 34 号发生频率一致，为 11.1%，相对2014年何海明的结果有所上升，条中31号发生频率 3.2%，相对有所下降。条中 34 号生理小种是目前公认的致病力最强的小种，在本研究中被检出，说明其危害性在逐步扩大。毒性频率中，与何海明的研究结果相比，仍呈持续增长趋势，其他毒性基因基本保持不变，贵农 22 在 2017 年(条中 34号命名前)只检测到抗性基因，现在鉴定为和基因，这可能是造成在新源县频率略微下降的原因，但该基因仍是目前最具有威胁的小麦条锈菌致病基因，应引起高度警惕。

实践表明，防治小麦条锈病最经济可行的方法是选用抗病品种，但是在植物对病原物进行抗病性防御的同时，病原物也通过不断地更新，进化出更多的小种，导致小麦品种抗性丧失。明确病原菌群体遗传结构和监测生理小种的毒性结构变异，是预测预报和抗病育种的重要前提，可以为小麦条锈病预测和防治提供科学理论依据。监测小麦条锈菌生理小种，可以了解其种类组成，进一步确定新疆小麦条锈菌与相邻地区之间的交流情况，对新疆区域小麦条锈病的发生流行及防控具有重要的意义，也对完善中国小麦条锈病流行规律及抗病育种具有重要意义。因此，今后要继续加强对新源县乃至新疆小麦条锈菌生理小种的监测，为育种工作者及早调整育种目标，有针对性的选育抗病品种提供理论基础。