甘肃省小麦条锈病研究进展及机遇与挑战

小麦生产关乎国家粮食安全,条锈病是小麦生产上最重要的病害之一。甘肃陇南越夏区是小麦条锈病常发易变区和新小种策源地。通过系统回顾甘肃省农业科学院植物保护研究所立足陇南越夏区开展小麦条锈病研究60年来的进展,分析了存在的问题,并提出未来研究方向,旨在更好保持甘肃省农业科学院小麦条锈病研究在国内影响和地位,为持续引领甘肃省小麦条锈病研究提供借鉴和帮助。

甘肃陇南小麦品种抗条锈病鉴定与评价

为了解甘肃陇南小麦育成品种和后备品种对当前条锈菌流行小种的抗性水平,利用条锈菌流行小种CYR32、CYR33和CYR34对60份供试小麦品种分别进行苗期、成株期抗病性鉴定。结果表明,在所有供试品种中,对CYR32、CYR33和CYR34表现苗期抗病的品种分别有9、22和10份,表现成株期抗病的品种分别有35、38和30份。结合苗期和成株期鉴定结果,对CYR32、CYR33和CYR34表现苗期感病而成株期抗病的品种分别有28、22和24份,占46.7%、36.7%和40.0%;中梁14号和兰天37号对CYR32、CYR33和CYR34均表现全生育期抗性,占3.3%。甘肃陇南麦区小麦品种对当前条锈菌流行小种多表现为成株期抗性,筛选出部分具有全生育期或成株期抗性的品种,可作小麦育种的亲本资源加以利用。

冬小麦新品种陇鉴9828苗期抗条锈性遗传分析

为明确冬小麦新品种陇鉴9828苗期抗条锈性基因类型及其数量,为该品种抗病基因的合理应用提供支撑。2022年对小麦遗传群体(铭贤169/陇鉴9828)的F1、F2单株及其双亲材料的幼苗分别接种CYR34、CYR32及新菌系ZS的单孢菌系,进行抗条锈性遗传分析。结果表明,陇鉴9828苗期对条锈菌CYR34、CYR32表现中抗,对条锈菌新菌系ZS表现高抗,铭贤169表现高度感病。分别接种条锈菌CYR34、CYR32后,F1代表现感病,F2代单株抗感表现分离,符合1R:3S的分离比值;接种条锈菌新菌系ZS后,F1代表现抗病,F2代植株抗感表现分离,符合3R:1S的分离比值。说明陇鉴9828对条锈菌CYR34、CYR32的苗期抗条锈性均由1对隐性抗性基因控制,对条锈菌新菌系ZS的苗期抗病性由1对显性抗性基因控制,该研究结果可对冬小麦新品种陇鉴9828在生产和育种中应用提供参考。

127份甘肃农家小麦品种兼抗条锈病与白粉病鉴定与评价

小麦条锈病、白粉病是发生于甘肃陇南乃至全国小麦生产上的最主要病害之一,种植抗病品种是防治病害最经济有效且绿色环保的措施。兼抗种质资源材料的匮乏是制约甘肃陇南小麦条锈病和白粉病品种选育和病害有效防控的主要因素。农家品种是小麦抗病种质资源重要的基因库,开展兼抗病害材料鉴定是准确评价供试材料抗病性的基础性工作。2021年和2022年,在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州温室和甘谷试验站,对127份小麦农家品种进行了苗期、成株期抗条锈病和白粉病性鉴定,结果发现:供试材料中苗期对条锈菌和白粉菌混合菌表现抗病的分别有36份和24份,占28.35%和18.90%;兼抗材料15份,占11.81%。成株期在接种及自然诱发条锈菌和白粉菌条件下,表现抗病的分别有39份和72份,占30.71%和56.69%;兼抗材料有27份,占21.26%。全生育期兼抗材料有11份,占8.66%。抗白粉病基因分子检测结果发现,含有抗病基因Pm2、Pm4a、Pm8、Pm21的分别占30.71%、86.61%、25.20%、3.15%;含有2个及以上基因组合品种有60个,占47.24%。结合前期抗条锈病研究结果,将会为筛选出的优异材料利用和持续解决甘肃陇南兼抗品种匮乏难题提供材料支撑。

生物技术在小麦抗锈育种中的应用研究进展

条锈病是小麦生产上最主要的病害之一,培育抗锈新品种是提高产量和保障粮食安全的关键,生物技术的快速发展有效促进了小麦重要性状相关基因的挖掘与利用。通过阐述了细胞工程、染色体工程、分子标记、基因编辑、全基因组关联分析等技术在小麦抗锈相关性状改良和应用中的研究现状,分析了小麦抗锈育种中尚需解决的问题,旨在为生物技术在甘肃小麦抗锈育种中的应用及其发展提供支持。

小麦条锈菌ZS有性与无性菌系毒性差异初步分析

小麦条锈病是小麦生产上最主要的病害,条锈菌毒性不断变异是造成小麦条锈病频繁发生和小麦品种抗病性丧失的主要原因。对小麦条锈菌新菌系开展品种抗病性评价,并探明条锈菌有性菌系、无性菌系间的毒性差异,为科学、超前指导小麦抗病育种和抗病品种的合理布局应用提供技术支撑。2017—2021年从454个小麦条锈菌有性菌系和1728个无性菌系中,获得ZS有性菌系35个和无性菌系167个,占比分别为7.71%和9.66%;其中已归类ZS-1、ZS-18、ZS-52类型中有有性菌系14个、无性菌系72个,占比分别为3.08%和4.17%。2022年选择ZS有性与无性菌系重要类型混合菌,对76个甘肃省内小麦生产品种进行苗期、成株期接种鉴定,结果发现,有性ZS菌系与无性ZS菌系对供试小麦品种苗期致病力分别为97.37%、92.11%,相对寄生适合度分别为0.3530、0.2487;成株期致病力分别为72.37%、71.05%,相对寄生适合度分别为0.3627、0.1840。表明有性菌系致病性和寄生适合度均高于无性菌系。建议在陇南越夏区,及早调整小麦抗病育种目标,以持续控制条锈病的发生流行,保障粮食安全。

15%三唑酮喷施次数对小麦条锈病的防治效果

小麦条锈病是小麦生产上的最主要病害之一,三唑酮在小麦条锈病防治上具有极好的控病增产作用,但随着其长期施用,在天水地区小麦生产上已出现抗药菌株,导致防效偏低。为了给小麦条锈病的科学防治和三唑酮的合理高效使用提供技术支撑,在甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站以感病品种冬小麦新冬43号为指示品种,开展了15%三唑酮可湿性粉剂不同喷施次数对小麦条锈病的田间防效试验。试验结果表明,喷药次数对小麦条锈病的田间防效及指示品种的产量、千粒重、穗粒重有极显著的影响。与不喷药对照相比较,15%三唑酮可湿性粉剂药剂量1200 g/hm^(2)兑水675 kg喷施1次、喷施2次、喷施3次对小麦条锈病的田间终期防效分别为58.4%、83.6%、98.6%,折合产量分别为5000.0、5580.0、6080.0 kg/hm^(2),较不喷药对照分别增产58.23%、76.58%、92.40%,千粒重分别提高15.5%、32.4%、38.5%,平均穗粒重分别提高7.6%、10.7%、12.2%。认为选用15%三唑酮可湿性粉剂在小麦条锈病防治达标期(病叶率达到10%)时对小麦进行喷雾防治,间隔7 d喷1次,连喷3次,可达到极好的控病增产效果,值得在小麦生产上推广应用。

国家区试冬小麦品种在甘肃陇南的田间抗条锈病性评价

为精准评价冬小麦品种田间对条锈病的抗性,科学指导抗病育种和抗病材料的合理应用。在位于甘肃陇南不同生态区的甘肃省农业科学院植物保护研究所甘谷试验站和汪川良种场两地,于2017—2020年,对122个国家区域试验品种进行了连续3 a的成株期抗条锈病性评价。结果表明,有WJ18-1等19个品种3 a两地均表现抗病,且抗性表现稳定,占供试品种的15.57%;WJ18-494等49个品种具有慢条锈特性,占供试品种的40.16%。绝大多数品种表现出差异性,菌源、环境是主要原因。

甘肃省小麦品种叶锈病抗性鉴定及评价

小麦叶锈病是由专性寄生菌(Puccinia triticina)引起的主要小麦病害之一。选育并种植抗病品种是防控小麦叶锈病最经济、有效和安全的方法。为了掌握甘肃省小麦品种的抗叶锈特点,为全省小麦抗叶锈病育种、品种合理布局以及小麦锈病的综合治理提供参考依据。2016—2017年度和2017—2018年度对1013份甘肃省小麦生产品种、高代材料、后备品种及抗源等不同小麦材料和33份甘肃省主栽小麦品种采用苗期室内接种和成株期田间接种的方法进行抗叶锈病性鉴定。结果表明,小麦种质资源中,苗期表现抗病的材料有301份,分布频率为31.19%;成株期表现抗病的材料380份,分布频率为44.92%。另外,筛选出10份全生育期抗叶锈病的材料,即2006-1-4-1-4-2-7-1-1-8、小黑麦CM-12、010-61-3-1-1、02-129-2-1-1-3-2-1、0439-6-5-1-1-1-1-2-1、9629-03A-3-2-1-1、09-104-1-3-1-1、01-29-7-1-1-2-1-3、SW-14和陇麦491。甘肃省主栽品种中,苗期表现抗病的有5份,分别为兰天22号、天选43号、天选67号、天选72号和中梁38号,分布频率为15.15%;成株期表现抗病的有12份,分别为陇中5号、天选46号和天选48号等,分布频率为36.36%。其中,中梁38号、天选67号和天选72号在全生育期表现出近免疫-中抗,未检测出对供试混合菌表现免疫的品种;此研究可为抗叶锈病鉴定材料在小麦育种中应用提供依据。

6%戊唑醇悬浮种衣剂包衣对小麦条锈病的防治效果

旨在明确6%戊唑醇悬浮种衣剂包衣处理对小麦条锈病的防治效果,为小麦条锈病的防控提供参考.以小麦品种'铭贤169'为试验材料,15%三唑酮可湿性粉剂作为对照药剂,采用播前种子包衣法,测定6%戊唑醇悬浮种衣剂对小麦条锈病的防治效果.结果表明,供试药剂6%戊唑醇悬浮种衣剂对小麦出苗安全,对苗期小麦条锈病有较好的防效,6%戊唑醇悬浮种衣剂处理的防效均显著高于15%三唑酮可湿性粉剂(P<0.05),达到88.35%以上.因此,6%戊唑醇悬浮种衣剂可在生产上作为小麦防治药剂进行推广应用.

30%丙硫菌唑悬浮剂对小麦赤霉病的田间防效

小麦赤霉病是陇南徽成盆地小麦生产上最主要的病害之一,2016年以来该病害的发生面积和流行程度亦呈逐年加重趋势,该区域主要致病菌为禾谷镰孢菌。为了给陇南徽成盆地小麦赤霉病的高效控制和实现小麦绿色化生产提供科学依据,以冬小麦品种兰天42号为指示品种,设在小麦抽穗期、扬花期、灌浆期分别喷施30%丙硫菌唑悬浮剂675 g/hm^(2)兑水675 kg/hm2及抽穗期喷等量清水4个处理,以明确该药剂对小麦赤霉病的田间防效。结果表明,在冬小麦抽穗期、扬花期、灌浆期喷施30%丙硫菌唑悬浮剂的各处理对小麦赤霉病的田间防效为68.9%~99.0%,较喷清水对照增产1.1%~11.5%。其中2021年田间防效为86.8%~98.7%,千粒重较喷清水对照提升2.2%~12.1%,折合产量为8730.0~9525.0 kg/hm^(2),较喷清水对照增产1.1%~10.3%。2022年田间防效为68.9%~99.0%,千粒重较喷清水对照提升2.4%~11.9%,折合产量为8435.0~9230.0 kg/hm^(2),较喷清水对照增产1.9%~11.5%。抽穗期、扬花期喷施30%丙硫菌唑悬浮剂对小麦赤霉病的田间防效均与灌浆期喷施间差异达极显著水平(P<0.01)。表明在冬小麦抽穗期至扬花期采用30%丙硫菌唑悬浮剂675 g/hm^(2)兑水675 kg田间喷施,能较好地控制小麦赤霉病且具有一定的增产效果,对赤霉病的田间防效均在93%以上,增产幅度超过8.7%,可在陇南徽成盆地及其他赤霉病发生区域冬小麦生产上应用。

2002～2003年甘肃省小麦条锈菌生理小种监测结果

2002～2003年对甘肃省421份小麦条锈菌标样进行了监测,结果表明有28个生理小种及致病类型小种消长变化总趋势与以往基本相同,仍以Hybrid46及水源11致病类群为主;不同的是流行小种类型发生变化.水源14类型已成为第1位流行小种,出现频率为23.1%～27.9%.条中32号为第2位流行小种,出现频率为12.4%～17.4%.水4、水7、水5出现频率也逐年上升,而条中31号已降为次要小种;Yr9、Yr3b+4b、Yrsu为甘肃的主要致病基因.抗锈育种应以条中32号、水14、水4为主,兼顾Hybrid46和水源11致病类群中其它致病类型.

2013-2016年甘肃省小麦条锈菌生理小种变异监测

2013-2016年对1 000份甘肃省小麦条锈菌标样进行生理小种鉴定和监测,结果表明:共监测到56个生理小种及致病类型。贵农22致病类群已占据优势地位,出现频率由2013年的28.72%上升到2016年的66.76%。新小种条中34号(原代号贵22-9)出现频率由2013年的11.28%上升到2016年的34.85%,居第一位;条中32号出现频率由2013年的15.38%下降到2016年的9.12%,居第二位;贵22-14致病类型2016年出现频率6.43%,居第三位;条中33号出现频率由13.85%降为5.63%,居第四位。次要小种HY4、HY8、水11-4、水11-5、水11-7及贵22-8、贵22-45、贵22-74等类型出现频率较低,在0.51%～6.15%之间。毒性频率分析发现,到2016年对Yr9、Yr3b+Yr4b、YrSu、Yr26基因的毒性频率均超过58%,其中对Yr26超过72%,甘肃省小麦条锈菌群体已进入以条中34号为主、贵农22致病类群占优势的新的变异活跃期。抗锈育种应以针对条中34号、条中32号、条中33号为主,兼顾贵农22、Hybrid 46和水源11致病类群中其他类型。

2004—2009年甘肃省小麦条锈菌生理专化研究

小麦条锈菌新毒性小种的产生和发展是造成条锈病大流行及品种抗锈性丧失的主导因素。通过常规监测、致病性测定、毒谱分析等方法对2004—2009年采自甘肃省不同麦区1966份小麦条锈菌标样进行系统研究,共监测到37个小种和致病类型,基本反映了这期间甘肃省小麦条锈菌优势致病类群及生理小种的消长变化情况。除2005年‘条中32号’、‘条中33号’并列第1位外,出现频率为24.1%,2004、2006—2009年‘条中33号’均占居首位,出现频率分别为29.3%、26.2%、33.5%、37.6%、21.5%,‘条中32号’2004、2006—2008年为第2位,这2个小种总出现频率一直波动在37.5%～57.1%之间,第3、4位感小)种、‘2水00源4—1210-70’6,年20为0‘8年水为源‘1条1-中4’、‘33水’(源F.抗11)-、‘7’水、‘源水1源1-141’-,5出’及现‘频条率中在314号.1%’,～21010.76%年之为‘间水。源而1210-079’(年尤‘条Ⅱ中33’(F.抗)已上升为第2位,出现频率达18.9%,‘水源11-4’(F.抗)占据第4位,其他小种类型出现频率均比较低。Hybrid46致病类群和水源11致病类群出现总频率已由2004年的93.1%上升到2008年的99.4%。条锈菌已进入以‘条中33号’、‘条中32号’为代表的Hybrid46和水源11致病类群占优势的新阶段,‘条中32号’、‘条中33号’、VYr9、VYr3b+4b、VYrSu为危害中国小麦生产的主要流行小种及致病基因,这将对全国小麦条锈菌群体组成产生重要影响,为小麦抗锈育种及锈病治理提供科学依据。

2017年-2018年甘肃省小麦条锈菌生理小种变异监测

2017年-2018年对采自甘肃省不同生态区的572份小麦条锈菌标样进行生理小种鉴定及监测,结果表明:两年共监测出37个生理小种及致病类型。其中贵农22类群居第一位,2017年和2018年出现频率分别为56.88%和50.34%,中四类群出现频率分别为10.15%和13.85%。主要流行小种中,条中34号出现频率分别为33.69%和38.51%,居第一位;条中32号出现频率分别为13.04%和15.20%,居第二位;条中33号出现频率降至5%以下;贵22-14致病类型出现频率在4%~6.6%之间;新菌系ZS-1出现频率呈上升趋势,2017年和2018年出现频率分别为2.90%和7.43%;次要致病类型中,HY4、HY8、水11-3、水11-7、水11-192及贵22-104、贵22-108、ZS-18等出现频率在0.72%~4.71%之间,其他致病类型在0.36%以下。毒性分析发现,VYr 9、VYr3b+Yr4b、VYrSu、VYr26仍为甘肃省主要毒性致病基因。目前甘肃小麦条锈菌仍处于以条中34号为主的贵农22致病类群占优势阶段。开展中四类群监测是今后条锈菌变异研究的重点。抗条锈育种应以抗条中34号、条中32号、ZS-1为主,兼顾贵农22及中四类群中其他类型。

2008-2009年甘肃省小麦条锈菌生理小种监测结果

2008-2009年对甘肃省657份小麦条锈菌标样生理小种进行了监测，共监测出27个生理小种及致病类型。主要以Hybrid46及水源11致病类群为主。优势小种为条中33号、条中32号。条中33号居第1位，出现频率为21.5%~37.6%。条中32号已由2008年的第2位降到2009年的第3位，出现频率为15.1%~16.0%，基本保持稳定。次要小种水源11-4、5、7类型出现频率略有下降。新类型条中33（F.抗）出现频率为11.6%~18.9%, 水源11-4（F.抗）、水源11-7（尤ⅡS）出现频率不断上升。Yr9、Yr3b＋4b、YrSu为我省的主要致病基因。抗锈育种应以条中33号、条中32号、水源11-4为主，兼顾Hybrid46和水源11致病类群中其他致病类型。

2006-2007年甘肃省小麦条锈菌生理小种监测结果

报道了2006--2007年对甘肃省684份小麦条锈菌标样的监测结果。监测出31个生理小种及致病类型。小种消长变化总趋势与以往基本相同，仍以Hybrid46及水源11致病类群为主，所不同的是流行小种的出现频率不断上升。水源11—14类型仍为第1位流行小种，出现频率为26．2％～33．5％。条中32号为第2位流行小种，出现频率为16．1％～23．6％0。次要小种水源11—4、水源11—7、水源11—5出现频率年度间略有不同。而条中31号已降为稀有小种。Yr9、Yr3b＋db、Yrsu为甘肃的主要致病基因。抗锈育种应以条中32号、水源11—14、水源11-4、水源11-7为主，兼顾Hybrid46和水源11致病类群中其他致病类型。

2019年-2020年甘肃省小麦条锈菌生理小种变异监测

2019年-2020年,对甘肃省不同生态区于小麦不同生育期采集的661份条锈菌标样,在甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州温室进行条锈菌生理小种变异监测,结果表明:两年共监测到52个生理小种及致病类型,其中贵农22仍为优势致病类群,居第一位,2019年和2020年出现频率分别为36.7%和49.5%,低于2018年的50.3%;其次是HY和水源致病类群,出现频率分别为25.3%、25.5%和10.2%和15.5%;中四致病类群出现频率分别为22.8%和7.6%,2020年居第五位,低于2018年的13.9%。流行小种条中34号出现频率分别为23.4%和22.5%,居第一位;条中32号出现频率分别为19.6%和17.9%,居第二位;条中33号、贵22-14出现频率分别为4.4%、4.0%和2.5%、6.0%;新类型ZS-1出现频率分别为7.0%和0.6%。次要致病类型如HY8、HY29、HY103、水11-192及贵22-13、贵22-108、贵22-244和贵22-271等出现频率在1.0%~1.9%之间,其他致病类型均在0.6%以下。毒性分析发现,VYr9、VYr3b+Yr4b、VYrsu、VYr26为甘肃省条锈菌主要毒性致病基因,毒性频率在50.6%~93.7%之间。甘肃小麦条锈菌群体结构仍处于以条中34号为主的贵农22致病类群占优势阶段。对感染中四的新致病菌系ZS进行持续监测是今后一段时期甘肃省小麦条锈菌变异研究的重点。小麦抗条锈育种应以兼抗条中34号、条中32号为主,兼顾贵农22其他类型及中四新菌系。

1995年甘肃省小麦条锈菌生理小种监测报告

对１９９５年甘肃省主要麦区２０３份小麦条锈标样进行了分析，共监测出３２个小种类型。其中，能够明确归类的有１６个，共计１３１份，占总鉴定标样数的６４．５％；感染水源１１、Ｈｙｂｒｉｄ４６的１６个，共７２份，占３５．５％。发现水源１１、Ｈｙｂｒｉｄ４６两致病类群逐年递增，已由１９９４年的５０．７％上升到１９９５年的７５．４％，条中３１号已成为主要流行小种，其它致病类型亦有一定比例；而一直居首位的洛１３致病类群已降到１２．３％，２９号小种已降为第２位；老小种洛１０类群基本保持稳定。监测结果表明，甘肃小麦条锈菌正处于变异活跃期。

感染我国重要小麦抗源材料贵农22的条锈菌新菌系的发现及致病性初步分析

初步的研究结果发现,贵22-9、贵22-14为新出现的、对我国重要小麦抗源材料贵农22有较强毒性的两个新菌系,且在甘肃省各地均出现。其致病特点类似条中32号、条中33号。两菌系苗期除对贵农22有毒性外,对辅助鉴别寄主川麦42、92R137、兰天17也有毒性。毒性分析和致病性测定结果发现,新菌系含有对Yr10、Yr24/26有毒性的基因,苗期较条中32号、条中33号表现出更强的致病力。新菌系将对以92R、贵农为抗源的品种构成极大的潜在威胁,值得进一步研究和关注。