摘要
小麦条锈菌（PucciniastriiformisWestend.f.sp.triticiErikss.）是一种转主寄生的全型锈菌，属活体营养寄生，以小麦为主要（夏孢子和冬孢子）寄主，小檗（Berberisspp.）为主要转主（锈孢子和性孢子）寄主，具萌发能力的冬孢子对该菌有性生殖的发生具有重要作用。研究表明由于在持续的潮湿和适宜温度下冬孢子降解失活以及萌发的冬孢子与小檗感病阶段在物候期上存在时间差，在美国太平洋西北部不存在小麦条锈菌的有性生殖过程。近年研究证实中国条锈病流行区甘肃、陕西、四川、西藏等地小麦条锈菌存在有性生殖，表明在这些地区小檗受侵染阶段存在具有萌发活力的冬孢子，然而，目前这些区域春季侵染小檗的小麦条锈菌冬孢子来源尚不清楚，亟待研究明确。青海、云南和贵州是我国重要的小麦条锈病流行区，这些区域分布有多种感病小檗，春季小檗锈病常年发生。迄今，鲜有报道这些地区春季小檗是否存在小麦条锈菌的侵染，开展这方面的研究将为这些地区或其它麦区小麦条锈病的病害循环提供重要的依据。 本研究于2018年和2019年在我国西部条锈病流行区调查研究小麦不同生育期条锈菌冬孢子的田间产生、萌发能力以及在麦垛的庇护下小麦条锈菌冬孢子的活力。通过传统生物学和分子生物学手段分离、鉴定青海、云南和贵州小檗上的小麦条锈菌的发生，评价分子标记检测小檗上小麦条锈菌的可用性，并解析云贵小麦条锈菌群体的遗传结构，为我国小麦条锈病的防控策略制定提供理论依据。取得了以下主要研究结果： 1.明确了我国田间小麦上和麦秸垛中的条锈菌冬孢子可作为初侵染源侵染小檗进行小麦条锈菌的有性生殖过程。研究表明自然条件下我国小麦条锈菌冬孢子可在小麦全生育期产生并保持活力，麦秸垛中的冬孢子可存活到第二年春季，小麦植株上和麦垛中冬孢子的存活与小檗春季抽新叶存在时间重叠，是小麦条锈菌有性生殖发生的潜在冬孢子来源。2018年和2019年小麦分蘖至拔节初期（陕西、甘肃为3~4月，青海春麦区为6月，云南为上一年度12月，四川、贵州在1~2月）的麦苗上均可产生冬孢子，其发生率为1~88.9%。在小麦分蘖期冬孢子的平均发生率为7.3%，拔节早期为9.3%。小麦分蘖期具萌发能力的冬孢子的叶片比率和冬孢子的萌发率分别为78.5%和5.1%，小麦拔节早期分别为83.2%和9.4%，孕穗后分别为91.8%和4.9%。两年均在青海和甘肃野外麦秸垛中发现小麦条锈菌冬孢子，冬孢子的萌发率从2018年1月的23.9%逐渐降至6月的4.4%，2019年1月的10.3%逐渐降至5月的3.3%。 2.明确了自然条件下青海东部小麦条锈菌能够在小檗上完成有性生殖循环，为该地区小麦条锈菌的变异与条锈病的发生提供了理论依据。本研究2018年在青海东部田间小檗上的317个锈子器中分离获得小麦条锈菌菌系7个（占2.21%），经毒性和基因型检测表明其来源于有性生殖。同时，使用小麦条锈菌特异性标记YR（f）/YR（r1）和EF-1-F/EF-1-R对上述样本进行了检测，结果表明这两对特异性引物共同使用可用于快速鉴定小檗上的小麦条锈菌。此外，通过对锈子器标样的内转录间隔区（ITS）和转录延伸因子-α基因（EF-α）序列进行系统发育学分析，明确青海小檗上的锈子器种类中存在小麦条锈菌和P.poae-nemoralis。 3.明确了贵州西北部的纳雍县、赫章县及云南富源小麦条锈菌有性生殖对田间条锈病的发生的作用可能较小，而在云南弥勒田间可能存在小麦条锈菌有性群体。人工接种分离、保守基因系统发育关系分析和小麦条锈菌特异性标记检测结果均表明贵州西北部的纳雍县、赫章县及云南富源等地小檗上锈子器样本中无小麦条锈菌，而且这些区域田间小麦的条锈菌群体遗传多样性丰富度较低（期望杂合度He介于0.213~0.306）。然而，通过群体遗传结构分析发现云南东南部的石林、弥勒等地小麦条锈菌具有较为独特的遗传背景，在弥勒可能存在小麦条锈菌有性群体（rBarD=-0.03924，P=0.824）。 本研究表明我国自然条件下小麦条锈菌冬孢子可在小麦全生育期产生，小麦植株上和麦秸垛中小麦条锈菌冬孢子在春季小檗抽出新叶时具有活力，可作为初侵染源侵染小檗进行有性生殖，表明冬孢子是影响小麦条锈菌进行有性生殖的关键因素。小麦条锈菌特异性标记YR（f）/YR（r1）和EF-1-F/EF-1-R联合使用可用于小檗上小麦条锈菌的检测，为快速检测小檗上小麦条锈菌提供了技术支撑。我国青海东部田间小檗上存在小麦条锈菌的有性生殖循环，贵州西北部的纳雍、赫章和云南富源等地小麦条锈菌有性生殖过程的发生可能性较小，云南东南部的石林、弥勒等地条锈菌较为独特，在弥勒可能存在小麦条锈菌有性群体。本研究结果将为我国小麦条锈病的防控策略的制定提供理论依据。
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