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小麦叶锈病是由小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的一种气传性病害,危害范围广泛,给我国小麦粮食生产带来严重的经济损失。目前,抗病品种的选育及种植是预防小麦叶锈病最根本、最有效的方式。但毒性变异产生的新毒性小种往往造成小麦抗性的丧失,严重威胁小麦产量。已证实小檗是小麦条锈、秆锈菌发生有性生殖的转主寄主,其后代群体表现出丰富的遗传多样性。在我国小麦叶锈菌有性世代的研究尚不完善,在病害流行中的作用尚未完全明确。本文围绕小麦叶锈菌转主寄主唐松草分布及种类进行调查鉴定,探索小麦叶锈菌担孢子侵染唐松草、唐松草锈孢子侵染小麦的条件,以期优化小麦叶锈菌有性阶段验证体系,为明确唐松草锈病与小麦叶锈病的关系,研究小麦叶锈菌有性生殖阶段在遗传变异中的作用提供基础。本研究获得了如下进展:
1、唐松草的分布及鉴定:河北承德、崇礼、张北,山东烟台昆嵛山,宁夏六盘山,内蒙古卓资等地均有唐松草广泛分布,且锈病发生严重。通过叶片、花序、雄蕊、果实类型等植物学典型特征将调查区内的唐松草鉴定出6种,其中河北省鉴定出瓣蕊唐松草(Thalictrum petaloideum)和展枝唐松草(Thalictrum squarrosum)2种,且瓣蕊唐松草具有狭裂瓣蕊唐松草一个变种;山东省唐松草鉴定为唐松草(Thalictrum aquilegifolium)1种;宁夏鉴定出长柄唐松草(Thalictrum przewalskii Maxim.)、贝加尔唐松草(Thalictrum baicalense)和爪哇唐松草(Thalictrum javanicum)3种;内蒙古采集的唐松草鉴定为瓣蕊唐松草。
2、低温贮存对小麦叶锈菌冬孢子存活的影响:对4℃条件贮存10天、12个月、24个月的小麦叶锈菌冬孢子材料进行萌发试验,平均萌发率分别为19.1%,11.9%,15.1%,且差异不显著,表明冬孢子休眠易被打破,4℃条件下贮存24个月仍能萌发。
3、小麦叶锈菌担孢子接种唐松草体系建立:担孢子接种唐松草体系确定为23℃光照16h,18℃黑暗8h。小麦叶锈菌冬孢子成功接种瓣蕊唐松草及其变种狭裂瓣蕊唐松草,在叶片、茎秆均可侵染发病,发病率为28%。初步表明瓣蕊唐松草可能作为小麦叶锈菌转主寄主。
4、唐松草锈孢子萌发条件优化:温度梯度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃,培养时间为4h、8h、12h、16h、20h、24h,结果唐松草锈病锈孢子在20℃培养24h锈孢子萌发率达到最高,为90%;15℃条件下培养24h锈孢子萌发率次之,为89.25%,15℃、20℃条件下锈孢子萌发率差异不显著。因而,锈孢子的最适萌发温度为15℃~20℃,培养时间为24h。
5、展枝唐松草锈孢子接种小麦验证:锈孢子接种小麦体系确定为20℃光照16h,15℃黑暗8h,接种72h内保持80%~90%的湿度条件。展枝唐松草锈孢子人工接种小麦郑州5389共650株,仅有4株小麦产生单个夏孢子堆,侵染率为0.62%。经扩繁鉴定,两个菌株为THJT,另两个为PHJT。用小麦叶锈菌特异性标记检测,4个菌株均为小麦叶锈菌。用EST-6检测张北展枝唐松草锈孢子480个,小麦叶锈菌检出率为7.5%,从而推测展枝唐松草可能为小麦叶锈菌转主寄主。
1、唐松草的分布及鉴定:河北承德、崇礼、张北,山东烟台昆嵛山,宁夏六盘山,内蒙古卓资等地均有唐松草广泛分布,且锈病发生严重。通过叶片、花序、雄蕊、果实类型等植物学典型特征将调查区内的唐松草鉴定出6种,其中河北省鉴定出瓣蕊唐松草(Thalictrum petaloideum)和展枝唐松草(Thalictrum squarrosum)2种,且瓣蕊唐松草具有狭裂瓣蕊唐松草一个变种;山东省唐松草鉴定为唐松草(Thalictrum aquilegifolium)1种;宁夏鉴定出长柄唐松草(Thalictrum przewalskii Maxim.)、贝加尔唐松草(Thalictrum baicalense)和爪哇唐松草(Thalictrum javanicum)3种;内蒙古采集的唐松草鉴定为瓣蕊唐松草。
2、低温贮存对小麦叶锈菌冬孢子存活的影响:对4℃条件贮存10天、12个月、24个月的小麦叶锈菌冬孢子材料进行萌发试验,平均萌发率分别为19.1%,11.9%,15.1%,且差异不显著,表明冬孢子休眠易被打破,4℃条件下贮存24个月仍能萌发。
3、小麦叶锈菌担孢子接种唐松草体系建立:担孢子接种唐松草体系确定为23℃光照16h,18℃黑暗8h。小麦叶锈菌冬孢子成功接种瓣蕊唐松草及其变种狭裂瓣蕊唐松草,在叶片、茎秆均可侵染发病,发病率为28%。初步表明瓣蕊唐松草可能作为小麦叶锈菌转主寄主。
4、唐松草锈孢子萌发条件优化:温度梯度为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃,培养时间为4h、8h、12h、16h、20h、24h,结果唐松草锈病锈孢子在20℃培养24h锈孢子萌发率达到最高,为90%;15℃条件下培养24h锈孢子萌发率次之,为89.25%,15℃、20℃条件下锈孢子萌发率差异不显著。因而,锈孢子的最适萌发温度为15℃~20℃,培养时间为24h。
5、展枝唐松草锈孢子接种小麦验证:锈孢子接种小麦体系确定为20℃光照16h,15℃黑暗8h,接种72h内保持80%~90%的湿度条件。展枝唐松草锈孢子人工接种小麦郑州5389共650株,仅有4株小麦产生单个夏孢子堆,侵染率为0.62%。经扩繁鉴定,两个菌株为THJT,另两个为PHJT。用小麦叶锈菌特异性标记检测,4个菌株均为小麦叶锈菌。用EST-6检测张北展枝唐松草锈孢子480个,小麦叶锈菌检出率为7.5%,从而推测展枝唐松草可能为小麦叶锈菌转主寄主。