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为明确我国小麦叶锈菌的流行小种和抗叶锈病基因在我国的有效性,2016年4月到6月在我国的西南冬麦区、长江中下游冬麦区、黄淮冬麦区、北部冬麦区和西北春麦区采集和收集了1725份小麦叶锈菌标样,经繁殖获得927株小麦叶锈菌菌株。利用国际上通用的16个小麦叶锈菌鉴别寄主和25个小麦近等(单)基因系及已知Lr基因的小麦品种,对927株小麦叶锈菌菌株进行苗期致病性鉴定。根据鉴定结果,利用小麦叶锈菌密码命名系统命名生理小种,同时对生理小种的出现频率和毒性基因的毒性频率进行统计分析。通过POPGENE32软件,计算不同麦区和不同省份小麦叶锈菌群体的遗传距离和遗传相似系数;根据小麦叶锈菌群体的遗传距离,通过MEGAversion6软件中的UPGMA方法对小麦叶锈菌群体进行聚类分析。结果如下:
2016年共监测到82个生理小种,优势生理小种为THTT、PHTT、THJT、THKT、THST、PHJT、PHST,出现的频率分别为27.5%、14.6%、10.2%、6.9%、4.7%、4.4%、2.6%。北部冬麦区的51个菌株划分为19个生理小种,优势生理小种为PHTT(23.5%)、THKT(15.7%)、THTT(11.8%)。黄淮冬麦区676个菌株划分为63个生理小种,生理小种THTT(30.5%)、PHTT(12.4%)、THJT(11.8%)、THKT(7.2%)在该麦区普遍存在。长江中下游冬麦区的104个菌株划分为27个生理小种,优势生理小种为THTT、THJT、THST、PHTT,出现频率分别为22.1%、11.5%、8.7%、8.7%。西南冬麦区的91个菌株划分为30个生理小种,其中优势小种为PHTT(33.0%)和THTT(20.9%)。西北春麦区的5个菌株鉴定为4个生理小种,生理小种SHTT出现2次,KHTT、THTT和SHFT均出现了1次。所测菌株按省份划分,发现13个省、市、自治区小麦叶锈菌生理小种出现的种类及频率不同,优势生理小种的种类也存在差异。
目前,抗叶锈病基因Lr9、Lr19、Lr24、Lr25、Lr28、Lr29、Lr38、Lr41、Lr42、Lr45、Lr47、Lr51和Lr53在我国5个麦区和13个省、市、自治区的有效性为80.0%~100.0%;抗叶锈病基因Lr1、Lr2c、Lr10、Lr14a、Lr14b、Lr16、Lr17、Lr18、Lr21、Lr26、Lr32、Lr33、Lr50和LrB在13个省、市、自治区和5个麦区的有效性为0.0%~30.0%;Lr2a、Lr2b、Lr3、Lr3bg、Lr3ka、Lr11、Lr10,27+31、Lr15、Lr20、Lr23、Lr30、Lr33+34、Lr36和Lr44在13个省、市、自治区和5个麦区间有效性存在差异,有效性为0.0%~100.0%。
聚类分析发现,5个麦区在遗传距离0.0208处聚为两组,黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和北部冬麦区聚为一组,西北春麦区单独聚为一组。13个省、市、自治区群体在遗传距离0.0219处聚为2组,河北省、甘肃省、天津市和宁夏自治区聚为一组,其它9个省聚为一组。在遗传距离0.0123处9个省聚为四组,江苏、山东、安徽和河南省聚为一组,贵州和四川省聚为一组,山西单独为一组,陕西和湖北省聚为一组。结果表明小麦叶锈菌群体毒性与地理来源存在一定的相关性,各群体间遗传相似性较高。
2016年共监测到82个生理小种,优势生理小种为THTT、PHTT、THJT、THKT、THST、PHJT、PHST,出现的频率分别为27.5%、14.6%、10.2%、6.9%、4.7%、4.4%、2.6%。北部冬麦区的51个菌株划分为19个生理小种,优势生理小种为PHTT(23.5%)、THKT(15.7%)、THTT(11.8%)。黄淮冬麦区676个菌株划分为63个生理小种,生理小种THTT(30.5%)、PHTT(12.4%)、THJT(11.8%)、THKT(7.2%)在该麦区普遍存在。长江中下游冬麦区的104个菌株划分为27个生理小种,优势生理小种为THTT、THJT、THST、PHTT,出现频率分别为22.1%、11.5%、8.7%、8.7%。西南冬麦区的91个菌株划分为30个生理小种,其中优势小种为PHTT(33.0%)和THTT(20.9%)。西北春麦区的5个菌株鉴定为4个生理小种,生理小种SHTT出现2次,KHTT、THTT和SHFT均出现了1次。所测菌株按省份划分,发现13个省、市、自治区小麦叶锈菌生理小种出现的种类及频率不同,优势生理小种的种类也存在差异。
目前,抗叶锈病基因Lr9、Lr19、Lr24、Lr25、Lr28、Lr29、Lr38、Lr41、Lr42、Lr45、Lr47、Lr51和Lr53在我国5个麦区和13个省、市、自治区的有效性为80.0%~100.0%;抗叶锈病基因Lr1、Lr2c、Lr10、Lr14a、Lr14b、Lr16、Lr17、Lr18、Lr21、Lr26、Lr32、Lr33、Lr50和LrB在13个省、市、自治区和5个麦区的有效性为0.0%~30.0%;Lr2a、Lr2b、Lr3、Lr3bg、Lr3ka、Lr11、Lr10,27+31、Lr15、Lr20、Lr23、Lr30、Lr33+34、Lr36和Lr44在13个省、市、自治区和5个麦区间有效性存在差异,有效性为0.0%~100.0%。
聚类分析发现,5个麦区在遗传距离0.0208处聚为两组,黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区、西南冬麦区和北部冬麦区聚为一组,西北春麦区单独聚为一组。13个省、市、自治区群体在遗传距离0.0219处聚为2组,河北省、甘肃省、天津市和宁夏自治区聚为一组,其它9个省聚为一组。在遗传距离0.0123处9个省聚为四组,江苏、山东、安徽和河南省聚为一组,贵州和四川省聚为一组,山西单独为一组,陕西和湖北省聚为一组。结果表明小麦叶锈菌群体毒性与地理来源存在一定的相关性,各群体间遗传相似性较高。