黃 瑾，黃苗苗，李亞凱，曹辛未，賈秋珍，張 勃，孫振宇，駱惠生，王曉明，曹世勤＊，金社林＊

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，蘭州 730070）

由專性寄生菌布氏白粉菌（Blumeriagraminisf.sp.tritici）引起的小麥白粉病是我國(guó)小麥生產(chǎn)上重要的真菌性氣傳病害。該病具有傳播距離遠(yuǎn)，發(fā)生面積廣的特點(diǎn)，目前已在全國(guó)20多個(gè)省市普遍發(fā)生，危害程度日趨嚴(yán)重［1-2］，也成為甘肅省小麥常發(fā)、重發(fā)性病害之一。特別是2000年以來，甘肅省小麥白粉病年均發(fā)生面積26.7 萬hm2以上［3］，2010年在甘肅隴南麥區(qū)再度猖獗流行危害，災(zāi)變態(tài)勢(shì)嚴(yán)峻［4］。

研究發(fā)現(xiàn)，培育和推廣抗病品種是防治小麥白粉病最經(jīng)濟(jì)、安全和有效的途徑，分析白粉病菌對(duì)已知抗病基因的毒性頻率，可以對(duì)毒性基因變化動(dòng)態(tài)及抗病基因的抗性喪失與否作出早期預(yù)測(cè)，從而及時(shí)為育種部門提供科學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)抗病育種及抗病品種的合理、有效利用?；诖耍P者在前人研究的基礎(chǔ)上，開展了甘肅省小麥白粉病菌毒性頻率及主要品種（系）抗病性分析，以期明確甘肅省白粉病菌毒性結(jié)構(gòu)和品種抗病性現(xiàn)狀，為超前預(yù)測(cè)抗病基因現(xiàn)狀、有效指導(dǎo)抗病育種及抗病品種的合理利用、持續(xù)控制小麥白粉病在甘肅省的發(fā)生流行提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

白粉病菌標(biāo)樣來源于甘肅省天水市甘谷縣、麥積區(qū)、秦州區(qū)，隴南市成縣、文縣，蘭州市榆中縣，臨夏州臨夏縣、康樂縣及陜西省漢中市勉縣、寧強(qiáng)縣、略陽(yáng)縣和山東省萊州市、青州市的大田、育種圃及國(guó)家區(qū)域試驗(yàn)田。

用于小麥白粉病菌毒性基因分析的29個(gè)已知基因載體品種‘Chancellor’（高感對(duì)照，Pm0）、‘Axminster／8Cc’（Pm1）、‘Ulka／8Cc’（Pm2）、‘Asosan／8Cc’（Pm3a）、‘Chul／8Cc’（Pm3b）、‘Sonora／8Cc’（Pm3c）、‘Kolibri’（Pm3d）、‘W150’（Pm3e）、‘Michigan Amber／8Cc’（Pm3f）、‘Khapli／8Cc’（Pm4a）、‘Armada’（Pm4b）、‘Hope／8Cc’（Pm5a）、‘Coker 747’（Pm6）、‘CI14189’（Pm7）、‘高加索’（Pm8）、‘R4A’（Pm13）、‘Brigand’（Pm16）、‘Amigo’（Pm17）、‘XX 186’（Pm19）、‘R43’（Pm21）、‘齒牙糙’（Pm24）、‘Am9／L953＊3’（Pm33）、‘Normandie’（Pm1＋Pm2＋Pm9）、‘Coker 983’（Pm5＋Pm6）、‘Mission’（Pm4b＋Pm5b）、‘Era’（PmEra）、‘Maris Huntsman’（Pm2＋Pm6）、‘白免3號(hào)’（Pm4＋Pm8）、‘小白冬麥’（PmXBD）及感病品種‘銘賢169’均由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所麥病組提供。

35份甘肅省及全國(guó)生產(chǎn)品種（系）由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所麥病組、甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所、甘肅省定西市旱作農(nóng)業(yè)科研推廣中心、四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所、四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院等單位提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌株保存及子囊孢子釋放

采用曹遠(yuǎn)銀等［6］的方法保存新鮮小麥白粉病病葉或閉囊殼。閉囊殼釋放采用向齊軍等［7］的方法進(jìn)行。標(biāo)樣繁殖采用魏松紅等［8］的方法進(jìn)行，置于花盆上的玻璃筒口套4層紗布，以防污染。存活后在無菌操作臺(tái)上分離單孢子堆，并在感病品種‘銘賢169’上繁殖。試驗(yàn)在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所麥病組溫室進(jìn)行，共得到91個(gè)純化的單孢子堆菌株。

1.2.2 小麥白粉病菌毒性基因頻率測(cè)定

將29個(gè)已知基因載體品種播種于直徑9cm 的小花盆內(nèi)，每盆播4個(gè)品種，每品種6～8粒，8盆為一套。待絕大多數(shù)品種第1片葉完全展開后，在超凈工作臺(tái)上用掃抹法分別接種各供試菌系。麥苗置于溫度為10～20 ℃的溫室中培養(yǎng)。接種后10～14 d，待感病對(duì)照品種充分發(fā)病后，按0、0；、1、2、3、4等6級(jí)標(biāo)準(zhǔn)記載第1片葉侵染型［9］，其中0～2級(jí)為抗?。≧），3～4級(jí)為感?。⊿）。感病則表示此菌株具有對(duì)該基因相對(duì)應(yīng)的毒性基因［10-12］。

1.2.3 苗期致病性測(cè)定

將35個(gè)供試生產(chǎn)品種按照1.2.2方法進(jìn)行播種、接種和抗病性評(píng)價(jià)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

毒性頻率（%）＝100×有毒菌株數(shù)／供試菌株數(shù)；

毒性頻率越高，表明該毒性基因分布越廣，其相對(duì)應(yīng)的抗性基因應(yīng)用價(jià)值越?。?3］。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘肅省小麥白粉菌毒性分析

利用91份小麥白粉病菌單孢菌系，對(duì)29個(gè)已知抗病基因品種（系）的毒性頻率測(cè)定結(jié)果表明（表1），V1、V2、V3a、V3b、V3c、V3d、V3e、V3f、V4a、V4b、V5a、V6、V7、V8、V19、V33、V5＋6、V4b＋5b、V4＋8、VEra的毒性頻率在70%以上，已廣泛存在于甘肅隴南及中部麥區(qū)，其相對(duì)應(yīng)的抗性基因Pm1、Pm2、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3d、Pm3e、Pm3f、Pm4a、Pm4b、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm19、Pm33、Pm5＋Pm6、Pm4b＋Pm5b、Pm4＋Pm8和PmEra抗性效能較差，在生產(chǎn)上已失去實(shí)用價(jià)值。V13、V16、V17、V21、V24、V1＋2＋9 和VXBD毒力頻率在40%以下，其對(duì)應(yīng)的抗性基因Pm13、Pm16、Pm17、Pm21、Pm24、Pm1＋Pm2＋Pm9和PmXBD對(duì)小麥白粉病的抗性較好，是今后一段時(shí)期應(yīng)用的重點(diǎn)。

表1 甘肅省小麥白粉菌毒性結(jié)構(gòu)分析Table 1 Analysis of virulent genes of Blumeria graminis f.sp.tritici in Gansu Province

2.2 小麥白粉病菌對(duì)主要生產(chǎn)品種（系）苗期毒性測(cè)定

從表2看出，供試小麥品種（系）苗期抗病性總體較差，僅有‘綿麥37’對(duì)所有供試菌系均表現(xiàn)免疫。小麥白粉病菌對(duì)‘川農(nóng)19’、‘內(nèi)麥836’、‘蘭天30’的毒性頻率在45%以下，表明這3 份材料抗病性相對(duì)較好；對(duì)其余31 份材料的毒性頻率均在50%以上，其中對(duì)‘定西40’、‘豫麥49’、‘隴春30’、‘臨麥34’、‘平安8號(hào)’、‘新麥26’、‘咸農(nóng)4號(hào)’、‘斯湯佩利’等8份材料的毒性頻率達(dá)到100%。16份甘肅小麥品種（系）中，僅有‘蘭天30’毒性頻率相對(duì)較低，其余毒性頻率均在50%以上，表明甘肅省小麥品種（系）總體抗白粉病性較低，在今后的抗病育種中，在加強(qiáng)抗條銹育種的基礎(chǔ)上，要加強(qiáng)抗白粉病品種的選育力度。

表2 甘肅省小麥白粉病菌對(duì)主要生產(chǎn)品種苗期的毒性頻率Table2 Analysis of virulence frequencies of Blumeria graminis f.sp.tritici to wheat cultivars at seedling stage

續(xù)表2 Table 2 （Continued）

3 結(jié)論與討論

自20世紀(jì)70年代以來，隨著Flor基因?qū)驅(qū)W說逐步被廣泛證實(shí)，國(guó)內(nèi)外對(duì)以小麥白粉菌為主的禾谷類白粉菌小種及其變化的研究轉(zhuǎn)移到白粉病菌毒性群體毒性結(jié)構(gòu)及其變化的研究上，開始通過對(duì)毒性基因的毒性頻率分析［5］，來解析病菌群體毒性結(jié)構(gòu)及其變化趨勢(shì)和對(duì)抗病基因喪失與否進(jìn)行早期預(yù)測(cè)［10］。近年來，隨著種植制度、栽培條件、溫濕度條件等因素的變化，小麥白粉病菌的群體毒性結(jié)構(gòu)也在逐步發(fā)生變化，引致部分品種抗病性逐步喪失并造成近年來小麥白粉病在甘肅省發(fā)生流行。如2010年及以前監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)（本課題組未發(fā)表資料），甘肅菌系對(duì)Pm4b、Pm2＋Pm6 的毒性頻率在20%以下，2013年供試菌系對(duì)兩基因（組合）的毒性頻率高達(dá)90%以上。原來抗病性較好的PmXBD、Pm4＋Pm8等的抗病性也逐漸下降，主要原因是其相對(duì)應(yīng)的毒性菌株逐年增多，毒性頻率逐步升高。初步對(duì)陜西省、山東省部分菌系毒性頻率分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)（本課題組未發(fā)表資料），部分抗性基因?qū)Σ煌鷳B(tài)區(qū)的菌系具有不同的抗性特點(diǎn)。如PmXBD，來自山東的菌系對(duì)其無毒性，來自陜西省和甘肅省的菌系對(duì)其毒性頻率較低；對(duì)Pm13，來自陜西省的菌系對(duì)其無毒性，山東、甘肅菌系對(duì)其毒性頻率分別為16.67%和6.9%，三省間差異較大，這也與前人研究結(jié)果一致［5，13-16］。

Pm21是目前我國(guó)已知抗白粉病基因中抗性譜最廣且最好利用的基因，其載體品種為‘南農(nóng)92R’系，具有綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良、適應(yīng)性廣、抗病性（條銹病和白粉病）突出、配合力強(qiáng)且較好利用的特點(diǎn)［17-18］，目前國(guó)內(nèi)已將其作為骨干親本，選育出多個(gè)抗病豐產(chǎn)新品種［19］，甘肅省選育出的品種主要有‘蘭天17號(hào)’、‘蘭天24號(hào)’、‘中梁29號(hào)’等。這些品種不僅抗白粉病性好，更為重要的是抗條銹性突出，豐產(chǎn)性和適應(yīng)性廣，目前已在甘肅隴南不同生態(tài)區(qū)廣泛種植。由此必將加速白粉病菌定向選擇的步伐，造成V21毒性頻率的迅速上升，已由2009年前的0上升為2013年的9.3%，這也與楊立軍等［14］的研究結(jié)果基本一致。

用已知抗病基因來測(cè)定當(dāng)?shù)氐亩拘曰蝾l率，有利于了解當(dāng)?shù)氐亩拘苑植己徒Y(jié)構(gòu)，掌握病原種群動(dòng)態(tài)的變化，提高了各地之間資料的可比性與交流，同時(shí)也有利于抗源選擇和利用。毒性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)品種中僅有‘綿麥37’對(duì)供試小麥白粉菌表現(xiàn)免疫，是當(dāng)前生產(chǎn)上不可多得的抗白粉病品種，在當(dāng)前抗白粉病品種嚴(yán)重不足的條件下，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行充分研究和利用。同時(shí)，應(yīng)加快挖掘抗小麥白粉病菌已知基因品種及抗源材料，同時(shí)有效利用其他抗病基因，以豐富抗病基因的多樣性類型，將會(huì)為甘肅省小麥白粉病的持續(xù)控制打下良好基礎(chǔ)。

［1］李迅，肖悅巖，劉萬才，等.小麥白粉病地理空間分布特征［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2002，29（1）：41-46.

［2］段雙科，李隨遠(yuǎn)，吳興元，等.陜西關(guān)中小麥白粉病流行區(qū)域與關(guān)鍵防治對(duì)策［J］.麥類作物學(xué)報(bào)，1998，18（6）：59-63.

［3］曹世勤，郭建國(guó)，駱惠生，等.甘肅小麥白粉病抗源材料的篩選及抗病基因庫(kù)的組建［J］.植物保護(hù)，2008，34（1）：49-52.

［4］曹世勤，駱惠生，金明安，等.2010年甘肅隴南麥區(qū)小麥白粉病發(fā)生特點(diǎn)及防控策略［J］.中國(guó)植保導(dǎo)刊，2011，31（11）：24-26.

［5］段霞瑜，盛寶欽，周益林，等.小麥白粉病菌生理小種的鑒定與病菌毒性的監(jiān)測(cè)［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，1998，25（1）：31-36.

［6］曹遠(yuǎn)銀，于基成，劉秋，等.小麥白粉病純化菌種保存方法［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2005，32（3）：271-274.

［7］向齊君，段霞瑜，盛定欽，等.小麥白粉病菌子囊孢子釋放和侵染實(shí)驗(yàn)［J］.植物保護(hù)，1995，21（2）：40-40.

［8］魏松紅，曹遠(yuǎn)銀，牟連曉.東北春麥區(qū)小麥白粉病菌生理小種鑒定及毒性基因分析［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2006，33（1）：27-31.

［9］盛寶欽.用反應(yīng)型記載小麥苗期白粉?。跩］.植物保護(hù)，1988，14（1）：49-49.

［10］Wolfe M S.Use of benzimidazole in the study of wheat powdery mildew［J］.Transactions of British Mycological Society，1963，46：620.

［11］Wolfe M S，Schwarzbach E.Patterns of race changes in powdery mildews［J］.Annual Review of Phytopathology，1978，16：159-180.

［12］司權(quán)民，張新心，段霞瑜，等.小麥白粉病菌生理小種鑒定［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1987，20（5）：64-70.

［13］史亞千，王保通，李強(qiáng)，等.陜西省小麥白粉菌毒性結(jié)構(gòu)及主栽小麥品種抗性基因的初步分析［J］.麥類作物學(xué)報(bào)，2009，29（4）：706-711.

［14］楊立軍，向禮波，曾凡松，等.湖北麥區(qū)小麥白粉病菌毒性結(jié)構(gòu)分析［J］.植物保護(hù)，2009，35（5）：76-79.

［15］李亞紅，曹麗華，周益林，等.2009-2010年河南省小麥白粉菌群體毒性及其遺傳多樣性分析［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2012，39（1）：31-38.

［16］遲文娟，曹遠(yuǎn)銀，朱桂清，等.2004-2005年北方部分麥區(qū)白粉病菌小種動(dòng)態(tài)及流行相關(guān)區(qū)品種抗性分析［J］.植物保護(hù)學(xué)報(bào)，2007，34（6）：567-572.

［17］齊莉莉，陳佩度，劉大鈞，等.小麥白粉病新抗源基因Pm21［J］.作物學(xué)報(bào)，1995，21（3）：257-262.

［18］Huang X Q，Hsam S L K，Zeller F J.Identification of powdery mildew resistance genes in common wheat（TriticumaestivumL.em.Thell.）.IX.Cultivars，land races and breeding lines grown in China［J］.Plant Breeding，1997，116：233-238.

［19］曹世勤，張勃，李明菊，等.甘肅省50個(gè)主要小麥品種（系）苗期抗條銹基因推導(dǎo)及成株期抗病性分析［J］.作物學(xué)報(bào)，2011，37（8）：1360-1370.