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项目年度编号
2400160251
中图分类号
S512.1
成果公布年份
2024
成果简介
1、课题来源与背景：课题来源于国家自然基金委。小麦条锈病（Puccinia striiformis f.sp. tritici）是小麦上最重要的病害之一。利用抗病品种是防治该病害最经济、有效、且环境可接受的有效措施。新毒性小种不断产生并成为优势小种，是造成历次大面积推广种植品种抗锈性“丧失”，并导致病害大流行的根本原因。因此对新菌系的系统监测及流行趋势的科学评价，对抗锈预见性育种，科学指导品种布局及病害持续治理具有重要的理论和实际意义。
2、研究目的与意义：小麦条锈菌新毒性小种不断产生并成为优势小种，是造成历次小麦生产上大面积推广种植品种抗锈性“丧失”，并导致病害大流行的根本原因。甘肃陇南麦区是中国小麦条锈病的常发易变区，是条锈菌新小种的策源地，中国诸多的条锈菌新生理小种，都是从该地发生发展并逐步开始流行起来的。西北农业大学康振生院士团队发现的小麦条锈菌转主寄主小檗上能完成有性生殖是条锈菌变异的主要途径。监测甘肃小麦条锈菌新毒性菌系的出现并对其毒性进行科学评价，对于超前预测新小种在未来病害发展中的作用，进行抗锈预见性育种，科学指导抗病品种合理布局及病害持续治理具有重要的理论和实际意义。然而，并非所有新菌系都能发展为流行小种，能否成为优势小种与病菌自身的毒力、致病范围、寄生适合度及推广种植品种抗病性、哺育面积等等有密切关系，能克服品种抗性并对品种有较高适合度者，受到良好哺育才可发展成为流行小种。中国小麦条锈菌研究紧密结合生产实际，密切跟踪主要抗源抗性变化动态，历史上已成功地对CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、CYR34进行了流行预测研究，科学、有效地指导了中国小麦抗病育种及条锈病治理，在小麦生产上发挥了重要的作用，极大地延缓了小种变异速度，延长了品种使用年限，为小麦生产挽回了巨大的损失。然而，抗源材料的过度利用或其衍生材料的大面积推广种植，将加速条锈病菌定向选择导致抗病基因抗性丧失，从而有利于产生新的毒性小种。甘肃2017年在无性及有性菌系中监测到感染中国重要抗源中四的新菌系，其中ZS-1、ZS-18、ZS-52是ZS致病类群中的主要代表类型。项目的实施，对评价新菌系ZS菌系在未来条锈菌毒性小种组成结构中的变化、有性生殖对条锈菌变异的作用及对含有中四血缘的品种推广及条锈病持续控制、对确保小麦持续安全生产具有重要的理论和实际意义。
3、主要论点与论据：品种抗锈性丧失的关键因素是新毒性小种的产生导致的。主要原因一是小檗上能完成有性生殖，是条锈菌变异的主要途径；二是2017年在无性及有性菌系中监测到感染中国重要抗源中四的新菌系，其中ZS-1、ZS-18、ZS-52是ZS致病类群中的主要代表类型；三是对品种抗锈性跟踪调查结果显示，许多主载品种丧失抗锈性。贵农致病菌系已使生产上90%的品种丧失抗锈性，也使许多贵农、92R的后代材料未出圃而遭淘汰。新菌系产生给小麦生产及抗锈育种带来了不可估量的损失。
4、创见与创新：（1）2017-2022年对2359份小麦条锈菌标样（无性）变异监测发现：ZS菌系已由2017年第四位10.50%上升到2018年13.85%、2019年的22..78%、2020年的7.56成为第三位致病类群，2021频率下降明显仅0.22%，2022年又上升到7.37%居第三位。ZS-1是主要致病类型频率消长在0.4%-7.34%之间。2017-2022年对861份有性菌系监测发现：ZS菌系消长频率为18.75%、12.50%、8.02%、6.36%、2.79%，到2022年达到22.66%，ZS-1、ZS-18两主要类型总频率波动在0.53%-8.37%。（2）通过对145份无性、有性单孢及分离纯化菌系进行研究，发现ZS菌致病性稳定较贵农菌系差，ZS-1、ZS-18、ZS-52是中四致病类群中主要代表类型，含有CYR34、CYR32、CYR33号所不具备的Yrzhong4毒性基因，ZS-1是毒性最强的小种类型。3、2017-2021年对2048份小麦生产品种、后备品系、抗源材料进行致病性测定发现：ZS菌系2017-2021年致病率逐年提高17.80%、20.46%、21.77%、36.52%、55.63%，ZS有性菌系致病力更强2021年达60.19%。ZS菌系对小麦安全生产威胁大。4、2022年对76份甘肃重要生产品种进行苗期、成株期寄生适合度测定，有性菌系寄生适合度高、繁殖扩展能力强。5、哺育品种布局分析发现以ZS-1、ZS-18为主的中四致病类群的消长使得生产上许多品种继CYR34后再一次丧失抗锈性，生产上及后备品系中抗病及免疫的只有极少数，品种布局将面临再一次大的更替。
5、社会经济效益，存在的问题：ZS致病类群是近年来新优势类群，该项目通过对小麦条锈菌无性、有性群体毒性结构的系统监测，发现ZS致病类群在小麦及转主寄主上均有分布，有性菌系中新ZS菌比率和涉及类型较多，ZS-1、ZS-18、ZS-52是ZS-G(甘肃中四的简称)中是主要关注的致病类型。对ZS致病菌进一步分离纯化研究尚需继续进行，感中四的菌各致病类型间致病特性差异大，对洛夫林13、洛夫林10、抗引655、尤皮Ⅱ号、Hybrid46、贵农22等重要鉴别寄主毒力不同，对T. spelta album（Yr-5）无毒力，但ZS菌系对贵农22、Hybird46、水源、洛类及92R、Moro血缘品种具有联合毒性，其潜在影响不可忽视。对新抗源材料需不断挖掘，以保证抗锈育种具有源源不断的抗源，为锈病长期治理提供强有力的技术支撑。
完成单位
甘肃省农业科学院植物保护研究所
完成人
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