陕西省小麦白粉菌群体的毒性监测和年度动态变化

刘伟 王振花 曹学仁

摘要 通过对陕西省近6年来的小麦白粉菌群体毒性监测结果表明，供试陕西省病菌群体对抗病基因Pm1c、Pm2、Pm4a、Pm4b、Pm4c、Pm5b、Pm12、Pm13、Pm16、Pm21、Pm24、Pm30、Pm35、Pm40、Pm46、Pm2+Mld、Pm2+6、Pm4+8和Pm4b+5b的毒性频率均低于30%，是当前的有效抗病基因（组合）；对抗病基因（组合）Pm1a、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3e、Pm3f、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm17、Pm19、Pm25和Pm1+2+9的毒性频率均高于70%，说明抗病性能较差，已不适合在育种和生产上使用。病菌群体对抗病基因Pm3d、Pm24、Pm35和Pm“XBD”毒性频率呈下降趋势，对Pm2、Pm4a、Pm4b、Pm5b、Pm2+6、Pm4+8、Pm4b+5b呈上升趋势，应加强对其重点监测。监测发现，病菌群体对抗病基因Pm12、Pm16、Pm21和Pm46的毒性频率为0，对Pm1c为0.63%，表明这几个基因是目前最为有效的抗病基因，应加快对其合理利用的步伐。

关键词 小麦白粉菌； 病菌监测； 群体毒性频率； 抗性基因； 抗病育种

中图分类号： S 435.121

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2018104

Abstract The virulence monitoring results ofBlumeria graminis f.sp.tritici population in Shaanxi Province in recent six years showed that the virulence frequencies of pathogen population to resistance genesPm1c，Pm2，Pm4a，Pm4b，Pm4c，Pm5b，Pm12，Pm13，Pm16，Pm21，Pm24，Pm30，Pm35，Pm40， Pm46，Pm2+Mld，Pm2+6，Pm4+8 andPm4b+5b were lower than 30%， indicating that these resistant genes were still effective. The virulence frequencies to the resistance genesPm1a，Pm3a，Pm3b，Pm3c， Pm3e，Pm3f，Pm5a，Pm6，Pm7，Pm8，Pm17，Pm19，Pm25 andPm1+2+9 reached above 70%， indicating these resistant genes were ineffective in Shaanxi Province.The virulence frequencies ofPm3d， Pm24， Pm35 and Pm“XBD” were on a downward trend in these years， while those ofPm2， Pm4a， Pm4b， Pm5b， Pm2+6， Pm4+8and Pm4b+5b were on the rising trend， thus the pathogen population virulence monitoring should deeply concerned these rising resistance genes. In particular， the virulence frequencies of Pm12，Pm16andPm21 were zero， andPm1cwas only 0.63%， indicating these resistance genes are the most effective mildew resistance sources at present， and we should strengthen their application in wheat breeding and production.

Key words Blumeria graminis f.sp.tritici； pathogen monitoring； population virulence frequency； resistant gene； wheat breeding

小麥白粉病是由专性寄生菌Blumeria graminis f.sp.tritici引起的气传性真菌病害，已成为我国小麦生产的重要病害之一，尽管化学农药对该病害可以进行有效防治，但目前最经济、安全和环保的途径是培育和推广抗病小麦品种。由于小麦白粉菌传播范围广、繁殖速度快、变异快、毒性强，且大面积长期种植单一抗病品种极易对病原菌群体造成选择压力，使其相应的病菌群体毒性频率上升，导致品种抗病性丧失。对小麦白粉菌群体毒性的动态变化监测可以对抗病基因进行有效评价，从而为抗病育种和品种布局提供依据。从20世纪80年代毒性分析的方法应用于我国小麦白粉病菌群体的毒性监测研究后，多年的监测结果表明我国主要的有效抗性基因为Pm4a、Pm4b、Pm5b、Pm12、Pm16、Pm21等，Pm1a、Pm3a、Pm3c、Pm8、Pm17等均已失效[1-5]，而且不同地区的小麦白粉病菌群体毒性也存在差异，如Pm2、Pm4a、Pm4b等在我国大部分麦区表现良好的抗性，但是在西南地区已丧失抗性[3]。

小麦白粉病现已成为陕西省广大麦区的重要常发性病害。据陕西省植保站统计，近年来陕西省小麦种植面积108万hm.2左右，最近三年（2015-2017年）白粉病的年发生面积一直保持在40万～50万hm.2。目前陕西省小麦白粉病菌毒性监测的报道相对较少，史亚千等[6]于2008年对陕西省的小麦白粉菌群体毒性进行了监测，本研究在此基础上，对2009、2010、2012、2013、2014和2016年陕西省小麦白粉菌群体毒性监测数据进行分析，进一步明确其群体的毒性结构以及年度动态变化，以期为陕西省小麦的抗病育种及抗性基因的合理利用和布局提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验用于小麦白粉菌毒性鉴定的39个含已知抗白粉病基因的鉴别寄主由中国农业科学院植物保护研究所小麦白粉病组提供，其中高感品种‘Chancellor和‘阿夫为对照。供试小麦白粉菌菌株采自2009、2010、2012、2013、2014和2016年（2011和2015年标样数量较少，未列在本文中）陕西省安康市旬阳县；汉中市汉台区、宁强县、城固县、略阳县；宝鸡市凤翔县、眉县、岐山县；渭南市临渭区、大荔县、富平县、蒲城县、澄城县、合阳县、华县、华阴县；咸阳市武功县、乾县、兴平市、三原县、秦都县；西安市阎良区、户县等陕西小麦主要产区。

1.2 试验方法

将39个含有已知抗白粉病基因的小麦品种播种于长宽高为36 cm×25 cm×10 cm的塑料方盒内，其中高感品种‘Chancellor和‘阿夫为对照，每个品种（系）播种6～8粒种子，盒子上方罩用铁丝架支撑的透明塑料袋以防小麦苗被外来菌源污染，并置于18～20℃的温室中培养。待小麦苗第一叶完全展开时，采用抖接法将提前扩繁好的新鲜小麦白粉菌菌株接种于方盆内的鉴别寄主叶片上，每套鉴别寄主接种一个小麦白粉菌菌株，培养8～10 d后进行病情调查，根据调查结果计算毒性频率。调查标准参照司权民等的“0～4”级调查方法[7]，记载第一叶片的反应型。其反应型为0～2型的菌株为无毒性菌株，3～4型菌株为有毒性菌株。

毒性频率=毒性菌株数/参试菌株数×100%。

2 结果与分析

6年的小麦白粉病菌毒性测定结果显示（表1），陕西省白粉病病菌群体对抗病基因（组合）Pm1c、Pm2、Pm4a、Pm4b、Pm4c、Pm5b、Pm12、Pm13、Pm16、Pm21、Pm24、Pm30、Pm35、Pm40、Pm46、Pm2+Mld、Pm2+6、Pm4+8和Pm4b+5b的平均毒性频率低于30%，其中对抗病基因Pm12、Pm16、Pm21和Pm46的毒性频率为0；病菌群体对抗病基因（组合）Pm3d、Pm34、Pm“XBD”和Pm5+6的毒性频率在30%～70%之间；对抗病基因（组合）Pm1a、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3e、Pm3f、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm17、Pm19、Pm25和Pm1+2+9的毒性频率均高于70%。

从年度变化动态可以看出，这些年来陕西省大部分基因的毒性频率年度变化不大，但病菌群体对Pm2、Pm3d、Pm4a、Pm4b、Pm5b、Pm13、Pm24、Pm35、Pm2+6、Pm4+8、Pm4b+5b和Pm“XBD”等的毒性频率在年度间有波动，其中对Pm3d、Pm24、Pm35和Pm“XBD”呈下降趋势，对抗病基因（组合）Pm2、Pm4a、Pm4b、Pm5b、Pm2+6、Pm4+8和Pm4b+5b呈上升趋势，特别是抗病基因Pm4a、Pm4b、Pm5b的毒性频率在2016年迅速上升，而且相应的抗病基因组合Pm4+8和Pm4b+5b毒性频率也呈快速上升趋势（图1）。

3 讨论

本研究通过对6年陕西省小麦白粉菌群体毒性进行监测，结果表明：Pm1c、Pm2、Pm4a、Pm4b、Pm4c、Pm5b、Pm12、Pm13、Pm16、Pm21、Pm24、Pm30、Pm35、Pm40、Pm46、Pm2+Mld、Pm2+6、Pm4+8和Pm4b+5b的毒性频率低于30%，其中对近年来新加的两个抗性基因Pm40和Pm46的毒性频率比较低，特别是对Pm46的毒性频率为0，说明这些基因是当前有效的抗病基因。对抗病基因Pm1a、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3e、Pm3f、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8、Pm17、Pm19、Pm25和Pm1+2+9的毒性频率均高于70%，说明这些基因抗小麦白粉病的性能较差，已不适合在陕西省小麦育种和生产上使用。

6年的监测发现，陕西省小麦白粉菌群体对Pm4a和Pm4b的平均毒性频率分别为21.43%和2053%，而且2016年监测发现其呈快速上升趋势，这两个基因的毒性频率在国内多数省（市）近年来已呈上升趋势[3]。李亚红等[8]、王振花[9]研究表明Pm4a和Pm4b的毒性频率在其他大部分省（市）已经高于50%，因此应加强对陕西省Pm4a和Pm4b基因的毒性监测，同时尽管Pm5b的平均毒性频率只有8.70%，但2016年毒性频率也呈快速上升趋势，也应引起重视。

韩龙萍[10]和王振花[9]分别对我国小麦主产区2013年和2014-2016年小麦白粉菌群体的毒性频率进行监测，结果显示近几年我国大部分小麦主产区的病菌群体对Pm2的毒性频率达30%以上，本研究发现陕西省小麦白粉菌群体对Pm2基因的平均毒性频率也已达22.45%，因此Pm2基因在陕西应该谨慎使用。

前人许多研究表明Pm1c、Pm12、Pm16、Pm21具有廣谱抗性，一直表现为高抗或免疫[11-13]，本监测结果中陕西省小麦白粉菌群体对Pm12，Pm16、Pm21和Pm46的毒性频率都为0，Pm1c也仅有0.63%，说明这几个基因是目前最为有效的抗病基因，应加强对其合理利用。

参考文献

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（责任编辑：杨明丽）