云南咖啡锈菌小种鉴定

白学慧 VMP VáRZEA 郭铁英 MC SILVA 张洪波 李锦红

摘 要 为明确云南咖啡锈菌小种类型，采用国际通用的19个咖啡锈菌生理小种鉴定寄主，利用人工接种鉴定的方法，对采自云南咖啡主产区12县（市）的51份咖啡锈菌进行鉴定，鉴定出9个小种，分别为VIII（v2，3，5）、XXXIII（v5，7 or v5，7，9）、XXXIV（v2，5，7 or v2，5，7，9）、XXXVII（v2，5，6，7，9）、XLI（v2，5，8）、XLII（v2，5，7，8 or v2，5，7，8，9）、New race（v2，5，6，7）、New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9），这9个小种均为国内首次鉴定，其中小种XXXIII、XXXIV、New race（v2，5，6，7）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9）、New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、XLI和XLII均侵染Catimor7963，小种XXXVII侵染CatimorT5175。

关键词 咖啡锈菌；小种；小种鉴定；云南

中图分类号 S435.712 文献标识码 A

Abstract In this study， a survey of physiological races of H. vastatrix was carried out on 51 coffee leaf rust samples from genotypes of Coffea arabica that are cultivated in Yunnans main production areas. Based on the infection pattern in a series of differentiating coffee tree clones， VIII （v2，3，5）、XXXIII （v5，7 or v5，7，9）、XXXIV （v2，5，7 or v2，5，7，9）、XXXVII （v2，5，6，7，9）、XLI （v2，5，8）、XLII （v2，5，7，8 or v2，5，7，8，9）、New race （v2，5，6，7）、New race （v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race （v1，5，7 or v1，5，7，9） were characterised. All the nine races were domestically reported for the first time，of which XXXIII， XXXIV， XXXVII， New race （v2，5，6，7）， New race （v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）， New race （v1，5，7 or v1，5，7，9）， XLI and XLII were associated under field conditions with infection of Catimor derivatives.

Keywords Hemileia vastatrix； races； identification races； Yunnan

DOI 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.09.018

咖啡（Coffea arabica）是云南省重要的高原特色经济作物，至2015年全省咖啡种植面积达12.33万hm2，产量达12万t，种植面积和产量均占全国的99%，农业产值达21.4亿元。由咖啡驼孢锈菌（Hemileia vastatrix Berk.&Br.）引起的咖啡锈病是咖啡生产中最重要的病害，在世界各主要咖啡产区均有不同程度发生，并以其流行猛烈、传播迅速、损失惨重而著称[1]，在不施用农药控制的情况下每年造成咖啡的產量损失可达30%[2]，是咖啡高产、稳产的主要生物限制因子。种植抗病品种是控制该病经济、有效、易行和环境可接受的措施。而研究并掌握病原菌的致病力分化或小种的分化情况是开展抗病育种的前提和基础。近几十年来，国外就咖啡锈菌的生理分化等方面做了大量研究。1932年印度学者Mayne首次发现咖啡锈菌存在小种分化现象[3]。1955年美国与葡萄牙合作建立国际咖啡锈病研究中心（International Coffee Rust Centre，CIFC）[4]。CIFC收集了世界各咖啡生产国存在或选育出的主要咖啡种质，并根据种质对锈菌小种的感、抗病反应，分为40个咖啡生理种群，并用来作为锈菌小种的鉴别寄主谱，分别用希腊数字和阿拉伯数字表示。使咖啡锈菌小种的研究国际化和统一化。此后，世界上从事咖啡小种研究的国家均与CIFC合作进行小种鉴定[5]。至2012年全世界已发现咖啡锈菌小种49个[6]，分别用罗马数字I、II、III……等表示[7]。据Bettencourt等[8]1985年报道，目前发现咖啡种群有抗病基因9个，用SH1，SH2，SH3，SH4，SH5，SH6，SH7，SH8，SH9表示，锈菌小种的毒力基因也有9个，用v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7、v8、v9表示，且小种的毒性基因与咖啡种群的抗病基因对应。2005年Van der Vossen[9]报道由于世界不同咖啡种植区新的锈菌小种不断出现，咖啡抗锈基因SH1-9已经被陆续攻克。关于我国云南咖啡锈菌小种的相关研究，目前仅见陈振佳[3]1998年报道，云南存在I（v2，5），II（v5），XV（v4，5）和XXIV（v2，4，5）4个小种。

本研究采用国际通用的19个咖啡锈菌小种鉴别寄主，利用人工接种鉴定的方法，对2011- 2015年采自云南咖啡主产区的咖啡锈菌进行小种鉴定，为今后云南咖啡锈病的防控以及抗锈品种的选育、引进及合理布局提供依据，促进云南咖啡产业的持续发展。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌株来源 咖啡锈菌菌株样本主要采自云南的芒市、泸水县、隆阳区、普文县、思茅区、勐腊县、景洪市、瑞丽市、耿马县、沧源县、澜沧县、江城县12个县（市）的生产品种上，共计51份。其中2011年11份；2012年7份；2013年7份；2015年26份。样本采集地点和咖啡品种信息详见表1和图1。

1.1.2 鉴别寄主 使用的鉴别寄主有19个，其中小粒种咖啡（Coffea arabica）或四倍体杂交咖啡（Tetrapliod interspecific hybrids）共15个。二倍体咖啡（Coffea spp.）共4个，包括中粒种（C. robusta或C. canephora）和埃塞尔萨种（C. excelsa）咖啡等种质。详见表2。

1.2 鉴定方法

鉴定在云南省德宏热带农业科学研究所咖啡课题组温室进行，菌株的保存、繁殖和鉴定方法参照陈振佳[3]描述的方法进行。

1.3 抗病性分级标准

按照葡萄牙国际咖啡锈病研究中心（CIFC）对品种抗病性鉴定的病情分级标准[10]，即按0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十级划分，其划分标准见表 3，其中0级为免疫（I）、1～3级为高抗型（R）、4和5为中抗型（MR）、6和7为中感型（MS）、8和9感病型（S）。

2 结果与分析

2.1 云南咖啡锈菌小种类型及地理分布

根据咖啡锈菌小种的抗感反应，鉴定出9个小种（表4），分别为VIII（v2，3，5）、XXXIII（v5，7 or v5，7，9）、XXXIV（v2，5，7 or v2，5，7，9）、XXXVII（v2， 5，6，7，9）、XLI（v2，5，8）、XLII（v2，5，7，8 or v2，5，7，8，9）、New race（v2，5，6，7）、New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9）。其中云南德宏植区有5个，分别是VIII、XXXIII、XXXIV、XLI和XLII号小种；怒江植区3个，分别是New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9）和XXXIII号小种；普洱植区2个，是XXXIV和XXXVII号小种；临沧植区有2个，是New race（v2，5，6，7）和XXXIV号小种；保山植区2个，是XXXIV和VIII号小种；西双版纳植区2个，是XXXIV和XXXVII号小种（表1，表5）。

2.2 云南咖啡锈菌小种的频率、毒力基因

本研究中，云南咖啡锈菌小种中XXXIV号为优势小种，占样本的54.91%，XXXIII、XXXVII、VIII、XLI分别占样本的15.68%、11.76%、5.88%和3.93%，XLII、New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9）、New race（v2，5，6，7）各种1.96%。其中XXXIV、XXXIII、New race（v2，5，6，7）、New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9）、XLI和XLII号小种侵染的咖啡品种为Catimor7963，XXXVII号小种侵染的咖啡品种为Catimor T5175，VIII号小种侵染的咖啡品种为S.288（表5）。从51份标样鉴定结果看，云南咖啡锈菌所包含的毒力基因有v1、v2、v3、v5、v6、v7、v8、v9，与1998年陈振佳[3]报道增加的毒力基因有v1、v3、v6、v7、v8、v9，而毒力基因v4在本研究中没有发现。

3 讨论

咖啡锈病是世界上最重要的气传真菌病害之一，种植抗锈病品种是控制该病害发生最为经济有效的措施[11]。研究并掌握病原菌致病力分化或小种的分化情况是开展咖啡抗病育种的前提和基础。近几十年来国外对咖啡锈菌小种分化方面进行了大量的研究，其中印度是世界上咖啡锈菌小种多样性最丰富的国家，1975年为13个，到1995年开始增加到23个，至2005年增加到37个[12]。Capucho等[13]报道，至2012年巴西咖啡锈菌有17个小种出现。在坦桑尼亚1975年报道咖啡锈菌小种有7个，2006—2007年新增2个小种，2009年又增加5个新的小种，2013年出现7个新的小种[14]。Gichuru等[6]报道，至2012年肯尼亚共出现12个小种。关于我国云南咖啡锈菌小种的相关研究，目前仅见陈振佳[3]1998年的报道，云南存在I（v2，5），II（v5），XV（v4，5）和XXIV（v2，4，5）4个小种。此后，云南咖啡各个植区锈菌小种组成和小种变异情况一直未见报道，从而导致云南咖啡抗锈病育种工作处于被动的局面。本研究初步明确了云南咖啡锈菌小种的类型和分布特点，对今后云南咖啡抗锈品种的选育、引进和合理布局有一定的指导作用，同时为本地区咖啡锈菌毒力基因的变化动态和抗锈基因抗性丧失预测奠定了基础。本研究鉴别寄主由国外专家惠赠，并且鉴别寄主中的多数材料需扦插繁育，所以本研究鉴定咖啡锈菌样本数量有限。为彻底明确云南各咖啡植区的锈菌小种类型及变异情况，今后需进一步扩繁鉴定寄主以对云南咖啡锈菌小种进行更为深入监测和锈菌群体遗传多样性研究。

Catimor类品种是利用HDT（Hibrido de Timor）作为锈病抗源选育的系列品种[14]，XXXIII（v5， 7 or v5， 7， 9）、XXXIV（v2， 5， 7 or v2， 5， 7， 9）、XXXVII（v2， 5， 6， 7， 8， 9）、XXXIX（v2， 4， 5， 6， 7， 8， 9）等生理小种的出现，使Catimor类部分品种先后在印度、巴西、肯尼亚、坦桑尼亚、泰国、印尼、菲律宾、哥伦比亚等咖啡种植国丧失了抗锈性[6，13-15]。我国于1988年引进Catimor 7963，1995年鑒定后进行推广种植，目前在云南种植面积达6.67万hm2，本次研究发现在云南侵染Catimor 7963的锈菌小种有XXXIII（v5，7 or v5，7，9）、XXXIV（v2，5，7 or v2，5，7，9）、XLI（v2，5，8）、XLII（v2， 5，7，8 or v2，5，7，8， 9）、New race（v2，5，6，7）、New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9）等7个，标志着云南咖啡锈菌群体结构发生了变异，应引起育种和推广部门的高度重视，进一步加快咖啡抗锈病基因的挖掘和抗源材料的筛选利用，提高生产品种抗锈基因的丰富度和抗性的多元化。Várzea等[16]2005年报道咖啡锈菌新小种产生的机制可能是锈菌自身的变异，Robinson[17]、Vand?er?plank[18]、Eskes[19]1983年报道病原菌小种的形成、分布与该地区栽培品种的抗病基因相关，新小种是以克服品种抗病性而形成的。本研究发现在云南侵染Catimor 7963的小种有7个，这些小种的形成是该品种在种植过程中抗性分化造成的还是病菌在不同生态环境条件下自身变异引起的，需进一步研究证实。

本次研究发现New race （v2，5，6，7）能侵染鉴别寄主63/1（SH5）、32/1（SH2，5）、1343/269（SH6）、7963/ 117（SH5，7or 5，7，9）而不能侵染鉴别寄主H419/ 20（SH5，6，9）和H420/10（SH5，6，7，9）说明该小种含有的毒力基因为v2，5，6，7不含有毒力基因v9，进而推知鉴别寄主7963/117含有的抗病基因应该为SH5，7并不含有SH9，关于该发现已与CIFC专家进行交流，并在今后共同验证。

4 结论

本研究采用国际通用的19份咖啡锈菌小种鉴定寄主，利用人工接种鉴定的方法，对来自云南咖啡主产区12县（市）的51份咖啡锈菌样本进行了鉴定，鉴定出咖啡锈菌小种9个，分别为VIII（v2，3，5）、XXXIII（v5，7 or v5，7，9）、XXXIV（v2，5， 7 or v2，5，7，9）、XXXVII（v2，5，6，7，9）、New race（v1，2，5，7 or v1，2，5，7，9）、New race（v1，5，7 or v1，5，7，9）、New race（v2，5，6，7）、XLI（v2，5，8）和XLII（v2，5，7，8 or v2，5，7，8，9）号小种，其中XXXIV为优势小种，占测试样本的54.91%。这9个小种均为本地区首次报道。

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