小麥條銹病菌源基地生態治理技術研究與應用

小麥條銹病是制約小麥安全生產的重要生物災害。隴南等地是我國小麥條銹病最重要的越夏區和東部廣大麥區秋苗發病的主要菌源基地。自2001年以來,針對我國小麥條銹病連年流行成災的嚴峻形勢以及菌源基地病菌致病性變異和品種抗病性“喪失”等突出問題,采用生態病理學原理和方法,對我國小麥條銹病菌源區范圍及其作用、病菌致病性變異、品種抗病基因遺傳、作物適應性以及生態防控技術等進行了系統調查和試驗研究,取得了重要進展。

1 主要內容與創新點

發現隴南小麥條銹病菌源區范圍顯著擴大,由過去的20萬hm2擴大到近34萬hm2,并向高海拔地區(海拔2 080 m)發展,海拔1 500～1 800 m地帶是小麥條銹病的核心菌源區,自生麥苗提供有效菌源的時間為8月下旬至9月上旬,秋苗提供有效菌源的時間為10月中旬至12月下旬。根據隴南菌源基地秋季菌源數量與全國小麥條銹病發生流行之關系,建立了小麥條銹病大區流行早期異地測報技術體系。

完成了3 894份小麥條銹病標樣的毒性鑒定分析,查明了優勢小種類型、消長動態及其對我國小麥主要生產品種致病性特點,在國際上首次發現小麥條銹菌存在遺傳重組現象以及對抗病基因Yr24/Yr26有毒力的新致病類型V26。研發出小麥條銹病分子診斷檢測技術,可檢測潛伏期的小麥條銹病害。

鑒定評價了3 268份小麥品種資源的抗條銹病性,篩選出優良抗病資源1 573份,查明了 224個小麥品種(系)攜帶的抗條銹病基因狀況及其遺傳特點,發現抗性譜互補的主效基因和微效基因重組產生“基因集團效應”,可有效延緩品種的抗病性“喪失”。在小麥D染色體組和AB染色體組上發現抗銹性抑制基因,不僅對抗銹基因具有?；种谱饔?而且還表現出對銹菌生理小種的?；?。制備出與Yr1、Yr2、Y r5 、Yr7 、Yr8 、Y r9 、Y r10 、YrSp、Y rVir1 、Y rK y2 、YrJu4 和Y rV23等12個抗條銹病基因共分離或緊密連鎖的分子標記,其中大多為國際上首次報道或與目的基因距離最近,這為分子標記輔助育種和基因克隆奠定了基礎。

采用傳統雜交育種與分子標記輔助選擇方法,成功培育出中植 1號(Yr9、YrC591)、中植2 號(Yr5、Yr10、YrC591)、隴鑒9383(Yr10)等10個抗病高產小麥品種,通過新品種審定;創制出85份農藝性狀較好且抗病基因明確的高代品系,提供給全國82家育種單位利用,共培育出71個小麥新品系參加產量比較試驗和9個抗病新品種通過審定。

在小麥條銹病核心菌源區引進和試種10多種高經濟效益作物,研發出高壟低畦覆膜蔬菜、地膜馬鈴薯等配套栽培技術。研究提出基因布局、停麥改種、適期晚種、小麥混種、作物間套種以及自生麥苗防除等生態防病技術,并與藥劑拌種等其他關鍵防治技術進行集成、組裝和配套,創造性地構建了以生物多樣性利用為核心,以生態抗災、生物控害、化學減災為目標的小麥條銹病菌源基地生態治理技術體系,即“兩種(zhǒng)兩種(zhòng)”技術體系。

發表研究論文85篇,其中 SCI源刊物10篇,制定農業行業標準1項,申請獲得國家授權和公開發明專利各1項。農業部組織的成果鑒定認為,該項目總體研究達到國際先進水平,在小麥條銹病菌源區勘界、病害異地測報和生態治理技術體系應用和成效等方面處于國際領先地位。

2007-2009年間在隴南小麥條銹病菌源基地累計推廣應用40萬hm2,防病效果達到85%以上,增收節支15.42億元,同時壓低了全國小麥條銹病的發生面積和流行程度,保產降耗效益達42.8億元。該項成果對植物生態病理學科發展和國家小麥條銹病防控決策提供了重要的科學依據和技術支撐,其研究經驗和方法亦為國際上研究其他氣傳病害提供了重要借鑒和參考,經濟、社會和生態效益極其顯著。

2 主要完成單位

中國農業科學院植物保護研究所、甘肅省農業科學院植物保護研究所、甘肅省植保植檢站、全國農業技術推廣服務中心、甘肅省農業科學院小麥研究所、甘肅省天水市農業科學研究所。

3 主要完成人

陳萬權、徐世昌、金社林、蒲崇建、趙中華、周祥椿、宋建榮、吳立人、姜玉英、曹世勤、張秋萍、劉太國、張耀輝、段霞瑜。

4 獲獎情況

2010年獲中國植物保護學會科學技術獎一等獎。

5 代表性論著

[1]陳萬權,劉太國,陳巨蓮,等.小麥抗病蟲性評價技術規范,第1部分：小麥抗條銹病評價技術規范[S].中華人民共和國農業行業標準(NY/T 1443.1-2007),2007.

[2]陳萬權,徐世昌,吳立人.中國小麥條銹病流行體系與持續治理研究回顧與展望[J].中國農業科學,2007,40(增刊 1)：177-183.

[3]Chen Wanquan,Wu Liren,Liu Taiguo,et al.Pathotype dynamics,diversity and virulence evolution in Pucciniastriiformis f.sp.tritici,the causal agent of wheat stripe(yellow)rust in China from 2003 to 2007[J].Plant Disease,2009,93：1093-1101.

[4]Cao Lihua,Xu Shichang,Lin Ruiming,et al.Early molecular diagnosis and detection of Puccinia striiformis f.sp.tritici in China[J].Letters in Applied Microbiology,2008,46：501-506.

[5]Duan Xiayu,Tellier A,Wan Anmin,et al.Puccinia striiformis f.sp.tritici presents high diversity and recombination in the over-summering zone of Gansu-China[J].Mycologia,2009,DOI：10.3852/08-098.