西藏青稞和小麥品種的條銹病抗性鑒定

杜志敏,范春捆,康振生,趙 杰

(1. 西北農林科技大學植物保護學院/旱區作物逆境生物學國家重點實驗室,陜西楊凌 712100; 2. 西藏自治區農牧科學院農業研究所,西藏拉薩 850000)

青稞(HordeumvulgareL. var.nudumHook. f.)和小麥(TriticumaestivumL.)不僅是西藏藏民的傳統主糧,也是當地重要的飼、釀作物,種植面積廣泛,占西藏作物總播種面積的80%,特別是青稞,在2 000～3 000 m海拔區域廣泛種植,甚至海拔4 750 m也有種植[1-2]。

大麥條銹病(barley stripe rust)和小麥條銹病(wheat stripe rust)分別由條形柄銹菌大麥?；?Pucciniastriiformisf. sp.hordei)和小麥?；?P.striiformisf. sp.tritici)引起,是西藏青稞與小麥生產重要的常發性病害[3-5]。在西藏,條銹病自2月底至10月中旬均可發生,5月至6月是發生高峰期[4]。條銹病危害青稞可引起減產5%左右,嚴重時可達30%～40%,甚至顆粒無收,危害小麥可造成減產20%～40%[3,6]。

西藏是我國小麥條銹病一個獨立的流行區,該區小麥條銹菌與其它主要流行區小麥條銹菌存在明顯的遺傳差異[7],該地區小麥條銹菌群體比其他主要條銹病流行區群體演化慢[9-10]。研究表明,西藏青稞、小麥條銹菌群體結構與優勢小種不斷更替[2, 8-10],有關小種監測信息的缺乏影響了該地區青稞、小麥品種的合理利用。

選育和利用抗病品種是防治條銹病最經濟、有效和環保的措施。但是,由于條銹菌不斷產生新小種,其中一些致病小種迅速發展并成為優勢小種,使品種抗條銹性喪失,嚴重威脅麥類作物生產的安全[11-13]。目前,抗源不足與品種單一是西藏青稞、小麥抗銹育種面臨的主要問題?？逛P材料的選擇與利用成為青稞、小麥抗條銹病的關鍵環節。有學者對西藏的一些小麥生產品種、保存品種與區試材料[14-15]以及青稞種質[1,16]進行了抗條銹病鑒定,明確了其抗銹性。本研究選取抗條銹性尚不明確的41個青稞、小麥品種,對其利用當前條銹菌優勢小種進行全育期、成株期抗條銹鑒定,以明確其抗條銹水平及抗性類型,為西藏青稞、小麥品種的合理使用及防治條銹病提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究供試的41個青稞、小麥品種由西藏自治區農牧科學院農業研究所院提供,其中青稞品種15個,小麥品種26個,具體名稱見表1。小麥品種銘賢169和青稞品種果洛由本實驗室提供,用作感病對照。供試條銹菌為西藏地區2019年小麥條銹菌優勢小種CYR32和CYR33、大麥條銹菌優勢菌系PSH1和PSH2,由本實驗室前期鑒定并提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 菌系繁殖

將各10～15粒的小麥品種銘賢169、青稞品種果洛播種于裝有培養基質(蒙肥生物科技有限公司,內蒙古)的方形培養盆 (7 cm×7 cm×8 cm)中,覆厚約1 cm土后置培養托盤內移至溫室,在托盤內澆足量水;待幼苗生長至二葉初期,用雙指(大拇指與食指)蘸去離子水自下而上輕輕磨擦葉片完成脫蠟;取5 mg夏孢子加入0.5 mL去離水中,用接種針攪勻,配制成夏孢子懸浮液;用接種針蘸取夏孢子懸浮液于小麥銘賢169葉片上,大麥條銹菌夏孢子接種于果洛葉片上;用手持噴霧器,在接種植株的斜上方(斜線距離約40 cm)噴霧2～3次;用潔凈透明隔離塑料筒分別罩住接種植株,移至接種箱(Percival, LT-36L, 美國)內,10 ℃、100%相對濕度條件下,黑暗保濕24 h后,移至溫室,溫度與光周期為13 ℃ 8 h黑暗/16 ℃ 16 h光照,光照強度為8 000～10 000 lx,培養至產孢;收集夏孢子立即使用或置于干燥器內保存備用。

1.2.2 苗期抗條銹病鑒定

每個品種取 10～15粒種子按1.2.1方法培養至二葉期;用0.03%(V/V)的吐溫-20水溶液噴霧至小麥幼苗葉片形成水膜;將夏孢子與滑石粉按1:20(V/V)的比例混勻后,用猴頭噴粉器沿四個方向均勻噴在幼苗葉面上,之后沿每個方向噴霧1～2次,移至保濕箱,按1.2.1方法保濕24 h;將接種植物移至溫室,按上述條件培養。接種后18～20 d,待感病對照充分發病,按0、0;、1、2、3、4共六級分級標準觀察并記錄,其中0～2級為免疫或抗病(resistant, R),3～4級為感病反應(susceptible, S)。

1.2.3 成株期鑒定

取每個品種7～10粒播種于圓形培養盆(直徑20 cm)內,待其生長至成株期接種,接種與培養方法同1.2.1。反應型分級同1.2.2方法。

2 結果與分析

2.1 苗期抗條銹性分析

由表1和表2可知,15個青稞品種中,僅喜馬拉21號對大麥條銹菌PSH1表現為抗病,其余14個品種對其表現為感病;有2個品種(藏青25號、喜馬拉21號)對大麥條銹菌PSH2表現免疫或高抗,其余13個品種對其表現為感病;15個品種均對小麥條銹菌CYR33與CYR32表現免疫或抗病。

表1 41個青稞、小麥品種的抗條銹性水平Table 1 Resistance of 41 barley and wheat varieties to Puccinia striiformis

表2 供試材料苗期、成株期抗病品種的數量與比例Table 2 Number and percentage of resistant varieties at seedling and adult stages

供試的26個小麥品種對大麥條銹菌菌系PSH1與PSH2均表現抗病。除5個品種(CIMMYT-34、科成麥5號、蘭天15號、山東7號、山東9號)對小麥條銹菌小種CYR33表現感病外,其余21個均對CYR33表現免疫或抗病。有4個品種(SC-6359、保麥2號、山東7號、山東9號)對小麥條銹菌小種CYR32表現感病,其余22個品種表現免疫或抗病;有19個品種對CYR33和CYR32均表現抗病,分別是Lupas、SC-370、SC-1120、SC-936、SC-2854、SC-2721、18冬J-70、18冬J-79、18冬大-26、SC-538、18冬1337-2、18冬1635-1、18冬糯麥J-72、蘭天42號、蘭航選121、蘭天26號、蘭天131號、蘭天132號和201410。

2.2 成株期抗條銹性分析

由表1和表2可知,供試的26個小麥品種均對大麥條銹菌PSH1與PSH2表現成株期抗病;有19個品種對CYR33和CYR32均表現為成株期抗病,占供試小麥的73.1%;21個品種對CYR33表現成株期免疫或抗病,占供試小麥的80.8%,CIMMITY-34、科成麥5號、蘭天15號、山東7號、山東9號對CYR33表現感病;有22個品種對CYR32表現成株期免疫或抗病,占供試小麥的84.6%,山東7號、山東9號52和108在成株期對該小種表現為感病。

供試的15個青稞品種中,僅喜馬拉21號對大麥條銹菌PSH1表現為成株期抗病,占供試青稞的6.7%,其余14個品種均表現為感病;有2個品種(藏青25號和喜馬拉21號)對PSH2表現成株期免疫或抗病,占供試青稞的13.3%,其余13個品種均表現為感病;喜馬拉21號對PSH1和PSH2均表現成株期抗病。所有15個青稞品種(藏青13、藏青148、藏青2000、藏青25、藏青311、藏青3179、藏青320、藏青690、藏青80、藏青85、喜馬拉19號-1、喜馬拉19號-2、喜馬拉21號、喜馬拉22號和喜馬拉42號)成株期對小麥條銹菌小種CYR33與CYR32均表現免疫或抗病。

綜上所述,1個青稞品種(喜馬拉21號)和24個小麥品種對大麥條銹菌菌系PSH1、PSH2苗期和成株期均表現抗病。15個青稞品種(藏青13、藏青148、藏青2000、藏青25、藏青311、藏青3179、藏青320、藏青690、藏青80、藏青85、喜馬拉19號-1、喜馬拉19號-2、喜馬拉21號、喜馬拉22號和喜馬拉42號)和19個小麥品種(Lupas、SC-370、SC-1120、SC-936、SC-2854、SC-2721、18冬J-70、18冬J-79、18冬大-26、SC-538、18冬1337-2、18冬1635-1、18冬糯麥J-72、蘭天42號、蘭航選121、蘭天26號、蘭天131號、蘭天132號和201410)對小麥條銹菌小種CYR33和CYR32具有苗期和成株期抗性。

3 討 論

西藏是條銹病多發地區,是中國小麥條銹病流行體系中相對獨立的流行區,小麥條銹菌可在當地越夏、越冬,完成病害周年循環[7,17]。20世紀80-90年代,王宗華和旺姆[18]在西藏林芝、米林、拉薩進行了四個年份的抗銹鑒定,篩選到了當時抗西藏條銹菌的小麥品種,如水源11(Suwon 11)、PKBL-16、錢保德、綿陽11、牛朱特等,分析了已知抗條銹病基因和小麥品種抗性變異情況與區域間條銹病發生差異,為西藏小麥條銹的抗源利用與防控起到了重要作用。2009-2011年,楊敏娜等[15]對全國的46個小麥品種、45個生產及后備品種及西藏26個小麥種質鑒定發現,多數品種在西藏對條銹病表現穩定抗性,但在西藏小麥產區利用較少,其中有22個西藏本地小麥品種表現抗病,為該地區抗病品種的選育和推廣提供了重要依據。彭岳林等[14]于2012-2014年對西藏48個小麥品種的抗條銹病鑒定發現,19個小麥品種表現抗條銹病,但抗病基因單一。周春宏等[19]發現西藏地方小麥品種曲白春對小麥條銹病表現全生育期抗性,推測其可能攜帶新的抗條銹病基因。目前,西藏本地小麥生產品種中的大多數已喪失抗條銹性[14],對該地區小麥生產有潛在危害。本研究中,供試的青稞僅有1個品種對大麥條銹菌流行小種抗病,沒有品種感小麥條銹菌流行小種;供試的小麥品種無論是對小麥條銹菌流行小種,還是大麥條銹菌流行小種,抗性表現均較好。因此,收集、引進和鑒定新抗源,加強青稞、小麥新品種的培育,或者通過品種抗條銹病改良,替換或減少高感品種的種植,大力降低高感品種的種植面積,根據西藏條銹病流行區、常發區和偶發區不同流行區的發生特點,分區合理利用不同抗病類型品種,延長抗病品種的使用年限,為西藏青稞、小麥生產的安全提供保障。

加強新小種的監測,對西藏青稞、小麥抗病品種的合理分布及防治條銹病是非常必要的。研究表明,條銹菌有性生殖可以產生豐富的新小種[20-23],是條銹菌毒性變異的重要途徑。西藏是小麥條銹菌有性生殖發生的重要區域,不僅條銹菌轉主寄主小檗種類多樣,而且分布十分廣泛[23-25],自然條件下,小麥條銹菌不僅在春季可以在轉主寄主小檗上進行有性生殖[26],而且在秋季也可以在轉主寄主小檗上進行有性生殖循環[27]。因此,加強西藏條銹菌新小種,特別是優勢小種的持續監測,對掌握品種抗條銹性及其合理利用是十分必要的。本研究供試的大麥條銹菌、小麥條銹菌均是西藏林芝地區的優勢小種,據此可預警性地指導西藏青稞、小麥抗條銹病品種的前瞻性育種,可有效地降低條銹病規模性發生危害。

研究表明,小麥抗條銹病基因Yr1、Yr3、Yr6、Yr9和YrA6在西藏地區已經喪失抗性[14]。成株期抗病品種具有非小種?；?抗性持久的優點。本研究中,供試青稞和小麥品種中均有成株期抗條銹的品種,可對其進一步挖掘和利用。還可以引進適合西藏的具有較好遺傳抗性的青稞、小麥品種,積極推廣合理種植抗病品種,促進西藏青稞、小麥生產。