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Investigation on geographic distribution and identification of six Berberis spp. serving as alternate host for Puccinia striiformis f. sp. tritici in Linzhi, Tibet

林芝地区小麦条锈菌转主寄主小檗的鉴定与分布



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  46(1): 103 ̄111(2016)
收稿日期: 2014 ̄12 ̄06ꎻ 修回日期: 2015 ̄09 ̄14
基金项目: 国家自然科学基金(32171986)ꎻ国家“973”项目(2013CB127700)ꎻ国家“863”计划(2012AA101503)ꎻ国家小麦产业技术体系
(CARS ̄3 ̄1 ̄11)ꎻ国家国际科技合作专项资助(2011DFG32990)ꎻ旱区作物逆境生物学国家重点实验室开放课题(CSBAA201201ꎻ
CSBAA2014010)
通讯作者: 康振生ꎬ教授ꎬ主要从事小麦条锈病研究ꎻE ̄mail:kangzs@nwsuaf.edu.cn
第一作者: 赵 杰ꎬ男ꎬ宁夏盐池人ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ主要从事小麦条锈病研究ꎻE ̄mail:jiezhao@nwsuaf.edu.cnꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2016.01.012
林芝地区小麦条锈菌转主寄主小檗的鉴定与分布
赵 杰1ꎬ赵世垒1ꎬ彭岳林2ꎬ覃剑锋1ꎬ黄丽丽1ꎬ康振生1∗
( 1旱区作物逆境生物学国家重点实验室 /西北农林科技大学植物保护学院ꎬ杨凌 712100ꎻ2西藏农牧学院植物科学技术学院ꎬ林芝 860100)
摘要:西藏自治区是我国小麦条锈病发生与流行相对独立的一个区系ꎬ小麦条锈病是严重影响西藏小麦安全生产的重要病
害之一ꎬ林芝地区是西藏自治区小麦条锈病重要的常发区和流行区ꎮ 已有研究证实ꎬ小檗是小麦条锈菌的转主寄主之一ꎬ
并在我国小麦条锈菌致病性变异产生新菌系和小麦条锈病的发生过程中起作用ꎮ 林芝地区小檗种类较多ꎬ但目前对林芝
地区小檗是否能作为小麦条锈菌的转主寄主缺乏相关的研究和报道ꎮ 本文针对小麦条锈病常发区的西藏林芝地区小檗资
源进行了调查ꎬ对小檗能否作为小麦条锈菌转主寄主进行了鉴定ꎮ 结果表明 6种小檗在林芝地区常见且分布广泛ꎬ均是小
麦条锈菌的转主寄主ꎮ 这对进一步研究西藏小麦条锈病的发生、流行与病原菌致变性变异起着重要作用ꎮ
关键词:小麦ꎻ条锈病ꎻ转主寄主ꎻ小檗ꎻ西藏
Investigation on geographic distribution and identification of six Berberis spp. ser ̄
ving as alternate host for Puccinia striiformis f. sp. tritici in Linzhiꎬ Tibet  ZHAO Jie1ꎬ
ZHAO Shi ̄lei1ꎬ PENG Yue ̄lin2ꎬ QIN Jian ̄feng1ꎬ HUANG Li ̄li1ꎬ KANG Zhen ̄sheng1   ( 1State Key Laboratory
of Crop Stress Biology for Arid areas and College of Plant Protectionꎬ Northwest A&F Universityꎬ Yangling 712100ꎬ Chinaꎻ
2 Department of Plant Sciencesꎬ Agricultural and Animal Husbandry College of Tibet Universityꎬ Linzhi 860100ꎬ China)
Abstract: Tibet Province is an independent epidemic area for wheat stripe rust in China. The wheat stripe rust is
one of the most destructive diseases on wheatꎬ affecting safe production of wheat in Tibet. Linzhi prefecture has
been considered an area where wheat stripe rust occurs frequently and is serious epidemic. It was verified recently
that Berberis spp. serve as alternate host for Puccinia striiformis f. sp. tritici ( the causal fungus of wheat stripe
rustꎬ Pst)ꎬ playing a role in resulting in variation in pathogenicity to produce new Pst races and in occurrence of
the disease in China. Linzhi has a distribution of plenty of Berberis spp.ꎬ howeverꎬ it is lack of studies on Ber ̄
beris spp. severing as alternate host for Pst in Linzhi prefecture so far. In this studyꎬ whether Berberis spp can
serve as alternate host for Pst were identified based on investigations on Berberis spp. in Linzhiꎬ Tibet where
wheat stripe rust occurs frequently. The results showed that six Berberis spp. are very general in geographic dis ̄
tributionꎬ and were identified to serve as alternate host for Pst. This provides a basis for further studying on oc ̄
currence and epidemics of wheat stripe rustꎬ pathogenic variation of Pstꎬ and perfecting integrated control of the
disease in Tibet.
Key words: Triticum aestivumꎻ stripe rustꎻ alternate hostꎻ Berberis spp.ꎻ Tibet
中图分类号: S435.121.42          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2016)01 ̄0103 ̄09

 
植物病理学报 46卷
    小麦条锈病(wheat stripe rust or yellow rust)
是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis
West. f. sp. tritici Eriks. & Henn.)引起的一种小麦
真菌病害ꎬ 是严重威胁世界小麦生产的主要流行
病害之一ꎮ 小麦条锈病属低温病害ꎬ在冷凉或高海
拔地区易发生并造成流行危害ꎮ 在我国小麦条锈
病是小麦三种锈病(条锈病、秆锈病、叶锈病)中危
害小麦最严重的病害ꎮ
    条锈病是威胁西藏小麦生产中最重要的限制
因子之一[1]ꎮ 自上世纪五十年代以来ꎬ中国学者
对西藏麦类(小麦、青稞)条锈病的发生、区域间的
传播、越冬越夏规律[2~4]进行了大量基础性的调查
与研究ꎬ证实西藏是一个相对独立的条锈病流行区
系[3ꎬ5]ꎬ条锈菌可在当地顺利越夏、越冬ꎬ进行周年
循环流行[2ꎬ6]ꎬ这为西藏麦类条锈病的发生规律与
防治提供了重要参考ꎮ 西藏条锈病发生流行区域
划分为常发区、易发区和偶发区[3ꎬ7]ꎮ 常发区位于
西藏的东部和南部ꎬ从大区流行看ꎬ常发区是麦类
作物条锈病常年流行区域和各主要流行区的菌源
基地[3]ꎬ主要包括林芝地区、山南地区ꎻ亚东、吉隆
等喜玛拉雅南翼地区ꎻ三江流域 南部部分农区(如
芒康县的盐井等)ꎮ 该区域海拔约 2 000~3 500 mꎬ
作物垂直分布非常明显ꎬ1 000 多米的海拔落差为
条锈菌的存活与传播创造了有利条件ꎬ山上山下条
锈菌可进行循环传播危害ꎮ 从西藏全区小麦条锈
病数次发生流行的历史来看ꎬ林芝地区是小麦条锈
病可周年循环发生与流行的主要区域[1ꎬ2ꎬ8]ꎮ 20 世
纪 70年代后期至 80年代初期ꎬ大面积种植的抗条
锈病冬小麦品种肥麦在林芝地区首先发现感病后ꎬ
小麦条锈病自林芝地区开始猖獗流行并传播至山
南、拉萨乃至日喀则等地[2]ꎮ 此后ꎬ条锈病在林芝
地区常年流行危害[1ꎬ2ꎬ8]ꎬ并造成小麦明显减产[8]ꎮ
    小麦条锈菌能够产生五种类型锈菌孢子(0:
性孢子ꎻI:锈孢子ꎻ II:夏孢子ꎻIII:冬孢子ꎻIV:担孢
子)ꎬ 是 全 孢 型 的 长 循 环 生 活 史 类 型 锈 菌
(marcocyclic rust)ꎬ具有转主寄生特性ꎮ 生活史过
程在主要寄主小麦上完成无性繁殖ꎬ在转主寄主小
檗[9]或十大功劳[10]上完成有性繁殖ꎮ 在我国ꎬ通
过室内人工接种实验ꎬ已经证实多种小檗(Berberis
spp.)是小麦条锈菌的转主寄主[11]ꎬ即小麦条锈菌
侵染小檗可完成性子器、锈子器阶段的寄生生活ꎮ
从自然侵染的小檗上接种感条锈病小麦品种铭贤
169ꎬ获得了小麦条锈菌系ꎬ并且这些菌系的单孢菌
系表现明显的致病多态性ꎬ表明小檗在这些地区对
小麦条锈菌的致病性变异起作用[12]ꎮ 这为研究我
国小麦条锈菌在小檗上进行有性繁殖对小麦条锈病
的发生流行、病原菌致病性变异奠定了重要的基础ꎮ
    全世界共有约 500 种小檗ꎬ主产北温带ꎮ 据
«中国植物志»记载ꎬ在中国约有 250 余种ꎬ占约
1 / 2ꎬ主产西部与西南部[13]ꎮ 西藏产小檗 66 种[4]ꎬ
种类繁多ꎬ主要分布在东部和雅鲁藏布江以南至喜
玛拉雅山之间的广大山区ꎮ 拉萨市东南部的米林、
林芝、朗县、墨脱各地ꎬ是小檗属分布中心[14]ꎮ 长
期以来ꎬ对西藏的小檗研究ꎬ均集中于濒危植物资
源普查和药用开发研究[14~16]ꎮ 目前ꎬ尚没有西藏
小檗与锈病相关性研究的报道ꎮ 基于此ꎬ本研究在
2013 ̄2014年对小麦条锈病常发区的西藏林芝地
区小檗的地理分布进行了初步调查ꎬ对小檗种类进
行了生物学鉴定ꎬ利用人工接种室内鉴定明确可以
作为小麦条锈菌转主寄主的小檗种类ꎬ旨在为完善
西藏小麦条锈病的发生流行规律及其综合防治策
略的制定提供科学理论依据ꎬ为进一步揭示小檗在
西藏地区对于小麦条锈病的发生流行与病原菌致
病性变异的作用奠定基础ꎮ
1  材料与方法
1.1  小檗种类与分布调查
    2013年 5~6月与 2014 年 6 ~ 10 月ꎬ在小檗的
不同生长阶段(花期、果期)ꎬ采用徙步调查的方法
对林芝地区的小檗种类、地理分布、生境进行了调
查ꎬ同时重点观察了小檗上锈病的状况ꎮ
1.2  小麦条锈菌、小檗、小麦
    本研究所用小麦条锈菌冬孢子(产生有冬孢
子堆的小麦叶片或叶鞘)于 2013 年 6 月采收于陕
西省杨凌西北农林科技大学试验地感染条锈病的
小麦品种铭贤 169ꎬ保存于实验室备用ꎮ 所用小檗
种子均采于西藏林芝地区处于果实成熟期的小檗ꎬ
在室温下萌发后ꎬ移至装有培养基质(内蒙古蒙肥
生物科技有限公司生产)的方形育苗盆(7 cm×7
cm×8 cm)ꎬ置于生长温室培育ꎬ温室温度控制在
(16±3) oCꎬ待长出 4 ~ 5 片幼叶的幼苗时用于接
种ꎮ 采集开花期的小檗带回实验室进行生物学种
类鉴定ꎮ
401

 
  1期 赵 杰ꎬ等:林芝地区小麦条锈菌转主寄主小檗的鉴定与分布
1.3  接种
    小麦条锈菌冬孢子萌发、接种小檗按照 Jin 等
的方法[9]ꎮ 接种后的小檗移至生长温室培养ꎬ光
照周期为 16 h光照 / 8 h黑暗ꎬ光照强度为约 8 000
~10 000 Luxꎬ设定温度同前所述ꎮ 感小麦条锈病
的小麦品种铭贤 169ꎬ10~ 15 粒种子播于装培养基
质的方形育苗盆内ꎬ置于无锈菌生长温室隔间培
养ꎬ待第一叶展平第二叶刚露出时ꎬ按常规方法脱
蜡后用于接种ꎮ 小麦条锈菌接种小檗产生的锈孢
子ꎬ采用纯酒精浸泡过的载玻片ꎬ晾干ꎬ用带柄手术
刀将锈子腔从小檗叶片背面剥离至载玻片上ꎬ轻轻
用力压破锈子腔ꎬ使锈孢子从锈子腔中释放出来ꎬ
加 1~2滴去离子水(约 50 ~ 100 μL)ꎬ用接种针轻
轻搅动混匀制成锈孢子悬浮液ꎮ 锈孢子接种方法
参照小麦条锈菌的常规接种方法[17]进行、培养与
接种后的发病病害调查也按照常规方法进行ꎮ
1.4  特异性 PCR检测
    锈孢子接种小麦铭贤 169产生的夏孢子ꎬ收集
3 ~ 5 mg 提取夏孢子 DNAꎬ参照 Wang 等的方
法[18]ꎮ 小麦条锈菌特异性标记 PSF / PSR(正向引
物 5′ ̄GGATGTTGAGTGCTGCTGTAA ̄3′ꎬ反向引
物 5′ ̄TTGAGGTCTTAAGGTTAAAATTG ̄3′)用于
PCR检测[19]ꎮ 小麦条锈菌小种 CYR32 为阳性对
照ꎬ无菌去离子水为阴性对照ꎮ PCR 扩增条件按
照 Zhao等的方法进行[19]ꎮ PCR 扩增在热循环仪
(PTC400ꎬ Bio ̄Rad)完成ꎬ扩增产物在 1%(w / v)
琼脂糖凝胶的 1 ×TAE 缓冲液中进行电泳ꎬ设定
10 v􀅰cm ̄1电泳 40 minꎮ 分子量大小标准(GL2000ꎬ
Takara Biotechnologyꎬ Co.ꎬ Ltd)作为扩增条带大小
指示ꎮ 使用紫外凝胶成像系统(Bio ̄Radꎬ ChemiDoc
XRSꎬ美国)进行观察ꎮ
2  结果
2.1  西藏小檗种类与分布
    初步调查表明ꎬ林芝地区小檗分布非常普遍ꎮ
在所调查的地区ꎬ大多数调查点的小檗生长相对集
中ꎬ呈聚集分布ꎬ少数调查地点呈“零星”分布ꎮ 在
大多数调查地点ꎬ小檗的数量较多ꎬ达到 > 50
丛􀅰km ̄2(目测估计值ꎮ 小檗是灌木ꎬ以“丛”为单
位计算数量ꎮ)ꎬ少数调查地点的小檗数量相对较
少ꎬ约为 10丛􀅰km ̄2(表 1)ꎮ 调查发现ꎬ林芝地区
小檗的生境不尽相同ꎮ 或生长半山坡、林下、山脚
下ꎻ或生长耕地边地垄ꎮ 小檗生长的地理海拔范围
明显较大ꎮ 在海拔 2 500~4 500 m的范围内ꎬ均有
小檗生长ꎬ但小檗种类不同ꎮ 根据采集小檗的花、
果实的生物学特征ꎬ鉴定出 6 种小檗(表 1)ꎬ分别
为波密小檗 ( Berberis gyalaica)、光梗小檗 ( B.
franchetiana var. glabripes)、比巴小檗(B. jaesch ̄
keana var. bimbilaica )、 鄂西小檗 ( B. zanlans ̄
cianensis)、刺黄花(B. polyantha)和工布小檗(B.
kongboensis)(表 1)ꎮ 其中刺黄花是西藏林芝地区
分布较为广泛的小檗种类ꎮ
2.2  小檗锈菌侵染
    本研究所调查的 6 种小檗ꎬ在自然条件下ꎬ均
不同程度地受锈菌侵染ꎬ并在叶片背面产生橙黄色
较短(约 1~3 mm)的锈子腔ꎮ 产生锈子腔的锈子
器病斑大小也不一样ꎮ 多数锈子器病斑较小ꎬ直径
约为 4~5 mmꎻ但有的病斑明显较大ꎬ约为 10 mm
(图 1)ꎮ 这说明林芝地区侵染小檗的锈菌种类不
止一种ꎮ
2.3  转主寄主小檗的确定
    利用小麦条锈菌冬孢子萌发产生的担孢子接
种收集西藏的 6 种不同的小檗ꎬ接种后第 9 d、第
16 dꎬ这 6 种小檗均在叶片正面产生了鲜黄色的
“蜜露”(性子器产生的性孢子与受精丝)ꎬ在叶背
面产生橙黄色、“指”状的锈子腔(锈子器产生ꎬ锈
子腔内产生锈孢子)ꎬ锈子腔的长度达约 1~3 mmꎬ
多为约 3 mmꎬ有时锈子腔的长度可达约 4~5 mmꎮ
利用小麦条锈菌萌发冬孢子产生的担孢子人工接
种小檗后第 9 d在叶正面均可观察到褪绿的、黄色
侵染点ꎬ在其后的数天内ꎬ在侵染病斑片ꎬ可见性孢
子器连续不断释放出来的性孢子ꎬ聚集在性孢子器
孔口呈亮黄色的圆球形的“蜜露”(图 2)ꎮ 接种后
第 16 dꎬ小檗受侵叶片的侵染病斑的背面开始产生
锈子腔ꎬ在其后的数天里ꎬ锈子腔生长成较长的、成
熟的锈子腔(图 2)ꎮ 人工接种 6 种小檗产生的锈
孢子ꎬ接种感小麦条锈病的小麦品种铭贤 169 第
11或 12 d均可在小麦叶片观察到鲜黄色的夏孢子
堆(图 2)ꎬ是典型的小麦条锈菌夏孢子堆症状ꎬ且
501

 
植物病理学报 46卷
Table 1  Investigation on geographic distributionꎬ rust ̄infection of Berberis spp. in Linzhiꎬ Tibet
Location
latitude
Longitude
Altitude
/ m
Berberis
spp.
No. of
barberry
/ bushes􀅰km ̄2
Rust
infection
Growth
environment
Bangjia villageꎬ Milin townꎬ
Milin county
N 29°11.602′
E 094°12.040′
2 863 B. polyantha >100 Mild infection
with aecia
Edge of forestꎬ
no wheat
Duoga villageꎬ Milintownꎬ
Milin county
N 29°13.476′
E 094°14.074′
2 917 B. polyantha >100 Mild infection
with aecia
The foot of the
hillꎬ no wheat
Bangzhong villageꎬ Milin ̄
townꎬMilin county
N 29°16.289′
E 094°18.754′
2 904 B. polyantha >100 Mild infection
with aecia
Adjacent to wheat
Bangzhong villageꎬ Milin
townꎬ Milin county
N 29°16.331′
E 094°18.782′
2 942 B. polyantha >50 Mild infection
with aecia
Edge of forestꎬ
no wheat
Gangga villageꎬ Qiangna
townꎬ Milin county
N 29°19.768′
E 094°22.015′
2 949 B. polyantha <50 Mild infection
with aecia
Adjacent to wheat
Gangga villageꎬ Qiangna
townꎬ Milin county
N 29°19.732′
E 094°21.989′
2 940 B. polyantha >100 Serious infection
with aecia
Adjacent to wheat
Gangga villageꎬ Qiangna
townꎬ Milin county
N 29°19.836′
E 094°22.121′
2 951 B. polyantha >100 Serious infection
with aecia
Edge of forestꎬ
no wheat
Gengqie villageꎬ Bujiu
townꎬ Linzhi county
N 29°27.918′
E 094°25.200′
2 953 B. polyantha >100 Mild infection
with aecia
Edge of forestꎬ
no wheat
Gengqie villageꎬ Bujiu
townꎬ Linzhi county
N 29°27.952′
E 094°24.095′
2 959 B. polyantha >100 Mild infection
with aecia
Hillsideꎬ no wheat
Nayigou villageꎬ Nayi
townꎬ Milin county
N 29°11298"
E 94° 10286"
2 974 B. polyantha >100 Mild infection
with aecia
Hillsideꎬ no wheat
Juemu villageꎬ Bayi townꎬ
Linzhi county
N 29°39589"
E 94°20101"
3 022 B. polyantha >100 Serious infection
with aecia
The foot of the
hillꎬ no wheat
Songzong townꎬ
Bomi county
N 29°42854"
E 96°08391"
3 115 B. polyantha <50
      ―
Hillsideꎬ no wheat
Gengzhang villageꎬ Bayi
townꎬ Linzhi county
N 29°43.783
E 094°05.067
3 088 B. polyantha
B. gyalaica
>100 Mild infection
with aecia
The foot of the
hillꎬ no wheat
Zhuosha villageꎬ Linzhi
townꎬ Linzhi county
N 29°33.510
E 094°33.240
3 668 B. franchetiana
var. glabripes
>50
      ―
Hillsideꎬ no wheat
Lulang townꎬ Linzhi
county
N 29°36.833
E 094°41.940
4 233 B. jaeschkeana
var. bimbilaica
<10
      ―
Hillsideꎬ no wheat
Lulang townꎬ Linzhi
county
N 29°36.838
E 094°41.938
4 235
B.
zanlanscian ̄
ensis
<10
      ―
Hillsideꎬ no wheat
Langou villageꎬ Linzhi
townꎬ Linzhi county
N 29°34.089
E 094°29.470
3 028 B. polyantha >100
      ―
The foot of the
hillꎬ no wheat
Basongcuoꎬ Cuogao townꎬ
Gongbujiangda county
N 29°59.415
E 093°53.082
3 468 B. kongboensis <50
      ―
The foot of the
hillꎬ no wheat
  Note: “―” No infections on barberry bushes were observed.
601

 
  1期 赵 杰ꎬ等:林芝地区小麦条锈菌转主寄主小檗的鉴定与分布
反应型都为 4ꎬ表现为高度感病ꎮ 产生的夏孢子经小
麦条锈菌特异性标记(PSF / PSR)的 PCR检测ꎬ均扩
增出与阳性对照小麦条锈菌小种 CYR32大小相一致
的条带(图 3、表 2)ꎬ而阴性对照无菌水没有扩增出任
何条带ꎮ 综上所述ꎬ本研究中的采自西藏林芝地区的
6种小檗经鉴定均是小麦条锈菌的转主寄主ꎮ
Fig. 1  Berberis spp. (B. polyantha) with natural infection
by rust fungi in field based on investigation in Linzhiꎬ Tibet in 2013
A: Natural ̄infected B. polyantha produced various lesions in size (indicated by black arrows)ꎻ B: Pycnial stageꎻ C: Aecial stage.
Fig. 2  An example of Berberis spp. (B. polyantha) collected in Tibet that were identified as
alternate host for Puccinia striiformis f. sp. triticiꎬ the causal agent of wheat stripe rustꎬ
by artificial inoculation with basidiospores produced from germinated teliospores of the
wheat stripe rust fungus in laboratory
A: Production of light orange nectar (pycniospores and receptive hyphae) on the adaxial surface of B. polyantha leaves at
pycnial stage after inoculation with basidiospores of P. striiformis f. sp. triticiꎻ B: Aecia produced on the abaxial surface
of B. polyantha leaves following completion of pycnial stage (A)ꎻ C: Susceptible wheat cultivar Mingxian 169 showed
uredial symptom after inoculation with resultant aeciospores produced on B. polyantha (B) .
701

 
植物病理学报 46卷
Fig. 3  Ethidium bromide (EB)  ̄stained 1% agarose gel showing electrophoreses of polymerase
chain reaction (PCR) amplification products of DNA extracted from urediospores produced on
wheat cultivar Mingxian 169 that were inoculated with resultant aeciospores produced on
Berberis spp. collected in Linzhiꎬ Tibet by using Puccinia striiformis f. sp. tritici ̄specific set primers
PSF (5′ ̄GGATGTTGAGTGCTGCTGTAA ̄3′) and PSR (5′ ̄TTGAGGTCTTAAGGTTAAAATTG ̄3′) [19]
Lane 1 ̄6: PCR products of DNA extracted from urediospores produced on wheat cultivar Mingxian 169 that were inoculated
with aeciospore produced on B. gyalaicaꎬ B. franchetiana var. glabripesꎬ B. jaeschkeana var. bimbilaicaꎬ B. zanlanscianensisꎬ
B. polyanthaꎬ and B. kongboensisꎬ respectivelyꎻ Lane 7: PCR product of DNA of P. striiformis f. sp. tritici race CYR32
(CYR=Chinese yellow rust) used as positive controlꎻ Lane 8 ̄9: PCR products of DNA of healthy leaves of wheat
cultivar Mingxian 169 and autoclaved free ̄ion water were used as negative controlsꎻ M: GL 2000.
Table 2  Identification of six Berberis spp. severing as alternate host for Puccinia striiformis
f. sp. tritici (Pst)ꎬ the causal agent of wheat stripe rustꎬ based on artificial inoculation using
geminated teliospores of Pst and Pst ̄specific marker PSF / PSR based on PCR in Linzhiꎬ Tibet
Berberis spp. Pycnia Aecia
Infection type based on aeciospores inoculated on wheat cv.
Mingxian 169 and detection by using Pst ̄specific markers
PSF / PSRa
B. gyalaica + + 4 / +b
B. franchetiana var. glabripes + + 4 / +
B. jaeschkeana var. bimbilaica + + 4 / +
B. zanlanscianensis + + 4 / +
B. polyantha + + 4 / +
B. kongboensis + + 4 / +
aPst=Puccinia striiformis f. sp. triticiꎬ the causal fungus of wheat stripe rust. b Infection type was recorded according to 0 ̄4
scale[20] in this study. Infection type 3 or 4 indicates susceptible to wheat cultivar Mingxian 169 that were inoculated with aecios ̄
pores. “+” indicated that amplified bands of samples in size were similar to that of CYR32 of P. striiformis f. sp. tritici (Pst)
used as positive control based on PCR amplification using Pst ̄specific marker PSF / PSR[19] .
801

 
  1期 赵 杰ꎬ等:林芝地区小麦条锈菌转主寄主小檗的鉴定与分布
3  讨论
    本研究明确了西藏林芝地区分布十分普遍的
6种小檗的基本地理分布、自然锈病的发生ꎬ鉴定
这 6种小檗均是小麦条锈菌转主寄主ꎮ 这为进一
步研究小檗在西藏小麦条锈病周年侵染循环中的
作用ꎬ以及深入完善西藏小麦条锈病的发生与流行
体系奠定了基础ꎻ也为揭示西藏作为一个相对独立
的条锈病流行区系的内在成因ꎬ以及与国内川、滇、
青等地理接壤地区区域间的菌源交流提供了参考
依据ꎮ
    西藏地处中国青藏高原西南ꎬ平均海拔 4千米
以上ꎬ有着独特的高原气候特点和相对复杂的气候
类型ꎬ是一个相对独立的农业生态区域ꎮ 小麦与青
稞(裸大麦)是西藏地区的主要粮食作物ꎬ条锈病
是危害这两种作物的主要病害之一ꎬ长期制约着当
地小麦与青稞的生产[1]ꎮ 即使一般条锈病发生年
份ꎬ在常发区(如林芝地区)若种植感条锈病的青
稞、小麦品种ꎬ条锈病引起的产量损失高达 20% ~
40%ꎬ甚至绝收[3ꎬ8ꎬ20]ꎮ 小麦条锈病在林芝地区常
年发生面积约 3 300 hm2ꎬ病田率达 50% ~ 80%ꎬ
每年造成产量损失约 500万公斤[8]ꎮ 因此ꎬ条锈病
是西藏麦区生产的重要病害ꎮ
    常发区是西藏各主要流行区的菌源基地[3]ꎮ
林芝地区是小麦条锈病重要的常发区和易发区ꎬ也
是其最适越夏区ꎬ条锈病在该地区每年流行ꎬ危害
严重ꎬ直接影响该地区的粮食生产[8ꎬ21]ꎮ 在明确常
发区条锈病流行特点的基础上ꎬ研究小麦条锈菌转
主寄主小檗在该地区小麦条锈病发生中的作用ꎬ有
助于通过控制常发区和“一江两河”流域(指雅鲁
藏布江及其支流年楚河与拉萨河的中部流域地
区)农业生产地带关键区域的条锈病的发生ꎬ达到
对西藏全区小麦条锈病的综合防控ꎬ这对保证西藏
农业生产的稳定和发展具有重要的生产实践意义ꎮ
在调查过程中ꎬ作者发现ꎬ在春季自然条件下ꎬ该地
区的小檗受锈菌侵染普遍ꎬ能成功产生锈子器ꎬ有
的小檗就生长在小麦地边ꎬ那么ꎬ在感病小檗 ̄小麦
共同存在的情况下ꎬ越冬存活的小麦条锈菌的冬孢
子能否顺利地侵染感病小檗ꎬ并释放出成熟的锈孢
子ꎬ锈孢子随风传播侵染小檗附近的小麦ꎬ引起小
麦条锈病的发生ꎬ然后扩散传播危害ꎬ这一课题十
分值得研究ꎮ 目前ꎬ本实验室已从西藏林芝地区的
小檗上成功分离到 4 个小麦条锈菌菌系(数据未
发表)ꎬ这说明能够有效存活下的条锈菌冬孢子ꎬ
在该地区春季适宜的气候条件下ꎬ能够萌发并侵染
小檗进行有性繁殖ꎮ 在感病小麦品种种植的情况
下ꎬ小檗就有可能提供侵染菌源(锈孢子)侵染并
引起小麦条锈病的发生ꎮ 常发区林芝是以冬播小
麦、青稞为主ꎬ兼有一定面积的春播[8]ꎮ 这种冬 ̄春
作物交错种植也为条锈病的发生与传播提供了有
利条件ꎮ 早期研究证明ꎬ林芝地区由于其独特的地
理条件和气象条件适宜小麦条锈菌既在当地可以
越夏、引起秋苗侵染ꎬ又可以在受侵染秋苗上越冬ꎬ
造成春季条锈病发生ꎬ然后向其他地区提供菌源通
过气流传播危害[22]ꎮ 西部地区条锈病发病始期和
流行盛期都要比林芝地区晚一个时期ꎬ说明林芝地
区对于西藏小麦条锈病的发生与流行起着非常重
要的作用ꎮ
    小麦、青稞是西藏主要的粮食作物ꎮ 小麦种植
面积为 36 860 hm2 ( 2010 年数据)ꎬ仅次于青
稞[21]ꎮ 小麦条锈病的发生是由条形柄锈菌小麦专
化型(小麦条锈病的病原菌)引起的ꎮ 除危害小麦
(Triticum aestivum)外ꎬ病原菌的部分小种还可危
害大麦(Hordeum vulgar)的部分品种[23~25]ꎮ Wang
等[26]从林芝县大麦品种果洛上分离到的菌系 84 ̄
11鉴定为条中 24号小种ꎮ Niu 等[23]从 49 份大麦
条锈病标样中分离出 9个小麦条锈菌菌系ꎬ经鉴定
均为条中 29 号小种ꎮ 因此ꎬ可被小麦条锈菌侵染
的一些大麦品种ꎬ除传播条形柄锈菌大麦专化型
(大麦条锈病的病原菌)外ꎬ还可传播小麦条锈菌ꎮ
这样ꎬ在西藏、青海、四川种植小麦、大麦(或青稞)
的地区ꎬ小麦条锈病的发生与流行变得更为复杂ꎬ
但同时ꎬ也增加了小麦条锈菌生存寄主的范围与传
播效率ꎬ应当引起足够重视ꎮ
    西藏是我国小檗种类分布最多的省份之
一[13ꎬ14]ꎮ 本研究只重点调查了林芝地区的小檗种
类与分布ꎮ 随着未来调查的进一步广泛开展ꎬ西藏
地区更多的小檗种类将被调查并明确其种类与地理
分布ꎮ 同时ꎬ更多的小檗种类也可能会被鉴定为小
麦条锈菌转主寄主ꎬ进而对明确小檗在西藏小麦条
锈病流行中的作用ꎬ提供更多的科学证据ꎮ 这将为
西藏小麦条锈病综合防治策略的制定提供参考ꎮ
    近年来ꎬ不同学者主要针对西藏小麦条锈病最
适流行区林芝地区的条锈菌群体构成[7ꎬ21ꎬ27]和遗
901

 
植物病理学报 46卷
传多样性[5ꎬ11ꎬ28]等科学问题开展了相关研究ꎬ证实
西藏条锈菌是一个相对独立的群体ꎬ是以本地菌源
为主的流行体系ꎮ 西藏小麦条锈菌群体结构复杂ꎬ
小种类型丰富ꎬ也表现出其自身的独特性ꎮ 既监测
到当前流行的主要小种类型ꎬ又监测到一些稀有的
小种和致病类型ꎮ 表明西藏小麦条锈菌的变化动
态相对滞后ꎬ但同时也与地理接壤的省份(如四
川、云南)存在菌源交流[5ꎬ7ꎬ21ꎬ27]ꎮ 目前针对西藏小
麦条锈菌群体结构特点的成因尚没有科学合理的
依据与解释ꎬ但是否与在西藏分布普遍的小檗有
关ꎬ有待进一步深入研究ꎮ
致谢:感谢西北农林科技大学生命学院赵亮博士鉴
定小檗ꎮ
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