基于经验法则的小麦白粉病气候年型分析

温湿度条件是影响小麦白粉病发生流行的关键气象要素.应用河北省主麦区1987-2010年小麦白粉病资料和相应气象资料,利用合成分析和秩相关分析,筛选出影响小麦白粉病流行的关键气象因子;根据经验法则,利用小麦白粉病流行阶段的温度距平和湿度距平判别白粉病流行程度,并确定了白粉病流行的气候年型与指标.经历史回代,判别小麦白粉病流行程度准确率为84％,并进行了2011年、2012年的外延指标判别,准确率达100％,综合判断准确率在85％以上.该研究结果可为小麦白粉病影响评估与长期预报提供科学依据.     

基于GIS的四川盆区小麦条锈病风险评价与区划

利用四川盆区1961—2017年气象数据、1999—2016年小麦条锈病监测资料以及农业生产、地理信息等数据,基于自然灾害风险评估原理和四川盆区小麦条锈病发生机理,运用集优法、加权综合评价法、层次分析法等,构建了四川盆区小麦条锈病发生风险评价指标体系和评价模型。在GIS技术支持下,对条锈病孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承载体易损性和防灾减灾能力4要素分别进行了评价,对四川盆区小麦条锈病发生风险进行了评估和分区。结果表明:四川盆区整体气象环境对小麦条锈病越冬和春季流行适宜;危险性指数较高的区域主要分布在盆地的西部地区;盆西平原、盆中浅丘的易损性指数较高;盆西、盆南和盆中与盆东北相交的浅丘地区防灾减灾能力较强。研究将条锈病发生风险划分为轻、低、中、高4个不同等级,高风险区分布在盆地西部;中、低风险区分布面积相当广,前者呈零散状分布,后者主要集中在盆地西部和中部;轻风险区分布面积最广。     

河北省小麦白粉病发生气象等级动态预警

根据河北省4县2001—2010年小麦白粉病病情和逐日气象资料,采用因子膨化、秩相关分析、通径分析、Bayes准则、模糊数学(Fuzzy)和广义回归神经网络(GRNN)等方法,筛选影响小麦白粉病发生的关键期和关键因子,建立了小麦白粉病发生气象等级指标模型、基于Bayes准则的Fuzzy模型和基于Fuzzy模型的GRNN模型。结果表明:影响河北4县小麦白粉病发生气象等级的关键因子是前三候至当候的平均温度、前三候至当候的降水量、前三候至当候的降雨系数和前一候的小麦白粉病实际发生等级;3种预警模型具有层层递进的关系,预报准确率基于Fuzzy模型的GRNN模型基于Bayes准则的Fuzzy模型指标模型,并均超过了85%,可以用于对候尺度小麦白粉病发生等级进行中短期预报。     

小麦条锈病典型越夏区孢子传输的数值模拟

在阿坝和陇南越夏区使用HYSPLIT-4沉降模型对条锈病菌孢子进行连续多年的数值模拟,并使用ArcGIS 9进行叠加计算,得出越夏区孢子传播的沉降概率分布。结果表明:在风场合适的条件下,陇南越夏区的条锈病孢子可以传播到黄淮冬麦区、长江中下游及华北平原冬麦区的部分地区影响其秋苗感病,而阿坝越夏区对其影响甚微;根据模拟结果推测陇南越夏区的条锈病菌可对关中地区的秋苗发病有直接影响;阿坝和陇南地区均可以为四川盆地和陕西南部冬繁区提供冬繁菌源;阿坝和陇南越夏区之间可以进行很好的菌源交流,进一步证明了前人关于西北和川西北越夏区连成一片的论断。     

南方双季稻低温灾害等级预测

基于南方双季稻种植区708个气象站1961—2010年的逐日气象资料、双季稻低温灾害发生的气象行业标准和1960—2010年逐月74项大气环流特征量资料,采用因子膨化、相关性分析、逐步回归等方法,建立了针对不同风险和时空变化趋势的分区双季稻低温灾害历年第一次灾害发生等级预测模型。结果表明:高风险区(Ⅰ区)早稻春季低温灾害、晚粳稻寒露风、晚籼稻寒露风的预测模型平均外延预测基本一致准确率分别为100%、83.3%和83.3%;低风险且呈增加趋势区(Ⅱ区)早稻春季低温灾害、晚粳稻寒露风、晚籼稻寒露风的预测模型平均外延预测基本一致准确率分别为100%、83.3%和83.3%;低风险且呈减少趋势区(Ⅲ区)早稻春季低温灾害、晚粳稻寒露风、晚籼稻寒露风的预测模型平均外延预测基本一致准确率分别为83.3%、100%和83.3%;各预测区域各代表站预测模型的回代和预测等级误差基本在1个等级以内,具有较高的精度。     

普通小麦与簇毛麦杂交的研究

簇毛麦(Haynaldia villosa Schur)属于禾本科簇毛麦属,生长繁茂,分蘖旺盛,单株分蘖成穗数常可达100个以上。抗病性强,对小麦条锈病、叶锈病、杆锈病均免疫;对赤霉病有较强的抵抗能力,未发现有白粉病。冬性、幼苗平匍,抗寒性好。叶片小而挺立,茎秆细而有弹性,穗子为密穗型,每穗小穗数与小花数均高于小麦。以上特性特别是抗病性为小麦所缺乏,如能传递给小麦,对小麦的抗病育种是极为有利的。     

全国大豆食心虫发生面积与大气环流、海温的关系及其长期预测预报

对1952-2001年中国大豆食心虫发生面积与食心虫发生前一年1月至当年4月中74个环流特征量及286个网格点海温逐月及不同组合时段距平值进行相关分析,筛选出了大气环流和海温因子,通过逐步回归,分别建立了中国大豆食心虫发生面积的大气环流和海温预报模型,并对模型进行了拟合和延伸预报.结果表明:模型的拟合和延伸预报效果均较好,2002-2004年大气环流模型延伸预报平均准确率达88%,海温模型延伸预报准确率达86%.     

2019年山西省梨锈病发生与流行特征研究

研究了梨锈病菌(Gymnosporangium haraeanum Syd.)冬孢子角在不同含水量和温度条件下的开裂和繁殖情况,并通过调研及监测手段研究了山西梨产区2019年锈病的发生情况,在此基础上,结合气象因子对梨锈病发生与流行条件进行了探究.结果表明,15~20℃条件下,发育成熟的梨锈病冬孢子角浸水10min可开裂,12h可检测到冬孢子和发育的担孢子;山西省梨产区锈病发生程度从北到南依次加重;4月份降水后平均温度≥15℃的环境条件,是诱发锈病发生的主要因子,为防控的关键点.     

江苏省小麦赤霉病综合影响指数构建及时空变化特征

基于2002—2017年江苏省13个市、南通市通州区、盐城市建湖县和阜宁县的小麦赤霉病病穗率资料与生育期观测资料及相应时段内的逐日气象数据,采用灰色关联、合成分析、相关普查、百分位法等统计方法,构建了小麦赤霉病综合影响指数和等级指标,并进行独立样本检验和历史回代检验,依据建立的赤霉病等级指标分析了江苏小麦赤霉病的时空变化特征。结果表明:累计雨日、平均相对湿度、平均气温是影响小麦赤霉病的关键气象因子,权重分别为0.348、0.340、0.312,由此构建的综合影响指数可以很好地反映江苏小麦赤霉病的发生情况;基于综合影响指数建立的等级指标能较好地反演出赤霉病不同发生程度的时空变化特征,近16年江苏小麦赤霉病维持着南重北轻的空间格局,但赤霉病发生最严重的区域有所变化,江淮之间东部沿海地区(主要集中在盐城)赤霉病大发生的次数明显高于其他地方,自2010年江苏各地小麦赤霉病发生严重的频次有所增加。本研究可用于赤霉病的预测和影响评估,对赤霉病的科学防控具有指导意义。     

中南半岛前期异常气候条件对中国南方稻区褐飞虱灾变性迁入的影响及其预测模型

近30多年来,气候变化对中国褐飞虱的灾变性迁入带来了明显的影响,为了进一步了解虫源地的异常气候变化对我国褐飞虱迁入量的影响,利用1980—2016年中国各植保站提供的褐飞虱虫情资料及同期美国国家环境预测中心(NCEP)提供的全球气象再分析资料,分析了中国褐飞虱境外主要虫源地中南半岛前期异常气候条件对中国南方稻区褐飞虱发生程度的影响,并对褐飞虱发生等级与影响其迁飞的气象因子进行了相关性分析,筛选出关键预报因子,分别应用支持向量机(SVM)、BP神经网络和多元回归分析3种方法对代表站点褐飞虱年发生等级进行了预测,并比较了3种预测模型的优劣。结果表明:(1)中南半岛气候异常区主要分布在北部,异常气候的发生次数在中南半岛呈现出北高南低的特征,并从北向南呈环状递减。(2)中南半岛前期温度偏高(暖冬、暖春)、相对湿度偏大(湿冬、湿春),易引起褐飞虱在中国南方稻区的偏重以上发生;若中南半岛前期气候偏冷(冷冬、冷春)、偏干(干冬、干春),则常导致褐飞虱在中国南方稻区的偏轻以下发生。(3)通过比较3种模型的历史回代率和预测准确率,发现3种模型对褐飞虱的发生程度均有一定的预测能力,其中SVM模型的预测效果最好,BP神经网络次之,多元线性回归模型最差,表明SVM更加适用于生产实际中的褐飞虱发生程度预测。     

四川省小麦条锈菌群体遗传多样性的SSR分析

利用TP-M13-SSR自动荧光检测技术,对四川省小麦条锈菌群体遗传多样性水平进行了分析。研究结果表明,四川省小麦条锈菌群体遗传多样性比较丰富,地区之间存在明显的差异,川西北和四川盆地的种群遗传多样性相对较高,而四川西南部和四川东南部的种群遗传多样性较低。四川小麦条锈菌群体存在一定的遗传分化,地区间的遗传变异仅占14.92%,群体间的遗传变异占总变异的23.06%,群体内遗传变异占60.02%,遗传变异主要存在于群体内部。基因流和共享基因型从分子水平证实了四川小麦条锈菌在地区间的传播,且川西北和四川盆地之间的菌源交流最为广泛。     

1994 - 2002年小麦品种(系)抗条锈性鉴定与监测

1994—2002年经对3822份小麦品种(系)材料抗条锈性鉴定结果表明,冬小麦抗条锈性优于春小麦,甘肃品种抗条锈性优于国内其它省区品种。田间抗条锈性监测结果表明,我国主要生产品种均表现感病,甘肃主要生产品种仅陇鉴127等少数几个品种抗病,抗源材料中也仅有中四等少数品种表现抗病,结合抗病性鉴定、监测结果及田间综合农艺性状观察,筛选出20余份可供育种利用的抗源材料。同时在针对今后抗条中31、32号等主要小种类型的抗病育种、抗病性监测等方面进行了讨论。     

中国小麦条锈菌转主寄主小檗的鉴定

用萌发的小麦条锈菌冬孢子接种采自陕西省境内的陕西小檗、少齿小檗和长穗小檗,3种小檗均产生了性孢子器和锈孢子器。用人工接种小麦条锈菌冬孢子在陕西小檗上产生的锈孢子器接种小麦铭贤169产生了典型的条锈菌夏孢子堆症状。特异性PCR和DNA序列分析表明,人工接种产生于小檗上的锈孢子、接种锈孢子于小麦上产生的夏孢子堆与小麦条锈菌DNA的ITS区序列完全一致。更为重要的是,用采自田间受锈菌侵染的小檗叶片产生的锈孢子接种小麦铭贤169,经培养在小麦铭贤169叶片上产生了典型的条锈病症状。从而证实,在自然条件下,在中国,小檗不仅可作为小麦条锈菌的转主寄主,而且小麦条锈菌可在小檗上完成其有性繁殖过程。这一发现对进一步揭示我国小麦条锈菌高度的群体遗传多样性与毒性变异机理、完善小麦条锈病的防治策略具有十分重要的理论和实际意义。     

小麦条锈菌分子生态学研究进展

小麦条锈病是危害最严重的小麦流行性病害之一,小麦条锈菌的生态学研究对制定合理的防治策略和抗锈育种具有重要意义.近十几年来,DNA分子标记技术被应用于小麦条锈菌的群体遗传学研究,推动了小麦条锈菌分子生态学研究的快速发展,为揭示小麦条锈菌的群体生态特性开辟了一个新的途径.本文系统介绍小麦条锈菌分子生态学研究的主要进展,并就我国当前研究的局限性和发展趋势进行了分析.     

小麦条锈菌大片段基因组DNA的提取方法研究

由条锈菌Puccinia striiformis引致的小麦条锈病是小麦最重要的病害之一。由于其活体寄生的特点,对小麦条锈菌的遗传学和分子生物学研究十分有限,大片段核DNA的提取研究还未见报道。高分子量基因组DNA是开展大片段基因组文库构建、基因组分析以及基因组重建的重要基础,通过系统建立和优化小麦条锈菌大片段基因组DNA的分离方法,成功获得分子量大于1Mb高质量的病菌基因组DNA。     

Molecular mapping of a non-host resistance gene YrpstY1 in barley (Hordeum vulgare L.) for resistance to wheat stripe rust

Cultivated barley (Hordeum vulgare L.) is considered as a non-host or inappropriate host species for wheat stripe rust caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici. Most barley cultivars show a broad-spectrum resistance to wheat stripe rust. To determine the genes for resistance to wheat stripe rust in barley, a cross was made between a resistant barley line Y12 and a susceptible line Y16. The two parents, F(1) and 147 BC(1) plants were tested at seedling stage with Chinese prevalent race CYR32 of Puccinia striiformis f. sp. tritici by artificial inoculation in greenhouse. The results indicated that Y12 possessed one dominant resistance gene to wheat stripe rust, designated YrpstY1 provisionally. A total of 388 simple sequence repeat (SSR) markers were used to map the resistance gene in Y12 using bulked segregant analysis. A linkage map, including nine SSR loci on chromosome 7H and YrpstY1, was constructed using the BC(1) population, indicating that the resistance gene YrpstY1 is located on chromosome 7H. It is potential to transfer the resistance gene into common wheat for stripe rust resistance.     

QTL mapping of adult-plant resistance to stripe rust in a population derived from common wheat cultivars Naxos and Shanghai 3/Catbird

Stripe rust, caused by Puccinia striiformis Westend. f. sp. tritici Erikss., is a severe foliar disease of common wheat (Triticum aestivum L.) worldwide. Use of adult-plant resistance (APR) is an efficient approach to provide long-term protection of crops from the disease. The German spring wheat cultivar Naxos showed a high level of APR to stripe rust in the field. To identify the APR genes in this cultivar, a mapping population of 166 recombinant inbred lines (RILs) was developed from a cross between Naxos and Shanghai 3/Catbird (SHA3/CBRD), a moderately susceptible line developed by CIMMYT. The RILs were evaluated for maximum disease severity (MDS) in Sichuan and Gansu in the 2009-2010 and 2010-2011 cropping seasons. Composite interval mapping (CIM) identified four QTL, QYr.caas-1BL.1RS, QYr.caas-1DS, QYr.caas-5BL.3 and QYr.caas-7BL.1, conferring stable resistance to stripe rust across all environments, each explaining 1.9-27.6, 2.1-5.8, 2.5-7.8 and 3.7-9.1?% of the phenotypic variance, respectively. QYr.caas-1DS flanked by molecular markers XUgwm353-Xgdm33b was likely a new QTL for APR to stripe rust. Because the interval between flanking markers for each QTL was less than 6.5?cM, these QTL and their closely linked markers are potentially useful for improving resistance to stripe rust in wheat breeding.     

条形柄锈菌(小麦条锈病菌)侵染结构体外形成的观察

通过荧光显微镜和扫描电镜分别对条形柄锈菌夏孢子在寄主植物-小麦叶表和非寄主植物-水稻叶表以及小麦穗部和茎秆上的萌发过程进行了观察。结果发现,夏孢子在小麦叶片体表萌发产生芽管后,可依次分化形成气孔下囊、初生菌丝与吸器母细胞;在小麦颖片、稃片及茎秆部位表面,同样可观察到病菌在体外分化形成吸器母细胞;并且在水稻叶片上也观察到病菌侵染结构存在体外分化现象。经荧光染色发现,条形柄锈菌在体外与在小麦组织中形成的侵染结构没有明显的差别。观察结果可为条形柄锈菌侵染结构的离体诱导与调控机理研究提供依据。     

Characterization of genetic loci conferring adult plant resistance to leaf rust and stripe rust in spring wheat.

Leaf (brown) and stripe (yellow) rusts, caused by Puccinia triticina and Puccinia striiformis, respectively, are fungal diseases of wheat (Triticum aestivum) that cause significant yield losses annually in many wheat-growing regions of the world. The objectives of our study were to characterize genetic loci associated with resistance to leaf and stripe rusts using molecular markers in a population derived from a cross between the rust-susceptible cultivar 'Avocet S' and the resistant cultivar 'Pavon76'. Using bulked segregant analysis and partial linkage mapping with AFLPs, SSRs and RFLPs, we identified 6 independent loci that contributed to slow rusting or adult plant resistance (APR) to the 2 rust diseases. Using marker information available from existing linkage maps, we have identified additional markers associated with resistance to these 2 diseases and established several linkage groups in the 'Avocet S' x 'Pavon76' population. The putative loci identified on chromosomes 1BL, 4BL, and 6AL influenced resistance to both stripe and leaf rust. The loci on chromosomes 3BS and 6BL had significant effects only on stripe rust, whereas another locus, characterized by AFLP markers, had minor effects on leaf rust only. Data derived from Interval mapping indicated that the loci identified explained 53% of the total phenotypic variation (R2) for stripe rust and 57% for leaf rust averaged across 3 sets of field data. A single chromosome recombinant line population segregating for chromosome 1B was used to map Lr46/Yr29 as a single Mendelian locus. Characterization of slow-rusting genes for leaf and stripe rust in improved wheat germplasm would enable wheat breeders to combine these additional loci with known slow-rusting loci to generate wheat cultivars with higher levels of slow-rusting resistance.     

Spore traps network: a new tool for predicting epidemics of wheat yellow rust

A network of Burkard 7-day spore-recording traps was set up in the Walloon Region in Belgium to monitor the airborne inoculum of wheat pathogens. The relationship between the airborne inoculum of Puccinia striiformis f.sp. tritici, the causal agent of stripe rust, and the disease incidence on plants in untreated plots located near each spore traps was studied during the 2008-2009 season. The presence of airborne inoculum was tested in four locations on tapes collected from the Burkard spore traps from 1 April to 14 June 2009. Total DNA from each fragment of spore trap tape corresponding to 1 day sampling was extracted. P. striiformis f.sp. tritici was quantified by real-time polymerase chain reaction (PCR) assay using specific primers and SYBRGreen. The airborne inoculum of P. striiformis was first detected between 7 and 13 April 2009, depending on the location in the Walloon Region. The first symptoms of stripe rust were observed in the fields between 15 May and 2 June 2009. The onset of the disease symptoms was always preceded by a higher peak of airborne inoculum about 15 days earlier. When P. striiformis f.sp. tritici was detected, the daily quantities of spores, collected from a volume of air of 14.4 m3, fluctuated between 0.23 and 154.66. This study shows that spore traps coupled with real-time PCR could be used to assess the airborne inoculum of P. striiformis in order to understand and predict stripe rust outbreaks.