低聚糖提高小麦的抗病性及其应用于防治小麦赤霉病的研究

霉菌丝细胞壁和小麦细胞壁低聚糖片断在小麦黄化苗中能有效地诱导小麦抗毒素积累,经诱导产生的小麦抗毒素对小麦霉菌有明显的抑菌作用。采用同样的低聚糖片断处理大田小麦,能明显提高感病小麦品种绵阳１１号和宁麦６号对小麦赤霉病的抗病能力。用不同浓度的低聚糖片断处理麦穗,２ｕｇ／ｍｌ赤霉菌壁低聚糖是适宜的浓度,能使宁麦６号的病穗率减少４４．９％,使绵阳１１号减少２６．９％。２０ｕｇ／ｍｌ小麦细胞壁低聚糖喷洒宁麦     

低聚糖提高小麦的抗病性及其应用于防治小麦赤霉病的研究

赤霉菌丝细胞壁和小麦细胞壁低聚糖片断在小麦黄化苗中能有效地诱导小麦抗毒素积累,经诱导产生的小麦抗毒素对小麦霉菌有明显的抑菌作用。采用同样的低聚糖片断处理大田小麦,能明显提高感病小麦品种绵阳１１号和宁麦６号对小麦赤霉病的抗病能力。用不同浓度的低聚糖片断处理麦穗,２０ｕｇ／ｍｌ赤霉菌壁低聚糖是适宜的浓度,能使宁麦６号的病穗率减少４４．９％,使绵阳１１号减少２６．９％。２０ｕｇ／ｍｌ,小麦细胞壁低聚糖喷洒宁麦六号,杨麦１５８和川育１２号,能有效地提高这些品种抗小麦赤霉病的能力,防效分别达到９０．０％、８１·１％和８８．９％。     

一株萎缩芽孢杆菌在小麦中的定植及对赤霉病的防治

从小麦的叶片中筛选获得了一株抗赤霉病菌株XM5,经16S-23S rDNA ITS序列的扩增比对,鉴定其为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus).通过逐步提高抗生素浓度驯化,使该菌株获得了利福平和链霉素的双抗性标记,同时针对其ITS序列的特异性区段,设计了特异性引物L6SF、L6SR.采用抗抗生素和特异性PCR双重标记,研究了XM5在小麦中的内生定植状况,发现根施的XM5能长期定植于室内小麦苗和室外植株中,但定植菌的数量随时间呈递减趋势.为研究穗部的防治效果,分别以XM5的菌悬液和发酵液喷施幼穗,结果表明:10 d后两个处理组在穗部表面残余的活菌数量均已不足起始量的5％,但在喷施菌悬液组,麦穗内部定植的XM5的数量不断增加,由5.2×103持续增加至4.8×104 cfu·穗-1,其对赤霉病的防效在7d时可达到68.3％.     

小麦赤霉病生物防治研究进展

小麦赤霉病是由镰孢菌属(Fusarium)病原真菌引起的小麦病害,世界各地小麦产区均有发生,我国主要发生在长江中下游麦区和淮河流域麦区,并有向北蔓延的趋势.小麦赤霉病不仅造成小麦减产,而且其主要病原菌禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)能产生单端孢霉烯族化合物和玉米赤霉烯酮等多种真菌毒素,给人和动物的...     

植物细胞工程在小麦抗赤霉病育种中的应用

小麦赤霉病是全球性小麦病害,严重影响小麦产量和品质,赤霉菌产生的毒素进一步威胁人畜安全,培育抗病品种是控制小麦赤霉病危害的根本途径。植物细胞工程技术可创造新的遗传变异、加快育种进程,已经广泛应用于小麦抗赤霉病育种。概述了体细胞无性系变异诱导、花药培养、小麦与玉米杂交培育加倍单倍体以及幼胚培养一年多代快速成苗等植物细胞工程技术研究进展,着重介绍了其在抗小麦赤霉病育种中的应用。最后对未来发展趋势做了展望,植物细胞工程结合分子育种技术将在小麦抗赤霉病品种培育中发挥更重要的作用。     

小麦抗赤霉病研究现状与展望

小麦是我国最重要的口粮作物之一。在小麦生产所面临的各种病害中,赤霉病的发生具有愈来愈严重的趋势,引起小麦产业界的高度关注。近几十年来,科研人员在小麦抗赤霉病遗传育种以及防控技术领域进行了持续不懈的努力,在赤霉病病原菌致病基因、小麦赤霉病抗性基因定位、克隆及功能研究以及抗赤霉病分子育种等方面取得了重大进展。本文主要从赤霉病抗性基因资源的发掘和鉴定、不同抗源遗传基础解析、小麦赤霉病抗性基因、抗赤霉病分子标记辅助选择育种与基因聚合以及小麦抗赤霉病基因的克隆和功能研究等方面进行了综述,分析了目前小麦抗赤霉病研究中存在的问题,并提出应加强基因克隆、功能分子标记开发以及应用单体型辅助选择(HAS)和标记组辅助选择(MSAS)等小麦抗赤霉病研究的相关建议。     

小麦赤霉病的药剂防治指标模型

经过推导,得出小麦赤霉病的两类药剂防治指标模型．在保证品质、收支有余的条件下,第一类模型附加产投比较佳、净收益最佳原则,第二类模型附加产投比最佳原则．灵敏度分析和合理性分析证明了模型的正确性．模型可做为小麦赤霉病药剂防治的决策工具．同时,给出了两类模型的BASIC计算程序．     

小麦赤霉病抗病机制研究进展

小麦赤霉病是一种小麦穗部病害,严重影响小麦的产量和品质。挖掘小麦赤霉病抗性基因,揭示其抗病机制,对于提高小麦赤霉病抗性,推动小麦赤霉病抗性育种进程具有重要的意义。系统阐述了抗赤霉病相关QTL、多组学研究、细胞壁防卫、信号转导、次生代谢物合成、识别应答等小麦赤霉病抗性机制的研究进展,并对未来小麦赤霉病抗性机制的研究方向进行了探讨。希望以此加深研究者对小麦赤霉病抗性机制的了解,为未来小麦抗赤霉病分子机制研究提供理论基础,为小麦抗赤霉病遗传改良提供丰富的基因资源。     

通过组织培养筛选小麦抗赤霉病突变体的研究

选用中抗赤霉病的春小麦品种和品系的花药进行离体培养,以小麦赤霉病29号菌株产生的致病培养滤液为选择剂,结合物理诱变处理,进行抗病鉴定,用赤霉病菌分生孢子直接接种在愈伤组织和再生植株筛选抗病突变体。在83块愈伤中有53块抗病。在11株的再生植株中有9株均比未经培养滤液处理的对照提高了抗病性,从中选出4株抗病性接近或超过“苏麦3号”品种。     

优质早熟抗赤霉病小麦品种的创新

优质、早熟和抗赤霉病是中国黄河以南广大小麦种植区域小麦育种的重要育种目标,小麦新品种郑州9023在优质、早熟和抗赤霉病的结合上获得了成功。本对郑州9023的创新目标、育种措施、特性表现及利用策略进行了阐述和探讨。     

我国小麦赤霉病成灾原因分析及防控策略探讨

小麦是世界上三大粮食作物之一,是全球30亿以上人口的主粮。近年来,由于各种病虫害危害,全球小麦生产和粮食安全受到严重威胁,其中由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是小麦生产上重要的病害之一。此外,病菌会产生多种真菌毒素对人畜生命健康构成严重威胁。化学药剂的使用以及抗病品种的种植可以有效地控制小麦赤霉病的发生。但是,由于高产优质抗病品种匮乏、气候变暖等因素影响,小麦赤霉病在我国小麦主产区频繁暴发;同时,赤霉病菌抗药性产生致使化学农药的防控效果大大降低。从气候变化、耕作制度改变、小麦品种抗性及病菌抗药性等方面,分析了赤霉病暴发成灾的主要原因。在此基础上,结合当前赤霉病防控研究进展以及存在的科学问题,探讨该病害持续绿色防控的对策建议,以期为我国小麦赤霉病的防控研究提供参考。     

Resistance against Fusarium Head Blight in Transgenic Wheat Plants Expressing the ScNPR1 gene

Fusarium head blight (FHB) is a severe global wheat disease that may cause severe yield losses, especially during epidemic years. Transforming the regulatory genes in the metabolic pathways of disease resistance into wheat via transgenic methods is one way to improve resistance to FHB. ScNPR1 (Secale cereale‐NPR1), a regulatory gene for systemic acquired resistance (SAR), was isolated from S. cereale cv Jingzhouheimai and transformed into the moderately FHB‐susceptible wheat variety Ningmai 13. RT‐PCR analysis indicated that the ScNPR1 gene was stably expressed in transgenic plants. An evaluation of the resistance to FHB revealed that six ScNPR1 transgenic lines (NP1, NP2, NP3, NP4, NP5 and NP6) exhibited significantly higher FHB resistance than the wild‐type wheat Ningmai 13 and the null‐segregated plants. The expression of pathogenesis‐related (PR) genes after Fusarium graminearum inoculation was earlier or higher than those in the wild‐type variety Ningmai 13. The high expression in the early stages of PR genes should account for the enhanced FHB resistance in the transgenic lines. Our results suggest that overexpression of ScNPR1 could be used to improve FHB resistance in wheat.     

Fusarium Head Blight of Common Polish Winter Wheat Cultivars – Comparison of Effects of Fusarium avenaceum and Fusarium culmorum on Yield Components

The effects of Fusarium avenaceum and Fusarium culmorum on the reduction in yield components, after independent inoculation of 14 winter wheat cultivars, were investigated. Single isolates of F. avenaceum and F. culmorum were independently used in inoculations of winter wheat heads. Reductions in the following yield traits: 1000‐kernel weight (TKW), the weight (WKH) and number (NKH) of kernels per head after inoculation were analysed statistically. The results indicate differences between both pathogens in their effects on yield traits. The statistical calculations were performed using analysis of variance (a three‐factor experiment) for particular yield trait reductions and multivariate analysis of variance for the yield trait reductions jointly. Almost all of the univariate and multivariate hypotheses concerning no differences between pathogens (F. culmorum, F. avenaceum), climatic conditions (years) and cultivars as well as hypotheses concerning no interactions between factors (pathogens, years, cultivars) were rejected at least at P= 0.05 significance level. The reduction of yield traits indicated individual reactions of the tested winter wheat cultivars to different pathogens. Among the tested traits the highest influence on the rejection of the hypothesis concerning the equivalence of F. avenaceum and F. culmorum was observed for TKW and WKH. The effect of the pathogen on yield reduction was greater for F. avenaceum than for F. culmorum during 1996 and 1997. A comparison of the cultivars indicated that the Begra cultivar showed the highest tolerance to inoculation with both Fusarium pathogens. Moreover, this genotype as well as several others showed lower tolerance to F. avenaceum rather than to F. culmorum, whereas Elena was the only cultivar with the opposite tendency.     

小麦赤霉病新抗源的发掘与抗性位点的检测分析

小麦赤霉病是由禾谷镰刀菌引起的世界性重要病害,发掘优异的抗性种质资源、培育抗病品种是持续防治赤霉病最经济且环境友好的措施。为发掘新的赤霉病抗源,本研究于2017—2021年在弥雾保湿大棚中,采用单花滴注法对642份小麦种质资源的赤霉病抗扩展性进行鉴定,同时利用已知抗赤霉病基因/位点Fhb1~Fhb7的分子标记对筛选出的抗性种质基因型进行分析。结果表明,不同年份间赤霉病病小穗率的相关性均达到极显著水平。筛选到3年及以上赤霉病抗性优于扬麦158的种质81份,主要来自长江中下游麦区,其中33份种质连续4年抗性优于扬麦158;筛选到3年及以上抗性与苏麦3号相当的种质9份,分别为望水白、Grandin、浩麦1号、剑子麦、魁小麦、农林26、软秆洋麦、苏麦2号和武农6号,其中剑子麦、软秆洋麦、苏麦2号和Grandin连续4年抗性与苏麦3号相当。对抗性种质携带的抗赤霉病基因/位点进行分析发现,浩麦1号、冀师7225-28、南农13Y110、石优17和武农6号不携带任何已知抗赤霉病基因/QTL,为小麦抗赤霉病研究和品种培育提供了新的种质资源和理论依据。     

小麦抗赤霉病品种NBS同源序列克隆与分析

根据二穗短柄草NBS-LRR类基因的保守序列设计同源引物,以小麦抗赤霉病品种苏麦3号、宁7840和望水白基因组DNA为模板,通过PCR扩增,得到43条序列,其中4条为非编码序列或结构域不完整;39条与植物抗病基因同源,其中的7条内部存在终止密码子,可能是假基因,经过比对分析,其余32条具有连续的开放阅读框和保守结构域,推导的氨基酸序列均具有Kinase-1a、Kinase-2和Kinase-3a及GLPL区等几个保守区,在GenBank中均能找到与之高度同源的其他物种的核酸序列,并且Kinase-2的最后一个氨基酸均为色氨酸(W),属于non-TIR类NBS基因。32条序列可分为4大类,它们之间核苷酸同源性为64%-98%,编码氨基酸同源性为22%-98%。根据序列分析随机设计5对不同基因特异性引物,并利用RT-PCR技术进行表达分析,结果表明,7-1、s-3、s-4和w-2均能表达,说明这些片段可能是功能性抗病基因的部分序列;7-13不表达,再次证明属于假基因。32条序列在之前未被报道过,这些RGA可以作为筛选赤霉病功能性抗病基因的候选序列。     

3B染色体短臂小麦赤霉病抗性主效QTL的分析

采用区间作图和复合区间作图方法对重组自交系群体宁894037／Alondram、望水白／Alondra和苏麦3号／A1ondra进行了抗赤霉病QTL分析,结果表明,用在田间和温室的赤霉病抗性鉴定资料,在3个赤霉病抗源宁894037、望水白和苏麦3号的3B染色体短臂上均检测到主效QTL的存在。宁894037主效QTL位于标记BARCl33与Xgwm493之间的5．0cM的区间内,最高可解释42．8％的赤霉病抗性;望水白的主效QTL位于标记BARCl47与Xgwm493之间11．5cM的区间内,最高可解释15．1％的赤霉病抗性;苏麦3号的主效QTL位于Xgwm533a与Xgwm493之间13．0cM的区间内,最高可解释10．6％的赤霉病抗性。与赤霉病抗性主效QTL紧密连锁的标记均为SSR标记,可直接用于分子辅助育种。     

小麦抗赤霉病利器——他山之石

赤霉病是我国乃至世界小麦(Triticum aestivum)产区的重要病害, 给农业生产和人畜健康造成重大威胁。分离鉴定优质抗病基因、培育抗病品种, 是控制我国麦区赤霉病的重要手段。最近, 山东农业大学孔令让团队完成了二倍体长穗偃麦草(Thinopyrum elongatum)基因组的组装, 并在此基础上通过精细定位和图位克隆分离得到来自长穗偃麦草的抗赤霉病基因Fhb7。他们发现Fhb7编码1个谷胱甘肽转移酶, 对禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)分泌的包括呕吐毒素等在内的多种毒素具有解毒作用, 是1个广谱持久抗病基因。他们还发现Fhb7很可能最初源于内生真菌, 经过基因水平转移进入到偃麦草基因组中。此外, Fhb7不影响其它农艺性状, 且其抗性不受小麦遗传背景影响。这一系列工作揭示了作物抗病演化中的全新机制, 对小麦抗赤霉病育种以及更好地利用长穗偃麦草的丰富基因资源都具有重要意义。     

大麦赤霉病抗扩展性鉴定与评价

利用禾谷镰刀菌单花滴注接种研究了245份大麦品种对赤霉病抗扩展性。结果表明,大麦赤霉病抗性除了抗初侵染外还存在抗扩展类型。比较了接种后7d、14d和21d的病小穗数和病小穗率以覆由不同期病小穗率获得的病程曲线面积等7个指标性状,并对其进行遗传参数分析,发现21d病小穗率指标在品种间具帔大的变幅、遗传变异系数和遗传率,21d病小穗数和病程曲线面积与病小穗率呈极显著正相关。不同大麦品种抗扩展性表现不一,供试品种中以Suyin21、乌金一号、莆846193、盐97001、96AC20-30五个品种21d病小穗率最低,为高抗品种,占全部供试品种的2．04％。     

Influence of N-fertilization and Fungicide Strategies on Fusarium Head Blight Severity and Mycotoxin Content in Winter Wheat

Nitrogen (N) fertilization and fungicide applications are still subject to discussion concerning the influence on Fusarium head blight (FHB) and related mycotoxin accumulation. Field studies were made in 2000–2001 and 2001–2002 to investigate the effect of two N‐rates and 11 plant protection treatments on FHB severity and the content of FHB‐related mycotoxins, namely deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEA) under conditions of natural infection. The treatments applied can be summarized as (i) an integrated approach using a decision support system, (ii) the use of two plant strengtheners, Bion^® (benzo [1,2,3]thiadiazole‐7‐carbothioic acid S‐methyl‐ester, BTH) and a compound based on the biomass of the cyanobacterium Spirulina platensis, (iii) the use of plant strengtheners in combination with a broad‐spectrum fungicide and (iv) common fungicide strategies against foliar diseases. Fusarium infections as well as the analysed mycotoxins were observed at low levels in both years. Disease severity was significantly increased by conventional N‐fertilization only in 2001. Neither FHB severity nor mycotoxin accumulation was significantly influenced by any of the treatments, although treatments without fungicides appeared to lead to lower disease severities. In 2002, there was a tendency towards higher disease severities when common fungicide strategies were applied. Mycotoxin contamination was found in grain samples from both years. In 2001 DON was mainly traceable, whereas in 2002 ZEA was also detected. Mycotoxin contamination was influenced by N‐fertilization rather than by the treatments. In 2001, the DON content was significantly increased due to the conventional N‐supply. Our results indicate that less intensive fungicide strategies, including plant strengtheners, are no worse than common fungicide strategies under conditions of low FHB severity and mycotoxin accumulation. Immoderate N‐fertilization however, can increase mycotoxin levels significantly even under conditions unfavourable for Fusarium spp.     

基于共表达网络和蛋白互作分析挖掘小麦赤霉病抗性相关核心蛋白

高通量蛋白组学技术能够鉴定小麦特定组织的蛋白表达水平,对小麦穗轴混池蛋白组学分析得到的632个差异表达蛋白数据进行共表达网络分析,同时筛选显著表达模块进行蛋白质互作分析,以期挖掘出与小麦赤霉病抗性相关的蛋白。WGCNA分析结果共构建了12个表达模块,其中模块6与赤霉病抗病呈极显著相关,模块8显著相关。蛋白互作网络分析筛选到7个候选蛋白,分别为参与毒素降解的GST （glutathione S?transferase）和AdoMet?MTase（S?adenosylmethionine?dependent methyltransferase）,参与光合作用的IM30（membrane?associated 30 Da, chloroplastic）、PnsL2（photosynthetic NDH subcomplex L 2）和PPL1（PsbP?like protein 1）,以及抗逆相关的UCHL（ubiquitin carboxyl?terminal hydrolase）和MetAP2（methionine aminopeptidase 2）。这些蛋白可能在赤霉病抗、感病响应中具有重要作用,值得进一步研究。