小麦条锈菌对温度的敏感性及其相关生物学特性分析

小麦条锈病是一种典型的低温病害，环境温度是限制病原菌生长、繁殖与侵染以及病害的周年循环的主要气候因素。但关于小麦条锈菌对温度耐受能力方面系统性的研究还未见报道。本项目拟采取室内外生物学实验，研究中国不同地区、时代来源的小麦条锈菌样本对温度的敏感性，进行不同温度敏感类群毒性、寄生适合度测定以及在侵染结构分化及侵染过程中差异的显微观察。明确不同温度敏感类群的时空分布特征及是否有耐高温菌系的产生；明晰毒性、寄生适合度、侵染特征与温度耐受能力的相关性。并探索利用SRAP进行与温度敏感型特征相关多态性位点的筛选，为后续克隆相关基因，从分子水平阐明温度耐受性变化机制奠定基础。研究结果将有助于了解全球气候变暖对中国小麦条锈菌群体变化及进化的影响，为界定小麦条锈病越夏、越冬菌源精准分布区域、明确菌源数量、进行病害的流行区划和预测预报提供科学依据。

小麦条锈病是一种典型的低温病害，一般在冷凉潮湿的地区发病严重。但近年来，不断有研究报道条锈病开始在以前少发或不发的温暖地区造成流行危害，推测这与小麦条锈菌对高温的适应性增强有关。为明确我国小麦条锈菌群体对温度的敏感性，研究以病害抑制中温度“ET50”为标尺，对1980s-2010s采自全国12个省市的126株小麦条锈菌菌株对温度的敏感性进行了比较。结果表明，供试菌株的ET50值在18.46-27.01℃之间呈非正态分布，说明温度对小麦条锈菌群体产生了选择压力。14.29%菌株的ET50值高于26℃，且他们均为2010年以后采集的。不同地区的小麦条锈菌群体ET50值存在差异，总体趋势是越温暖、海拔纬度越低的地区，条锈菌群体的ET50值越高，对高温的耐受能力越强。在14℃和22℃下，对温度高、中、低敏感型代表菌株的寄生适合度进行测定，结果表明在22℃下温度低敏感类型菌株的寄生适合度要显著高于温度中、高敏感类型菌株，具体表现为潜育期短、病斑扩展速率快、产孢量大。.为明确热激蛋白70在小麦条锈菌对高温适应性中的作用，采用RACE和PCR技术扩增得到小麦条锈菌hsp70的基因全长，并利用实时荧光定量PCR技术对热胁迫下不同温度敏感类型小麦条锈菌中hsp70的表达特征进行分析。克隆得到的小麦条锈菌hsp70基因组序列全长为2817 bp，包含7个内含子，cDNA序列全长为2267 bp，其中开放阅读框为1917 bp，编码639个氨基酸，分子量为66.7 ku，等电点为5.15。编码蛋白含3个保守的HSP70氨基酸序列。qRT-PCR试验结果表明，28℃热激后，hsp70的转录水平随热激时间的延长而略有增加，2 h达到最高值。不同温度敏感类型菌株在热激2 h后hsp70的相对表达量具有显著差异。低敏感类型菌株hsp70平均表达量为未经处理对照的7.12倍，而高敏感类型菌株hsp70平均表达量仅为对照的1.63倍，证实hsp70在小麦条锈菌对高温的适应过程中可能发挥了重要作用。