小麦叶锈菌群体遗传结构、传播路径与流行区划研究

Wheat leaf rust, caused by Puccinia triticina, is one of the most devascating fungal diseases worldwide. Which is a common and widely distributed disease, it occurs almost everywhere when wheat is grown. It was one of the important wheat diseases which caused great losses annually and historically. The objectives of this study was going: to clearify the pyramiding and application of leaf rust (Lr) resistance genes in Chinese core collections of wheat, commercial cultivars and advanced lines attending the National Wheat Regional Test (NWRT); to demonstrate the virulence structure and distribution among different regions; to elucide the dispersal route of P. triticina populations from different locations based the multi-gene phylogeny analysis; to find out if there exists the hopspot areas for wheat leaf rust pathogen. As a result of integrating all data, we hope to help clear the epidemic zone differentiation and provide the fundamental theory for the epidemics and control of wheat leaf rust around the country.

小麦叶锈病（Puccinia triticina）是一种重要的真菌病害，在世界各小麦产区均有发生，是我国小麦生产上的主要病害之一，历史上曾多次给我国小麦生产造成重大损失。本研究围绕该病害发生流行逐年加重这一重要生产问题，摸清我国小麦核心种质资源、主要生产品种、参加区域试验的小麦高代品系抗叶锈基因状况、查明小麦叶锈病在我国的分布与危害特点、明确不同地区病菌毒性结构与空间格局，利用多基因序列分析揭示病菌在我国不同地区间的传播路径，探索我国小麦叶锈病是否存在核心菌源区或菌源基地，提出我国小麦叶锈病流行区划，为全国小麦叶锈病流行与防控提供理论依据。

通过对2012年至2020年从云南、四川、甘肃、河南、内蒙古、黑龙江等地等地采集了906份小麦叶锈菌样品，采用42个鉴别寄主分析了其苗期毒性，利用4个持家基因SNP序列及16个SSR序列分析了其群体分子遗传结构与菌源传播关系；对262份我国小麦微核心种质材料进行了成株期抗叶锈病鉴定和苗期基因分析与分子检测;建立了气候相似年与小麦叶锈病传播流行的模型，并与已有田间调查数据进行了相关性分析，初步明确了我国小麦叶锈病菌的传播路径。.1..明确了我国不同地区小麦叶锈菌的群体毒性结构和遗传结构.共发现了199个致病类型，主要的致病类型有与几年前相比有了明显的不同。2020年，TTS小种23个，出现频率占6.1%，TTJ14个（3.7%），而2012年以前主要以PHT和THT为主。四个地区间的群体有一定的遗传分化和基因流动。与河南和甘肃相比，云南和四川更可能为小麦叶锈病的发病中心。.2..解析了我国262小麦微核心种质抗叶锈病基因.三颗寸、白油麦、吉春1016等21个品种含有一个或多个抗叶锈基因。京红5号、内麦11、小白麦、牛趾甲等119个品种不含抗叶锈基因； Lr1、Lr10、Lr21、Lr26、Lr28和Lr34分子检测频率在13.0%~69.1%。.3..初步明确了我国小麦叶锈菌传播路线与流行区划.对16个省份的小麦叶锈菌709个样品进行SSR分析表明，主要分为东部、西部和中部三个群体，其中东部群体包括北京，河北，山东，安徽，河南，山西，陕西和黑龙江八个省份样品。西部群体样本来自甘肃，四川，青海和内蒙古；“桥梁”群体样本来自江苏，湖北和云南省。东部Pt种群的病原体传播比西部Pt种群更为频繁。部分省份样本如北京，河北，陕西，江苏，河南和黑龙江省可能为本地传播，而青海，湖北，安徽，山东和内蒙古的五个省可能为外来菌源。此外，山西，云南，甘肃和四川等省也有本地繁殖的可能。.