基于毒性表型和基因型的主要冬繁区小麦条锈菌群体遗传分析.pdf

中国农业科学 2023,56(14):2629-2642 Scientia Agricultura Sinica doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.001 收稿日期：2023-02-27；接受日期：2023-04-11 基金项目：国家重点研发计划（2021YFD1401000）、国家自然科学基金（32172380）联系方式：高新培，E-mail：。赵鋆，E-mail：。高新培和赵鋆为同等贡献作者。通信作者詹刚明，E-mail：。通信作者康振生，E-mail： 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：基于毒性表型和基因型的主要冬繁区小麦条锈菌群体遗传分析 高新培，赵鋆，刘博凡，郭一，康振生?，詹刚明?西北农林科技大学植物保护学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室，陕西杨凌 712100 摘要：【目的】明确中国主要冬繁区小麦条锈菌群体毒性结构和遗传多样性，为冬繁区及黄淮海麦区小麦条锈病的防控及小麦抗性基因的合理布局提供参考依据。【方法】从四川盆地、湖北和河南南部等主要冬繁区采集并分离得到 148 个小麦条锈菌菌株，利用中国鉴别寄主和单基因系鉴别寄主进行毒性表型鉴定；并利用 17 对 KASP-SNP 引物对菌株进行标记，完成基因型分析。【结果】基于中国鉴别寄主共鉴定出 14 个已知小种和 63 个未知致病类型，其中 CYR34（16.2%）、G22-14（12.2%）、CYR32（6.8%）、CYR33（5.4%）为优势小种（致病类型）；基于单基因系鉴别寄主鉴定得到 113 个小种（致病类型），其中 race1（7.4%）、race2（3.4%）、race3（3.4%）为优势小种（致病类型）。贵农 22 类群是中国冬繁区小麦条锈菌群体的最大流行类群，供试条锈菌均不侵染携带Yr5和Yr15的单基因系品种。单基因系毒性鉴定及分子标记均显示 CYR34 和 G22-14 的毒性表型及基因型呈现多样化，表明这两个优势小种内部存在高度分化。基于两套鉴别寄主的毒性数据聚类显示，四川盆地与湖北南部条锈菌群体相似，而湖北西北部与河南南部条锈菌群体相似；基于 KASP-SNP 分子数据的遗传聚类显示，四川盆地、湖北南部条锈菌群体与湖北西北部、河南南部条锈菌群体基因型存在分化；Structure 分析显示四川盆地、湖北南部群体主要有 2 种遗传背景，湖北西北部、河南南部群体主要有一种遗传背景；群体遗传分化分析显示四川盆地条锈菌群体与河南南部条锈菌群体二者Fst值最大，为 0.118，遗传差异最大且遗传分化明显；湖北西北部群体与河南南部群体遗传分化程度最小，Fst值为 0.010；基因流分析得到湖北西北部群体与河南南部群体之间的Nm 值为 25.236，Nm4，二者存在较大的基因流，湖北西北部和河南南部群体与四川盆地群体之间的Nm 值分别为 2.923 和 1.864，均存在较小的基因流；遗传多样性分析结果表明，四川盆地、湖北南部地区条锈菌群体遗传多样性水平均较高，湖北西北部、河南南部条锈菌群体遗传多样性水平较低。上述结论均支持四川盆地、湖北南部群体同湖北西北部、河南南部群体存在遗传分化。【结论】单基因系鉴别寄主能够精准地进行中国小麦条锈菌小种鉴定；中国主要冬繁区的小麦条锈菌群体存在不同来源。关键词：小麦条锈菌；冬繁区；毒性鉴定；KASP-SNP；群体遗传 Population Genetic Analysis of Puccinia striiformis tritici in Main Winter-Increasing Areas Based on Virulent Phenotypes and Genotypes GAO XinPei,ZHAO Jun,LIU BoFan,GUO Yi,KANG ZhenSheng?,ZHAN GangMing?College of Plant Protection,Northwest A&F University/State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas,Yangling 712100,Shaanxi Abstract:【Objective】To clarify the virulence structure and genetic diversity of Pst populations in the major winter-increasing areas 2630 中 国 农 业 科 学 56 卷 of China,and to provide reference for the prevention and control of Pst and the rational layout of wheat resistance genes in the winter-increasing areas and the wheat production in Huang-huai-hai.【Method】A total of 148 Pst isolates were collected and isolated from the major winter-increasing areas such as Sichuan Basin,Hubei and southern Henan,and the virulence phenotype was identified by using Chinese differentials and single-gene lines,and 17 pairs of KASP-SNP primers were used to mark the isolates and complete the genotype analysis.【Result】Based on the Chinese differentials,14 known races and 63 unknown pathotypes were identified,among which CYR34(16.2%),G22-14(12.2%),CYR32(6.8%),CYR33(5.4%)were the dominant races(pathotypes);based on the single-gene lines,113 races(pathotypes)were identified,among which race1(7.4%),race2(3.4%),race3(3.4%)were the dominant races(pathotypes).The Guinong 22 group was the largest epidemic group of Pst population in Chinas winter-increasing area,and all tested Pst isolates did not infect single-gene lines varieties carrying Yr5 and Yr15.The virulence phenotype and genotype of CYR34 and G22-14 showed diversification by single-gene lines virulence identification and molecular marker,indicating that there was high differentiation within these two dominant races.The clustering based on the virulence data of two sets of differentials showed that the Pst populations in Sichuan Basin and southern Hubei were similar,while the Pst populations in northwestern Hubei and southern Henan were similar;the genetic clustering based on KASP-SNP molecular data showed that there was genotype differentiation between the Pst populations in Sichuan Basin,southern Hubei and northwestern Hubei,southern Henan;Structure analysis showed that Sichuan Basin,southern Hubei population mainly had two genetic backgrounds,northwestern Hubei,southern Henan population mainly had one genetic background;population genetic differentiation analysis showed that Sichuan Basin Pst population and southern Henan Pst population had the largest Fst value,which was 0.118,with the largest genetic difference and obvious genetic differentiation;northwestern Hubei population and southern Henan population had the smallest degree of genetic differentiation,Fst value was 0.010;gene flow analysis obtained Nm value between northwestern Hubei population and southern Henan population was 25.236,Nm4,there was a high-level gene flow between them,northwestern Hubei and southern Henan population and Sichuan Basin population had Nm values of 2.923 and 1.864 respectively,both had a low-level gene flow;genetic diversity analysis results showed that Sichuan Basin,southern Hubei region Pst population had a high-level of genetic diversity,northwestern Hubei,southern Henan Pst population had a low-level of genetic diversity.The above conclusions all support that Sichuan Basin,southern Hubei population has genetic differentiation with northwestern Hubei,southern Henan population.【Conclusion】Single-gene lines can accurately identify Chinese Pst races;Pst populations in Chinas major winter-increasing areas have different sources.Key words:wheat stripe rust;winter-increasing area;virulence identification;KASP-SNP;population genetics 0 引言【研究意义】由条形柄锈菌小麦专化型（Puccinia striiformis f.sp.tritici，Pst）所引致的小麦条锈病，是小麦生产上最具毁灭性的病害之一1-2，严重威胁着中国的小麦安全生产3-4。加强冬繁区小麦条锈菌群体的监测、明确小麦产区条锈菌个体毒性特征及群体毒性结构并揭示小麦条锈病的传播流行规律对于防止春季流行区病害的发生、制定合理有效的病害防控策略至关重要。【前人研究进展】前人研究表明，中国小麦条锈病分为三大流行区系5-6，其中，冬繁区是中国春季小麦条锈病流行的菌源基地，在越夏易变区和春季流行区之间起着桥梁作用。研究报道，2016 年秋河南省南部及湖北省北部麦区接受了来自甘肃东南以及陕西关中等地的菌源，使得小麦条锈病在江汉平原扩散7。HUANG 等8对 2017、2018 年中国中西部多个省份的条锈菌菌株进行研究，发现鄂西北与鄂南的条锈菌存在不同的来源。ZHAN 等9通过群体遗传分析，发现2019 年湖北地区的小麦条锈菌来源于云南东部和贵州。【本研究切入点】目前，关于冬繁区小麦条锈菌群体结构及其菌源的研究鲜见报道，而冬繁区小麦条锈菌的小种和致病类型构成在相当大程度上代表了黄淮海麦区春季流行的群体构成。因此，及早监测冬繁区小麦条锈菌群体遗传结构对针对性防控春季流行区病害具有关键意义。【拟解决的关键问题】本研究利用中国鉴别寄主和单基因系鉴别寄主两套鉴别寄主，并利用 17 对竞争性等位基因特异性单核苷酸多态性（kompetitive allele specific PCR-single-nucleotide polymorphism，KASP-SNP）引物，研究中国四川盆地、湖北南部、湖北西北部和河南南部地区的小麦条锈菌群体毒性结构和遗传多样性，明确冬繁区 Pst 群体的毒性特征及遗传关系，旨在明确冬繁区小麦条锈病的传播流行规律，为冬繁区及黄淮海麦区小麦条锈病的防控及小麦抗性基因的合理布局提供参考依据。14 期 高新培等：基于毒性表型和基因型的主要冬繁区小麦条锈菌群体遗传分析 2631 1 材料与方法 1.1 材料 小麦条锈菌标样：2020 年 1 月在四川盆地（SCB）、湖北南部（S-HB）、湖北西北部（NW-HB）和河南南部（S-HN）采集小麦条锈菌标样，共繁殖存活 148份。其中，四川盆地 81 份，湖北南部 25 份，湖北西北部 26 份，河南南部 16 份（表 1）。表 1 2020 年冬繁区标样采集信息表 Table 1 Sampling information in the winter-increasing areas in 2020 地点地点 Location 经纬度经纬度 Latitude and longitude 海拔海拔 Elevation(m)样本数样本数 No.of isolate 四川省绵阳市安州区黄土村 Huangtu Village,Anzhou District,Mianyang City,Sichuan Province 1048737.72E，317874.90N 500 11 四川省绵阳市梓潼县柴坝村 Chaiba Village,Zitong County,Mianyang City,Sichuan Province 1051487.27E，315872.00N 480 11 四川省绵阳市游仙区新桥镇 Xinqiao Town,Youxian District,Mianyang City,Sichuan Province 1048122.71E，315541.80N 482 40 四川省泸州市古蔺县丹桂镇 Dangui Town,Gulin County,Luzhou City,Sichuan Province 1062411.42E，279317.21N 716 19 湖北省荆州市江陵县普济镇 Puji Town,Jiangling County,Jingzhou City,Hubei Province 1125415.12E，299778.52N 29 19 湖北省随州市曾都区何店镇 Hedian Town,Zengdu District,Suizhou City,Hubei Province 1133322.60E，315922.01N 77 4 湖北省随州市曾都区万店镇 Wandian Town,Zengdu District,Suizhou City,Hubei Province 1135017.24E，318314.21N 93 3 湖北省襄阳市枣阳市兴隆镇 Xinglong Town,Zaoyang City,Xiangyang City,Hubei Province 1129071.50E，320467.11N 157 2 湖北省襄阳市宜城市板桥店镇 Banqiao Dian Town,Yicheng City,Xiangyang City,Hubei Province 1125166.40E，323174.71N 59 12 湖北省襄阳市襄州区黄集镇 Huangji Town,Xiangzhou District,Xiangyang City,Hubei Province 1121403.88E，323088.91N 101 5 湖北省鄂州市华容区华容镇 Huarong Town,Huarong District,Ezhou City,Hubei Province 1147365.19E，305350.51N 37 6 河南省南阳市淅川县厚坡镇 Houpo Town,Xichuan County,Nanyang City,Henan Province 1117679.90E，326077.39N 147 16 供试小麦品种：19 个中国鉴别寄主依次为 Trigo Eureka、Fulhard、保春 128、南大 2419、维尔、阿勃、早洋、阿夫、丹麦 1 号、尤皮号、丰产 3 号、洛夫林 13、抗引 655、水源 11、中四、洛夫林 10、Hybrid 46、Triticum spelta album 和贵农 22，对照品种铭贤169（高度感病），均由西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室提供（电子附表 1）。小麦条锈菌 18 个单基因系及 5 个辅助鉴别寄主材料（电子附表 2）由美国华盛顿州立大学陈贤明教授惠赠。1.2 标样分离与菌系扩繁 将铭贤 169 种植于 10 cm10 cm10 cm（长宽高）的花盆中，每盆播种 1215 粒种子，待第一叶完全展开时接种。用流水冲去标样叶片上的泥土和杂质，甩干，将叶片正面朝上，放入铺有湿润滤纸的托盘中，10 黑暗保湿 810 h。用无菌大头针挑取标样上的单个夏孢子堆均匀涂抹于脱蜡后的幼苗叶片正面，保证每个幼苗叶片只接种 1 个夏孢子堆，每盆幼苗只接种 1 个标样。接种后于 10 黑暗保湿 24 h，而后再转移到温室培养，培养条件为 17 17 h 光照/13 7 h 黑暗。待接种叶片出现明显褪绿斑时，每盆只留 1 株发病较好的幼苗并加上隔离罩，防止不同菌系间的交叉污染。接种后 1315 d，用干净试管分别收集病叶上的夏孢子，置于 4 干燥器内保存备用或于-80 长期留存备用。1.3 菌系的毒性表型鉴定与毒性分析 将两套鉴别寄主的小麦品种编号，按顺序依次 2632 中 国 农 业 科 学 56 卷 种植 19 个中国鉴别寄主、18 个单基因系和 5 个辅助鉴别寄主，以及对照品种铭贤 169，每个花盆的 4个角落种植 4 个品种，并插上标签牌以作标记。在鉴别寄主幼苗一叶完全展开后，均匀喷洒展布剂0.1%吐温 20 溶液，将足量夏孢子分别与干燥的滑石粉按 120 的比例混合，均匀接种至两套鉴别寄主及铭贤 169（对照）的叶面上，喷洒少量水雾，置于黑暗湿润的保湿间中 1012 保湿 24 h，再转入温室培育 1721 d，按照 9 级分级标准10，记录各菌种在鉴别寄主上的反应型，06 级为无毒性，79 级为毒性。无毒性数据转化为 0，毒性数据转化为 1，用 Excel 统计条锈菌群体对各鉴别寄主的毒性频率。1.4 菌系夏孢子 DNA 的提取及 KSAP-SNP 标记 参照ALJANABI等11的CTAB法提取条锈菌夏孢子 DNA，并稍加改进。用分光光度计检测 DNA的浓度和纯度，并将其稀释至标准液 50 ngL-1备用。实验室前期完成了特异性KASP-SNP引物的设计和筛选工作12，通过进一步筛选得到 17 对对条锈菌群体具有多态性的 KASP-SNP 引物（表 2），用于本研究。取DNA样品稀释液2 L于384孔板底部并烘干；配置 KASP 反应体系（5 L）：2KASP Mastermix 2.5 L、primer mix（Forward primer 12 mmolL-1和 Reverse primer 30 mmolL-1）0.056 L 和 ddH2O 2.444 L。表 2 17 对具有多态性的 KASP-SNP 引物 Table 2 Seventeen pairs of KASP-SNP primer sequences with polymorphism 正向引物正向引物 Forward primer(5-3)SNP ID CY32 Contig CY32_PosIn正向引物正向引物-1 Forward primer-1 正向引物正向引物-2 Forward primer-2 反向引物反向引物 Reverse primer(5-3)KASP1 1 75964 GTGGCTCCTGGTGTAAGTTCCGTGGCTCCTGGTGTAAGTTCT GTGGCCCAAACTACGCTAATTTA KASP24 4 43862 GGCTTTTCCATTTAGGTCCTTTGGCTTTTCCATTTAGGTCCTTCTGAGGCTGATTGAATTGTGCTTKASP93 13 397712 ATATCCTGAAAGAACTTGAGTGATTG ATATCCTGAAAGAACTTGAGTGATTT AGGCTTGGTTCGCTATACTCGKASP150 23 3805 TGTTGATTTTATTTTACAGAGCGATT TGTTGATTTTATTTTACAGAGCGATC CACCTTAAGAAAATTGCGGGAKASP153 23 3805 TGTTGATTTTATTTTACAGAGCGATT TGTTGATTTTATTTTACAGAGCGATC CACCTTAAGAAAATTGCGGGAKASP157 24 223357 TGTACTAGTTGGCTTCTCAAGTTCTATT TGTACTAGTTGGCTTCTCAAGTTCTATC ATCACAGAACCTCCAGAGTGAAAT KASP159 24 654444 CTTTGAATTTGAGGTGATGGCA CTTTGAATTTGAGGTGATGGCGCACGACTTCTGACTAGAACTGCTTG KASP162 25 232930 AACCAGCCCTGCTCATTGAAATA AACCAGCCCTGCTCATTGAAATC CAGTGGATGTGATGCGTGAGGTKASP167 26 419659 AAGGTAGGTCGGATATATTTGTCATCT AAGGTAGGTCGGATATATTTGTCATCC CCACTCATGGGCGAAGTTTT KASP172 27 561290 ATCAAAACAAAGAACCCATCCCA ATCAAAACAAAGAACCCATCCCG CTGAATGTGATTGATTGCCAGGA KASP177 28 702014 ACAAATTGTCCAACTGGAAAATCA ACAAATTGTCCAACTGGAAAATCG GCCAATCGGTGTCCTTTACG KASP203 34 225219 CATTGTGACTATCAAGAAAGGATTGT CATTGTGACTATCAAGAAAGGATTGC GGAACCATCCGTCTAAACCC KASP261 49 33389 TGAGGAGTACTTTCGATAGAATCAGG TGAGGAGTACTTTCGATAGAATCAGA GCCAGCATTCTCCCTCTTACACKASP285 56 96991 TAGTTCGTCGATTCCCAAGTTTG TAGTTCGTCGATTCCCAAGTTTA GATGCCGTCGTGATTGTTGC KASP373 93 6570 CTGTTTGTCAATCGGACCAGCCTGTTTGTCAATCGGACCAGTTGAATAATTCGGTGAAGAGTTTAGTG KASP392 108 154635 ATTCCACCCACATCAAGACCAATTCCACCCACATCAAGACCGTACCCTCAGTCAAGTTCATCTATCTACC KASP436 scaffold314 50233 TTCGTGGGTTACGGTGAGCTTTTCGTGGGTTACGGTGAGCTCAGTGGCACAGTCACCCCTCATA14 期 高新培等：基于毒性表型和基因型的主要冬繁区小麦条锈菌群体遗传分析 2633 采用 Touchdown 方法进行 PCR 扩增：94 15 min；94 20 s，65 60 s，每个循环退火温度降 0.8，10 个循环；94 20 s，57 60 s，32 个循环。PCR 反应结束后，用酶标仪读取 384 孔板中的荧光数据（数据读取在 40 以下进行）。对荧光信号较低的数据，可适量增加循环后再次读取，但总循环数不能超过 48 个，除去缺失数据结果共得到 138 株菌株数据结果。（具体操作步骤参考LGC 官网）。1.5 数据分析 用毒性分析软件 VAT13统计毒性多样性指数、毒性表型特征及毒性频率（病原菌群体对特定抗性基因的侵染频次）。用 Structure2.3.4 软件分析 KASP-SNP分子标记结果14，设置运行参数 K（25），10 次重复，利用 Structure Harvester 确定最佳 K 值，利用Clusters 软件重复抽样分析15，利用 distruct 软件绘制结果图在 Adobe Illustrator CS5 展现16；利用POPGENE 计算基于分子数据群体间的遗传距离、基因流 Nm、遗传分化指数 Fst、观察等位基因数 Na、有效等位基因数 Ne、香农信息指数 I、Neis 遗传多样性指数 Hs、多态性位点数 NP、多态性位点百分比P；使用 Powermarker V3.25 计算遗传距离，并用MGEA5.2 生成菌株个体聚类图；根据得到的毒性数据与分子数据，利用 R 软件中的 poppr 2.5.0 软件包的层次聚类分析基于 Neis 遗传距离采用 UPGMA 生成聚类树，自展值（Bootstrap value）通过 1 000 次的重复计算所得；利用 NTSYS-pc 软件中的 MXCOMP 矩阵比较程序对分子基因型与毒性表型进行 Mantel 相关检验分析17。使用 R 语言程序包 poppr 2.5.0 进行连锁不平衡分析18。2 结果 2.1 供试菌系的毒性鉴定结果 2.1.1 冬繁区小麦条锈菌生理小种分析 根据中国鉴别寄主鉴定结果（表 3），供试冬繁区 148 份小麦条锈菌分属于 4 个不同类群：即贵农 22 致病类群（频 表 3 生理小种鉴定结果 Table 3 Physiological race identification result 毒性类群毒性类群 Group 小种小种 Race 数量数量 Number 毒性频率毒性频率 Frequency(%)总毒性频率总毒性频率 Total frequency(%)CYR34 24 16.2 G22-14 18 12.2 G22-13 2 1.4 贵农 22 类群 Guinong 22 group 未知 Unknown 15 10.1 40.0 CYR32 10 6.8 HY-21 3 2.0 HY-8 2 1.4 HY-30 2 1.4 CYR31 1 0.7 杂种 46 类群 Hybrid 46 group 未知 Unknown 26 17.6 29.7 CYR33 8 5.4 水 11-41 Shui 11-41 1 0.7 水源 11 类群 Suwon 11 group 未知 Unknown 19 12.8 18.9 洛 13-2 Luo 13-2 4 2.7 洛 13-8 Luo 13-8 3 2.0 洛 13-3 Luo 13-3 2 1.4 洛夫林 13 类群 Lovrin 13 group 未知 Unknown 4 2.7 8.8 CYR24 2 1.4 其他 Other 未知 Unknown 2 1.4 2.7 2634 中 国 农 业 科 学 56 卷 率为 40.0%）、杂种 46 致病类群（频率为 29.7%）、水源 11 致病类群（频率为 18.9%）和洛夫林 13 致病类群（频率为 8.8%）。4 个类群共计占所鉴定菌株总数的97.0%以上；另发现古老生理小种CYR24各1株，出现在四川盆地和湖北南部。共鉴定出 14 个已知条锈菌小种，其中，CYR34有 24 株菌株，频率为 16.2%，位居首位；G22-14 有18 株菌株，频率为 12.2%，居于第二位；CYR32 有10 株菌株，频率为 6.8%，居第三位；CYR33 有 8 株菌株，频率为 5.4%，居第四位。这 4 个生理小种出现频率总和占比 40.6%，其余生理小种各自所占频率均小于 3.0%。从分布地区来看（表 4），在四川盆地排名前三的小种是：CYR34（9.9%）、G22-14（9.9%）和 CYR32（4.9%）；在湖北南部排名前三的小种是：CYR34（28.1%）、G22-14（12.5%）和 CYR32（12.5%）；在湖北西北部排名前三的小种是：CYR34（20.0%）、G22-14（15.6%）和 CYR33（11.1%）；在河南南部排名前三的小种是：CYR34（18.8%）、G22-14（18.8%）和 G22-13（12.5%）。表 4 各地区出现频率前三的小种类型 Table 4 The top three physiological races in each region(%)地区地区 Region 四川盆地四川盆地 Sichuan Basin 湖北南部湖北南部 Southern Hubei 湖北西北部湖北西北部 Northwestern Hubei 河南南部河南南部 Southern Henan 1 CYR34(9.9)CYR34(28.1)CYR34(20.0)CYR34(18.8)2 G22-14(9.9)G22-14(12.5)G22-14(15.6)G22-14(18.8)3 CYR32(4.9)CYR32(12.5)CYR33(11.1)G22-13(12.5)从单基因系鉴别寄主鉴定结果来看（电子附表3），148 个菌分为 113 个小种。其中，频率最高的是race1，达 7.4%，共计 11 株菌株；race2 和 race3 出现频率均达 3.4%，各有 5 株菌株；race4race6 出现频率达 2.0%，各有 3 株菌株；race7race17 出现频率均达 1.4%，各有 2 株菌株；剩余其他 96 种小种频率都为 0.7%，各有 1 株菌株。从分布地区来看，四川盆地群体出现频率最高的小种为 race1 和 race2（6.2%），湖北南部群体的小种出现频率均为 4.0%，湖北西北部群体出现频率最高的小种为 race1（23.1%），河南南部群体出现频率最高的小种为 race1（18.8%）。race1 在湖北西北部及河南南部地区出现频率均为第一，全部表型鉴定结果见电子附表 3。以上结果表明，race1 出现频率逼近 10.0%，存在流行趋势。综上，贵农 22 类群是中国冬繁区小麦条锈菌群体的最大流行类群，CYR34 出现频率位居所有小种首位；G22-14 出现频率超过 10.0%已经造成流行，通过单基因系鉴定出的优势小种 race1 有发展流行风险。2.1.2 冬繁区小麦条锈菌毒性频率分析 冬繁区148 份小麦条锈菌菌株对中国鉴别寄主的毒性频率范围为 094.6%（图 1）。冬繁区的条锈菌均不能侵染中四和 T.spelta album。毒性频率在 90%100%的有C2（93.2%）、C6（93.2%）、C8（94.6%）、C11（91.9%），这 4 种鉴别寄主几乎丧失鉴别能力；毒性频率在70%90%的有 C1（79.1%）、C3（89.2%）、C4（87.8%）、C5（77.7%）、C7（89.2%）、C9（71.6%）、C10（78.4%）、C12（75.0%）、C14（83.8%）和 C16（80.4%），这些鉴别寄主毒性差异区分能力不高；其余毒性频率相对较低的是C13（58.8%）、C17（52.0%）和C19（39.9%）。冬繁区小麦条锈菌群体对 19 个中国鉴别寄主中的大多数具有较高毒性频率。148 份小麦条锈菌菌株对单基因系的毒性频率（图 2）范围为 096.6%。其中，条锈菌群体对 Yr5跟 Yr15 的毒性频率是 0.0；对 Yr6（96.6%）、Yr7（91.9%）、Yr9（92.6%）、Yr44（92.6%）、Yr2（94.6%）、Yr25（90.5%）、Yr31（95.9%）的毒性频率都在 90%以上，对 Yr6 的毒性频率为最高，达到了 96.2%；对Yr1（89.2%）、Yr17（89.9%）、Yr43（82.4%）、Yr1Exp2（85.8%）的毒性频率都在 80%以上，对 Yr3（78.4%）、Yr28（79.1%）的毒性频率达到了 70%以上；对 Yr8（63.5%）、Yr27（68.9%）、YrSP（56.8%）、Yr76（61.5%）的毒性频率高于 50%而低于 70%；对 Yr10（30.4%）、Yr24（31.1%）、Yr32（24.3%）和 YrTr1（8.1%）的毒性频率均在 40%以下。就 18 个单基因系及 5 个辅助鉴别寄主鉴定结果来看，鉴别寄主被侵染频率达到 70%以上的有 13 个，占比 56.5%。14 期 高新培等：基于毒性表型和基因型的主要冬繁区小麦条锈菌群体遗传分析 2635 频率 Frequency(%)SCB：四川盆地；S-HB：湖北南部；NW-HB：湖北西北部；S-HN：河南南部。下同 SCB:Sichuan basin;S-HB:Southern Hubei;NW-HB:Northwest Hubei;S-HN:South of Henan.The same as below 图 1 条锈菌群体对中国鉴别寄主品种的毒性频率 Fig.1 Virulence frequency of Pst on Chinese differentials 单基因系鉴别寄主 Yr single-gene differentials020406080100Yr1Yr5Yr6Yr7Yr8Yr9Yr10Yr15Yr17Yr24Yr27Yr32Yr43Yr44YrSPYrTr1Yr1Exp2Yr76频率 Frequency(%)SCBS-HBNW-HBS-HN 图 2 条锈菌群体对单基因系的毒性频率 Fig.2 Virulence frequency of Pst on Yr single-gene differentials 说明半数以上的单基因系鉴别