小麥條銹病菌源基地生態(tài)治理技術(shù)研究與應(yīng)用

小麥條銹病是制約小麥安全生產(chǎn)的重要生物災(zāi)害。隴南等地是我國(guó)小麥條銹病最重要的越夏區(qū)和東部廣大麥區(qū)秋苗發(fā)病的主要菌源基地。自2001年以來(lái),針對(duì)我國(guó)小麥條銹病連年流行成災(zāi)的嚴(yán)峻形勢(shì)以及菌源基地病菌致病性變異和品種抗病性“喪失”等突出問(wèn)題,采用生態(tài)病理學(xué)原理和方法,對(duì)我國(guó)小麥條銹病菌源區(qū)范圍及其作用、病菌致病性變異、品種抗病基因遺傳、作物適應(yīng)性以及生態(tài)防控技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查和試驗(yàn)研究,取得了重要進(jìn)展。

1 主要內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)

發(fā)現(xiàn)隴南小麥條銹病菌源區(qū)范圍顯著擴(kuò)大,由過(guò)去的20萬(wàn)hm2擴(kuò)大到近34萬(wàn)hm2,并向高海拔地區(qū)(海拔2 080 m)發(fā)展,海拔1 500～1 800 m地帶是小麥條銹病的核心菌源區(qū),自生麥苗提供有效菌源的時(shí)間為8月下旬至9月上旬,秋苗提供有效菌源的時(shí)間為10月中旬至12月下旬。根據(jù)隴南菌源基地秋季菌源數(shù)量與全國(guó)小麥條銹病發(fā)生流行之關(guān)系,建立了小麥條銹病大區(qū)流行早期異地測(cè)報(bào)技術(shù)體系。

完成了3 894份小麥條銹病標(biāo)樣的毒性鑒定分析,查明了優(yōu)勢(shì)小種類型、消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)及其對(duì)我國(guó)小麥主要生產(chǎn)品種致病性特點(diǎn),在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)小麥條銹菌存在遺傳重組現(xiàn)象以及對(duì)抗病基因Yr24/Yr26有毒力的新致病類型V26。研發(fā)出小麥條銹病分子診斷檢測(cè)技術(shù),可檢測(cè)潛伏期的小麥條銹病害。

鑒定評(píng)價(jià)了3 268份小麥品種資源的抗條銹病性,篩選出優(yōu)良抗病資源1 573份,查明了 224個(gè)小麥品種(系)攜帶的抗條銹病基因狀況及其遺傳特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)抗性譜互補(bǔ)的主效基因和微效基因重組產(chǎn)生“基因集團(tuán)效應(yīng)”,可有效延緩品種的抗病性“喪失”。在小麥D染色體組和AB染色體組上發(fā)現(xiàn)抗銹性抑制基因,不僅對(duì)抗銹基因具有專化抑制作用,而且還表現(xiàn)出對(duì)銹菌生理小種的專化性。制備出與Yr1、Yr2、Y r5 、Yr7 、Yr8 、Y r9 、Y r10 、YrSp、Y rVir1 、Y rK y2 、YrJu4 和Y rV23等12個(gè)抗條銹病基因共分離或緊密連鎖的分子標(biāo)記,其中大多為國(guó)際上首次報(bào)道或與目的基因距離最近,這為分子標(biāo)記輔助育種和基因克隆奠定了基礎(chǔ)。

采用傳統(tǒng)雜交育種與分子標(biāo)記輔助選擇方法,成功培育出中植 1號(hào)(Yr9、YrC591)、中植2 號(hào)(Yr5、Yr10、YrC591)、隴鑒9383(Yr10)等10個(gè)抗病高產(chǎn)小麥品種,通過(guò)新品種審定;創(chuàng)制出85份農(nóng)藝性狀較好且抗病基因明確的高代品系,提供給全國(guó)82家育種單位利用,共培育出71個(gè)小麥新品系參加產(chǎn)量比較試驗(yàn)和9個(gè)抗病新品種通過(guò)審定。

在小麥條銹病核心菌源區(qū)引進(jìn)和試種10多種高經(jīng)濟(jì)效益作物,研發(fā)出高壟低畦覆膜蔬菜、地膜馬鈴薯等配套栽培技術(shù)。研究提出基因布局、停麥改種、適期晚種、小麥混種、作物間套種以及自生麥苗防除等生態(tài)防病技術(shù),并與藥劑拌種等其他關(guān)鍵防治技術(shù)進(jìn)行集成、組裝和配套,創(chuàng)造性地構(gòu)建了以生物多樣性利用為核心,以生態(tài)抗災(zāi)、生物控害、化學(xué)減災(zāi)為目標(biāo)的小麥條銹病菌源基地生態(tài)治理技術(shù)體系,即“兩種(zhǒng)兩種(zhòng)”技術(shù)體系。

發(fā)表研究論文85篇,其中 SCI源刊物10篇,制定農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng),申請(qǐng)獲得國(guó)家授權(quán)和公開發(fā)明專利各1項(xiàng)。農(nóng)業(yè)部組織的成果鑒定認(rèn)為,該項(xiàng)目總體研究達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,在小麥條銹病菌源區(qū)勘界、病害異地測(cè)報(bào)和生態(tài)治理技術(shù)體系應(yīng)用和成效等方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

2007-2009年間在隴南小麥條銹病菌源基地累計(jì)推廣應(yīng)用40萬(wàn)hm2,防病效果達(dá)到85%以上,增收節(jié)支15.42億元,同時(shí)壓低了全國(guó)小麥條銹病的發(fā)生面積和流行程度,保產(chǎn)降耗效益達(dá)42.8億元。該項(xiàng)成果對(duì)植物生態(tài)病理學(xué)科發(fā)展和國(guó)家小麥條銹病防控決策提供了重要的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐,其研究經(jīng)驗(yàn)和方法亦為國(guó)際上研究其他氣傳病害提供了重要借鑒和參考,經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益極其顯著。

2 主要完成單位

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所、甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所、甘肅省植保植檢站、全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心、甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所、甘肅省天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。

3 主要完成人

陳萬(wàn)權(quán)、徐世昌、金社林、蒲崇建、趙中華、周祥椿、宋建榮、吳立人、姜玉英、曹世勤、張秋萍、劉太國(guó)、張耀輝、段霞瑜。

4 獲獎(jiǎng)情況

2010年獲中國(guó)植物保護(hù)學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

5 代表性論著

[1]陳萬(wàn)權(quán),劉太國(guó),陳巨蓮,等.小麥抗病蟲性評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范,第1部分：小麥抗條銹病評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范[S].中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 1443.1-2007),2007.

[2]陳萬(wàn)權(quán),徐世昌,吳立人.中國(guó)小麥條銹病流行體系與持續(xù)治理研究回顧與展望[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,40(增刊 1)：177-183.

[3]Chen Wanquan,Wu Liren,Liu Taiguo,et al.Pathotype dynamics,diversity and virulence evolution in Pucciniastriiformis f.sp.tritici,the causal agent of wheat stripe(yellow)rust in China from 2003 to 2007[J].Plant Disease,2009,93：1093-1101.

[4]Cao Lihua,Xu Shichang,Lin Ruiming,et al.Early molecular diagnosis and detection of Puccinia striiformis f.sp.tritici in China[J].Letters in Applied Microbiology,2008,46：501-506.

[5]Duan Xiayu,Tellier A,Wan Anmin,et al.Puccinia striiformis f.sp.tritici presents high diversity and recombination in the over-summering zone of Gansu-China[J].Mycologia,2009,DOI：10.3852/08-098.