课题基金 / 基金详情

对Yr5致病的小麦条锈菌新菌系的毒性生物学特征、毒性变异与潜在流行风险

批准号:
32072358
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
赵杰
依托单位:
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
小麦条锈病由条形柄锈菌小麦专化型引起的,是我国小麦生产上最具毁灭性的生物灾害,严重威胁小麦安全生产。新菌系的出现和累积引起小麦“丧失”条锈病抗性,往往发展成流行小种,引起条锈病流行造成大幅减产。毒性变异是新小种产生的根本原因,对条锈菌群体演化起着重要作用。Yr5是对条锈病长期保持抗性的基因并被用于主栽品种的抗条锈病育种。申请人近期监测到对Yr5致病的新菌系,不同于当前优势流行小种CYR34和CYR32,毒性更强。该新菌系能否发展成流行小种,毒性演化规律与进化趋势直接对我国小麦生产安全构成巨大潜在威胁。本项目拟通过对新菌系的毒性、消长动态、寄生适合度、对主栽品种的致病性进行测定,综合分析新小种的潜在流行风险;利用基因组学方法解析该新菌系有性生殖后代与自然进化群体的毒性变异机理和毒性进化趋势。针对性地指导合理利用抗病品种可持续防控条锈病和预见性指导地小麦抗条锈病育种,保障我国小麦生产安全。
英文摘要
Wheat stripe rust (or yellow rust), caused by Puccinia striiformis Westend. f. sp. tritici Eriks. (Pst), is most destructive biological disaster, seriously threatening safe production of wheat in China. new isolates of the rust pathogen appeared and developed to predominant races that resulted in the loss of the resistance of wheat cultivars and caused large-scale pandemics of wheat stripe rust as well as tremendous yield reduction of wheat. Virulence variation is essential for generation of new races and plays an important role in virulence evolution of Pst population. Yr5,a long-term effective resistance gene to wheat stripe rust, is being used in breeding main cultivated wheat cultivars to stripe rust. More recently, the applicant detected a new Pst isolate virulent to the Yr5 gene, distinguishing from the current predominant Pst races CYR34 and CYR32 and representing more virulent than the two races. The facts whether the new Pst isolate can develop to epidemically predominant race and how about the trend and mechanism of virulence evolution, potentially threatening safe production of wheat in China. This study is to aim at comprehensive evaluation of potential epidemic risk based on tests on virulence / avirulence, population dynamics, parasitic fitness, pathogenicity to major cultivated wheat cultivars of the new isolate, and also at uncovering mechanism of virulence variation and the trend of virulence evolution of selfed progenies developed from sexual reproduction and the new isolate-derived isolates virulent to Yr5 using genomic approaches. The result will be used to guide to specifically utilize resistant wheat cultivars for sustainable control of wheat stripe rust and to predictably breed stripe rust-resistant wheat cultivars, protecting safe production of wheat in China.
小麦条锈病是中国小麦生产上最具毁灭性的生物灾害,严重威胁小麦安全生产。新小种的出现和累积常常引起小麦丧失条锈病抗性,导致病害暴发流行和巨大减产,我国曾因新小种出现发展成为优势小种造成8次流行明显减产。毒性变异是导致新小种产生的重要途径,在条锈菌的群体演化中起重要作用。因此,新小种的监测、毒性变异解析与毒性演化预测,一直是条锈病研究的重要基础和重点,对指导条锈病的可持续防控,保障小麦生产安全具有重要意义。本项目对近年本实验室新发现的对长期保持条锈病抗性的基因Yr5毒性新菌系,从传统生物学、遗传学、分子生物学及基因组学等进行了系统研究,项目首次监测到了Yr5毒性菌系在我国的发生,明确了Yr5毒性菌系比当前主要流行小种(CYR34、CYR33、CYR32)具更强的毒力;明确了Yr5毒力菌系对测试的165个中国主栽小麦品种的多数致病,比当前流行小种具有较强的寄生适合度,存在较大的潜在流行风险;揭示了小麦条锈菌Yr5毒力菌系具有复杂的遗传规律及其毒性演化潜在趋势;完成了Yr5毒力菌系的全基因组测序与组装,基因组完整度为97.53%,重复序列比例为43.62 %,分泌蛋白1,821个,预测真菌效应蛋白685个;Yr5毒力菌系自交后代的基因组重测序与变异分析,发现亲本TSA-6与有毒力组分比较发现,有408个Indel存在差异,有1443个SNP存在差异。田间监测数据表明Yr5毒性菌系的动态消长态势不明显,传播扩散非常有限,但是,持续监测该菌系及其衍生菌系是必需的,为其潜在流行风险实时预警,指导小麦条锈病的流行预警和可持续防控奠定基础。
小麦条锈菌与大麦条锈菌有性遗传重组与毒性变异研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    赵杰
  • 依托单位:
杂草在小麦条锈菌关键越夏区病害流行作用研究
  • 批准号:
    31071641
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    赵杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金