小麦品种混合对条锈菌小麦专化型群体遗传结构的影响及其潜在的生态机制

《European Journal of Plant Pathology》：The effects of wheat cultivar mixtures on the population genetic structure of Puccinia striiformis f. sp. tritici and its potential ecological mechanisms

　　

摘要

由Puccinia striiformis f. sp. tritici（Pst）引起的小麦条锈病是一种通过空气传播的疾病，对全球小麦生产构成威胁。品种混合种植是一种提升田间基因型多样性的可持续策略。有必要进一步研究疾病控制与产量之间的协同关系，以及其对病原体种群结构的影响。我们使用了四种抗性水平不同的小麦品种（明显169、良星208、正麦21、汕农184），以单一种植作为对照，并设置了12种混合种植组合，来评估条锈病的发生情况以及产量表现。同时，我们利用简单序列重复（SSR）标记对Pst分离株进行基因分型，以分析其种群遗传变化。研究结果表明，有七种品种混合种植组合的病害进展曲线下面积（AUDPC）较低，表明这类种植方式具有更好的病害控制效果。中等抗性与高抗性品种的混合种植组合（M12）的相对病害控制效率最高，达到43.42%。不过，产量增加并不稳定，平均相对产量变化为-9.61%。分子方差分析（AMOVA）显示，Pst种群内部存在95.401%的基因型变异。主坐标分析（PCoA）表明，Pst种群与品种混合种植组以及相应的易感单一种植之间存在明显差异。在某些混合种植组合中，品种混合种植使优势遗传群组（P1、G1）的频率降低了80%以上。综上所述，品种混合种植改变了Pst的种群遗传结构，形成了与宿主介导的选择相一致的格局。不同品种组合的遗传多样性反应存在差异，其效果取决于能否通过合适的抗性配置来实现病害控制与产量提升。