小麦条锈菌群体动态与寄主抗性互作研究：基于毒力与遗传多样性的综合分析

本研究针对小麦条锈病(Pst)这一全球性病害，通过分析2020-2021年甘肃天水地区5个小麦品种上Pst群体的毒力特征和SSR标记遗传多样性，揭示了不同抗性水平品种对病原菌群体结构的塑造作用。研究发现抗性品种上Pst群体多样性更高，且存在显著的遗传分化(FST=0.008-0.020)，为小麦抗病品种布局和持久抗性育种提供了重要依据。

　　

小麦条锈病由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst)引起，是全球小麦生产的重大威胁，每年造成数百万吨产量损失。中国作为主要流行区，每年因条锈病导致的损失约达100万吨。尽管种植抗病品种是最有效的防控策略，但Pst群体通过突变、体细胞重组等方式频繁变异，导致新小种不断出现，抗病品种往往在推广3-5年后即丧失抗性。历史上，我国Yr9抗性基因因CYR29小种出现而失效，欧洲Yr17和Yr32抗性基因也遭遇类似命运。这种"道高一尺魔高一丈"的进化竞赛，使得准确掌握Pst群体动态成为抗病育种和病害防控的关键。

甘肃省农业科学院植物保护研究所的研究人员选取了具有不同抗性水平的4个主栽小麦品种（抗病品种Lantian17、Lantian19、Zhengmai9023，中感品种Xiaoyan22）和感病对照Mingxian169，在Pst遗传多样性热点区域甘肃天水开展研究。通过24个近等基因系鉴定毒力表型，结合13对SSR标记分析遗传特征，系统揭示了寄主抗性对Pst群体的选择压力。

研究主要采用三大技术方法：基于近等基因系的毒力表型分析（24个Yr基因）、SSR分子标记基因分型（13对引物）、群体遗传学分析（包括AMOVA、F_ST和STRUCTURE分析）。样本来自天水3个不同海拔试验田，2020-2021年共收集384个Pst单孢分离物。

毒力特征分析

研究发现Pst群体对Yr1、Yr7、Yr9等13个Yr基因的毒力频率超过80%，而对Yr5和Yr15仍保持完全敏感。通过Gleason丰富度指数和均匀度指数分析显示，2020年中等抗性品种LT17和ZM9023上的Pst群体多样性显著高于高感品种MX169。值得注意的是，在2021年条锈病大流行时，高抗品种LT19上的群体多样性反而最高。毒力表型分布呈现明显品种特异性，2020年5个品种共有的致病型仅4个，2021年降至3个。

遗传多样性

SSR标记分析显示，2020年群体遗传多样性高于2021年。每个位点平均等位基因数(N_a)在2020年为3.000-3.385，2021年降至2.615-3.154。Shannon指数最高值出现在LT19群体(2020年I=0.893)，且抗性品种上的观测杂合度(H_o)普遍高于期望值。

品种间分化

AMOVA分析发现品种间遗传分化虽低但显著(F_ST=0.008-0.020)，遗传变异主要(>97%)来自品种内个体间。STRUCTURE分析将群体分为4个遗传簇，但未发现品种特异性聚类，表明存在跨品种基因流。最小生成网络同样显示品种对Pst基因型归属影响有限。

该研究首次系统揭示了小麦品种抗性水平与Pst群体动态的互作规律：抗性品种通过增强病原菌-寄主竞争，削弱了毒力小种间的竞争，反而维持了更高的病原菌多样性；而感病品种因优势小种快速扩张导致多样性降低。这一发现颠覆了"感病寄主维持更高病原多样性"的传统认知，为抗病品种合理布局提供了新视角。研究确认Yr5和Yr15仍保持有效，建议与其他抗病基因聚合使用以延长持久性。鉴于甘肃作为Pst"多样性热点"和全国菌源地的特殊地位，该成果对全国条锈病防控具有重要指导价值。