稻曲病菌接種技術(shù)、群體遺傳結(jié)構(gòu)及致病力分化研究.pdf

1、稻曲病是由子囊菌門(mén)、麥角菌科真菌（Vil losic lava virens)引起的水稻穗部病害。自上世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著水稻栽培模式的改變、氮肥施用量的增加和密穗型雜交水稻品種的應(yīng)用，稻曲病在我國(guó)逐年加重。它廣泛分布于我國(guó)各大水稻主產(chǎn)區(qū)，在水稻成熟時(shí)危害水稻穗部，導(dǎo)致稻谷嚴(yán)重減產(chǎn)。稻曲病菌不僅降低糧食產(chǎn)量，而且還能夠產(chǎn)生對(duì)人和畜造成危害的毒素，嚴(yán)重威脅著我國(guó)的糧食安全和食品安全。本研究從稻曲病菌室內(nèi)人工接種技術(shù)研究入手，建立了穩(wěn)定高

2、效的接種稻曲病體系，采用田間和室內(nèi)相結(jié)合的方法，篩選抗病種質(zhì)資源，為稻曲病菌的抗病育種研究提供材料;通過(guò)分析我國(guó)稻曲病菌的群體遺傳多樣性，研究稻曲病菌株的致病力分化，明確菌株變異特性，為抗病品種合理布局提供理論依據(jù)。研究的主要結(jié)果如下:
　　1.在室內(nèi)控制的條件下，通過(guò)稻曲病菌HWD-2（1×106孢子/ml)分生孢子液人工接種感病水稻品種粵優(yōu)938，比較不同幼穗分化期、溫度、保濕時(shí)間和濕度對(duì)稻曲病發(fā)生的影響。結(jié)果表明，幼穗分化后

3、期接種的水稻病穗率（90％以上）顯著高于幼穗分化前期接種的結(jié)果(66.5％)。溫度和保濕時(shí)間對(duì)接種效率存在顯著影響，在20℃-25℃時(shí)，接種病穗率隨著保濕時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速升高。用分生孢子接種后，在25℃、95±5％ RH條件下保濕120 h的水稻病穗率達(dá)到最高(92.9％)。利用改進(jìn)的Weibull方程，闡明了稻曲病發(fā)生與溫度及保濕時(shí)間變化的關(guān)系，該模型的擬合性較好，相關(guān)系數(shù)R2為0.951。利用該模型可以建立稻曲病菌接種病穗率關(guān)于溫度

4、和保濕時(shí)間的等值線分布圖，預(yù)測(cè)不同的溫度和保濕時(shí)間條件下的接種效率。另外，接種后期不同溫濕度對(duì)稻曲病發(fā)生影響的結(jié)果表明，28℃水稻病穗率顯著高于20℃結(jié)果，而不同的濕度對(duì)病穗率無(wú)顯著影響。溫度是后期培養(yǎng)條件中影響稻曲病發(fā)生的最主要的因素之一。
　　2.根據(jù)農(nóng)業(yè)部行業(yè)計(jì)劃暫行的田間稻曲病抗病評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，于2010-2011年在湖北省遠(yuǎn)安縣、黃石市陽(yáng)新縣對(duì)259份水稻品種進(jìn)行了稻曲病田間抗病性評(píng)價(jià)。其中高抗品種8份、抗病品種125份、中

5、抗品種57份、中感品種47份、感病品種21份及高感品種1份。不同類型水稻的抗病性表現(xiàn)為，常規(guī)稻＞雜交稻，早稻＞中晚稻。用HWD-2和44-A兩個(gè)菌株對(duì)8份田間表現(xiàn)高抗的水稻品種進(jìn)行了室內(nèi)接種鑒定。結(jié)果表明，品種HG25及抗病對(duì)照品種IR28對(duì)2個(gè)菌株均表現(xiàn)為高抗，而其它品種對(duì)2個(gè)菌株表現(xiàn)的抗病性不一致，如水稻品種HG27和杰優(yōu)493對(duì)菌株44-A表現(xiàn)為感病，而對(duì)HWD-2則表現(xiàn)為免疫，推測(cè)其原因可能與稻曲病菌致病力分化有關(guān)。此外，20份

6、相同水稻品種2010-2011年在宜昌遠(yuǎn)安試驗(yàn)場(chǎng)和黃石陽(yáng)新試驗(yàn)場(chǎng)的抗病性鑒定結(jié)果表明，同一品種在不同年份和地區(qū)的抗性結(jié)果差異可能與水稻孕穗期溫濕度氣候條件變化影響相關(guān)。
　　3.基于Illumina技術(shù)，對(duì)稻曲病菌株HWD-2的基因組進(jìn)行了雙向測(cè)序。通過(guò)拼接的基因組序列檢測(cè)到403個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記位點(diǎn)并設(shè)計(jì)其引物。用不同地理來(lái)源的8個(gè)稻曲病菌株，對(duì)按比例選取的122個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)多態(tài)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，20個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記位點(diǎn)具有多態(tài)性

7、，其中uvssr114標(biāo)記位點(diǎn)的多態(tài)性最高（等位基因平均數(shù)為4.8），uvssr12標(biāo)記位點(diǎn)的多態(tài)性最低（等位基因平均數(shù)為1.7）;混合型結(jié)構(gòu)微衛(wèi)星位點(diǎn)出現(xiàn)多態(tài)性的頻率較高，單一型結(jié)構(gòu)微衛(wèi)星位點(diǎn)出現(xiàn)的多態(tài)性頻率較低;motif單元片段越大，微衛(wèi)星位點(diǎn)出現(xiàn)多態(tài)性的頻率越高。利用所開(kāi)發(fā)的20個(gè)微衛(wèi)星分子標(biāo)記，對(duì)中國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)10個(gè)省份的95份稻曲病菌株的群體遺傳多樣性和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，廣西壯族自治區(qū)群體的多樣性最高（等位基因平均數(shù)

8、為3.7），河南省群體的多樣性最低（等位基因平均數(shù)為2.1），中國(guó)10個(gè)省份的稻曲病菌群體大致可分為兩大群體，其中A群體包括吉林、遼寧、陜西、河南、湖北、湖南、江西和浙江等地的稻曲病菌，B群體包括廣西和福建兩地的稻曲病菌。Mantel檢驗(yàn)結(jié)果表明，雖然不同地理來(lái)源稻曲病菌群體的遺傳距離與其空間距離之間存在顯著地低度相關(guān)性，但不同省份群體間的遺傳變異并不顯著，其遺傳總變異主要來(lái)自群體內(nèi)部。
　　4.通過(guò)接種三個(gè)水稻品種(IR28、黃

9、華占和晚秈98)，測(cè)定了湖北省5個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)的40份稻曲病菌株致病力的分化，分析了不同致病型稻曲病菌株的生物量、產(chǎn)孢量及粗毒素對(duì)幼芽抑制率的差異，并結(jié)合7個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記分析了不同致病群體菌株的遺傳特性。結(jié)果表明:(1)同一品種對(duì)不同菌株的抗病性以及同一菌株對(duì)不同品種的致病力均表現(xiàn)出顯著的差異。根據(jù)40個(gè)菌株對(duì)3個(gè)品種的致病力將菌株劃分為4個(gè)致病型，其中Ⅰ型菌株致病力中等，對(duì)晚秈98和黃華占表現(xiàn)出一定致病力(病情指數(shù)范圍為0-50)，對(duì)IR

10、28不致病;Ⅱ型菌株為強(qiáng)致病型，對(duì)3個(gè)水稻品種均表現(xiàn)致病，其中對(duì)晚秈98接種病情指數(shù)最大可達(dá)89.5;Ⅲ型和Ⅳ型菌株為弱致病型，僅對(duì)品種晚秈98或黃華占中的某一個(gè)品種表現(xiàn)一定致病力，對(duì)IR28均表現(xiàn)為不致病;(2)不同致病型稻曲病菌群體的生物量、產(chǎn)孢量及粗毒素對(duì)幼芽抑制率存在顯著差異，且強(qiáng)致病型菌株的生物量及產(chǎn)孢量顯著高于其它致病型稻曲病菌株;(3)不同致病型稻曲病菌群體存在顯著的遺傳變異，來(lái)自群體之間變異的比例達(dá)34％。通過(guò)Share