抗瘟麗江新團黑谷稻瘟病菌致病性分化情況研究,植物保護論文

抗瘟麗江新團黑谷稻瘟病菌致病性分化情況研究,植物保護論文水稻稻瘟病是世界性的重要真菌病害,病害流行的年份嚴重影響水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì),在很多重病區(qū)甚至顆粒無收。選育和利用抗病水稻品種是防治稻瘟病的最有效措施,但稻瘟病菌生理小種不斷變化且變異較快,育成的抗病水稻品種通常種植數(shù)年后極易喪失抗性。水稻品種喪失抗病性的主要原因是稻瘟病菌生理小種的變化以及新生理小種的出現(xiàn)和積累,因而,了解田間稻瘟病菌生理小種的變化動態(tài)和潛在致病小種的發(fā)展趨勢,是水稻抗瘟性品種選育、新品種推廣、品種合理布局和稻瘟病防治的重要課題,也是水稻病害可持續(xù)控制的長期任務(wù)。水稻稻瘟病菌(Magnaporthegrisea)生理小種監(jiān)測是一項特別重要的工作,如今以多點、多面、多寄主地采樣分離單孢菌株測定其小種類型,可準確反映某一地區(qū)總體稻瘟病菌生理小種組成與分布情況,但這種方式方法工作量較大且費時費力。本試驗從江西省井岡山稻瘟病抗性鑒定基地種植的不含已經(jīng)知道抗瘟基因品種麗江新團黑谷(Lijiangxintuan-heigu,LTH)稻瘟病菌標(biāo)本中分離單孢菌株,利用7個中國傳統(tǒng)鑒別品種和30個單基因抗瘟品系分別測定稻瘟病菌致病性分化情況及其無毒基因,并與這一地區(qū)多點不同品種標(biāo)本分離的稻瘟病菌致病性分化情況進行比擬,旨在明確LTH稻瘟病菌群體構(gòu)成與當(dāng)?shù)卣w稻瘟病菌群體的相關(guān)性,為監(jiān)測稻瘟病菌生理小種和鑒定品種抗性基因的研究提供新途徑。1、材料與方式方法1.1供試材料供試菌株:從江西省井岡山稻瘟病抗性鑒定基地種植的LTH采集分離的100個有效單孢菌株和從其他20個水稻品種上分離的200個單孢菌株。供試品種:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物栽培研究所育成的6個水稻抗稻瘟病近等基因系和國際水稻研究所與日本合作育成的24個水稻抗稻瘟病單基因系(表1);7個中國鑒別寄主特特勃、珍龍13、四豐43、東農(nóng)363、關(guān)東51、合江18和LTH均由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院朱小源博士惠贈。1.2接種孢子液的制備單孢菌株在含PDA培養(yǎng)基試管里培養(yǎng)7~10d后轉(zhuǎn)接到玉米粉稻稈瓊脂培養(yǎng)基上擴大培養(yǎng)7~9d,然后在黑光燈下光照培養(yǎng)3~4d。用無菌水沖洗孢子,將接種孢子液濃度調(diào)至1105個/mL備用。菌株培養(yǎng)及產(chǎn)孢均在25℃下進行。1.3致病性的測定水稻種子催芽后穴播于長35cm、寬30cm、高5cm的塑料育秧盤里(50個孔),每盤播37份材料,每份材料播種量為8~10粒。采用旱育秧,待秧苗長至2葉1心期,每盤施尿素0.5g,接種前共施3次。待秧苗長至3.5~4.0葉齡,用制備的孢子液進行人工噴霧接種,接種菌液量為每盤40mL。接種前在孢子懸浮液中參加0.1%吐溫20,接種后將秧苗置于培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng),在25℃下保濕24h。之后置于溫室,在25~28℃下保濕至秧苗發(fā)病,接種7d后進行抗性測定。每個菌株的致病性測定均設(shè)2個重復(fù)。病級調(diào)查按國際水稻研究所稻瘟病圃苗瘟分級標(biāo)準進行,1~3級為抗病、4~9級為感病,并根據(jù)中國稻瘟病菌生理小種聯(lián)合試驗組提出的方式方法劃分稻瘟病菌生理小種。1.4致病率與毒力頻率的計算致病性測定參照楊秀娟等的方式方法進行,單個菌株對所有測試水稻品種(基因)的致病率(patho-genicfrequency,PF)=(感病的水稻品種數(shù)/所有測試水稻品種數(shù))100%,華而不實PF70%為強致病力,50%PF69%為較強致病力,29%PF49%為中等致病力,PF30%為弱致病力。稻瘟病菌無毒基因的出現(xiàn)頻率(occurancefre-quency,OF)=(出現(xiàn)某個無毒基因的菌株數(shù)/總菌株數(shù))100%。2、結(jié)果與分析2.1同一寄主稻瘟病單孢菌的生理小種利用7個中國傳統(tǒng)鑒別品種和30個近等單基因系抗瘟品種,對100個從LTH稻瘟病菌標(biāo)本中分離的單孢菌株分別測定生理小種和致病力。試驗結(jié)果表示清楚,測試菌株可分為3個種群11個小種,華而不實ZA占85.00%,ZB占13.00%,ZC占2.00%(圖1)。來源于寄主品種LTH稻瘟病菌致病性測定結(jié)果表示清楚,所有菌株的毒力頻率為63.33%~96.67%(表2)。ZA種群包括ZA1(69%)、ZA5(8%)、ZA7(1%)、ZA11(2%)、ZA13(2%)、ZA15(3%),ZB種群包括ZB1(4%)、ZB13(7%)、ZB15(2%),ZC種群包括ZC1(1%)、ZC13(1%)。100個單孢菌株中對30個單基因抗病品種的毒力頻率最高為100%,最低為63.33%,平均83.33%,華而不實毒力頻率在60%下面、60%~80%、80%~100%所占比例分別為0、39%、61%。分析結(jié)果表示清楚,從同一品種病標(biāo)樣中分離的稻瘟病單孢菌株包含有不同的生理小種種群和生理小種,但華而不實某一種群和某一生理小種占絕對優(yōu)勢,如ZA種群菌株數(shù)占85%,而ZA1小種菌株數(shù)占69%。分離的單孢菌株的致病力也有差異,對30個單基因抗病品種的毒力頻率范圍為63.33%~100%。測定結(jié)果顯示,分離出的100個單孢菌株都是中等致病力和強致病力菌株,分別占39%和61%,且未測得弱致病力菌株。2.2同一地區(qū)LTH與其他品種稻瘟病菌的致病性從LTH稻瘟病菌標(biāo)本中分離的100個單孢菌株可劃分為ZA、ZB、ZC3個種群;同一地區(qū)種植的其他20個水稻品種標(biāo)本分離的200個稻瘟病單孢菌株可劃分為ZA、ZB、ZC、ZD4個種群,優(yōu)勢小種為ZA1(32.69%)、ZB13(15.38%)、ZB15(7.69%),對30個抗瘟單基因系的平均致病頻率為78.01%(表3)。測定結(jié)果顯示,不含任何抗瘟基因品種LTH的稻瘟病菌致病性分化,包括生理小種組成、優(yōu)勢小種構(gòu)成及出現(xiàn)頻率、致病力強弱等與同一地區(qū)總體稻瘟病菌致病性的分化高度相符。2.3同一寄主稻瘟病單孢菌無毒基因的測定利用30個已經(jīng)知道抗瘟基因的單基因系抗病品種接種從LTH稻瘟病菌標(biāo)本中分離的100個稻瘟病單孢菌,根據(jù)Flor的基因?qū)驅(qū)W講,由鑒定品種的抗感反響推導(dǎo)出所接種稻瘟病菌所含的無毒基因(表4)。由表4可知,除Avr-a(2)外,其余29個無毒基因均有出現(xiàn),華而不實Avr-k、Avr-zt、Avr-z5、Avr-1(1)、Avr-k與Avr-k(C)等6個無毒基因在出現(xiàn)頻率都高于50%,講明與之相對應(yīng)的抗瘟基因的水稻品種在該地區(qū)能夠應(yīng)用。3、討論稻瘟病的普遍發(fā)生,給水稻生產(chǎn)造成極大危害。為了減少稻瘟病造成的損失,越來越多的研究者不斷采用不同的鑒別品種進行生理小種的研究和監(jiān)測。了解生理小種的類型分布和變異規(guī)律,尤其是優(yōu)勢生理小種的動態(tài)變化和致病性變異趨勢,把握當(dāng)?shù)厣硇》N對單基因品種的致病性,對抗病品種的合理利用和抗性基因的有效挖掘有重要意義。本試驗選用不含已經(jīng)知道抗瘟基因的水稻品種麗江新團黑谷(LTH)作為稻瘟病寄主品種分離稻瘟病菌進行生理小種測定,分離到的100個稻瘟病單孢菌株可劃為ZA、ZB、ZC3個種群,出現(xiàn)頻率分別為85.00%、13.00%、2.00%,優(yōu)勢小種分別為ZA1(69%)、ZA5(8%)、ZB13(7%),對30個抗瘟單基因系的平均致病頻率為83.03%;同時在同一地區(qū)種植的其他20個水稻品種標(biāo)本分離的200個稻瘟病單孢菌株可劃分為ZA、ZB、ZC、ZD4個種群,優(yōu)勢小種為ZA1(32.69%)、ZB13(15.38%)、ZB15(7.69%),對30個抗瘟單基因系的平均致病頻率為78.01%。試驗結(jié)果表示清楚,從LTH分離的稻瘟病菌種群與當(dāng)?shù)乜傮w稻瘟病菌的種群構(gòu)成和致病力特別相近,因而,能夠在某一地區(qū)LTH稻瘟病菌標(biāo)本上分離單孢菌株來測定該地區(qū)的稻瘟病菌生理小種。了解這一地區(qū)的稻瘟病菌生理小種類型分布和變異規(guī)律,能夠減少從諸多寄主品種上分離稻瘟病菌來測定這一地區(qū)的稻瘟病菌小種類型,進而節(jié)省大量人力物力。今后將繼續(xù)在多點多年份采集稻瘟病菌標(biāo)本,以進一步驗證此結(jié)果。把握一個地區(qū)稻瘟病菌的種群動態(tài)和優(yōu)勢小種,獲得有價值的抗病基因信息和材料,有利于育種專家采用分子標(biāo)記等方式方法選育抗病品種,因而,生理小種的研究熱門將會從鑒定小種型向生理小種包含的無毒基因轉(zhuǎn)變,對生理小種的分布研究也將轉(zhuǎn)化為無毒基因的分布研究。本試驗在30個抗瘟單基因品系上,接種來自LTH的稻瘟病菌,通過抗感反響結(jié)果,根據(jù)Flor的基因?qū)驅(qū)W講,推導(dǎo)接種稻瘟病菌所含的無毒基因。結(jié)果顯示:在100個稻瘟病菌株出現(xiàn)29個與供試抗瘟單基因品系所對應(yīng)的無毒基因,華而不實Avr-k、Avr-zt、Avr-z5、Avr-1(1)、Avr-k與Avr-k(C)等6個無毒基因出現(xiàn)頻率都高于50%,講明與之相對應(yīng)的抗瘟基因在該地區(qū)的抗病育種中有重要的應(yīng)用價值;Avr-a(2)沒有在所接種的菌株出現(xiàn),因而,所含與之對應(yīng)的抗瘟基因品種應(yīng)當(dāng)在該地區(qū)慎用。LTH是一種不含已經(jīng)知道抗瘟基因的水稻品種,在理論上能夠侵染它的稻瘟病菌很多,因而,從LTH稻瘟病菌標(biāo)本上分離單孢菌株來測定某一地區(qū)的稻瘟病菌生理小種構(gòu)成與動態(tài)變化具有一定的代表性和可信性,這在本試驗結(jié)果中已得到初步驗證。利用30個抗瘟單基因品系接種從LTH上分離到的稻瘟病菌,能夠了解該地區(qū)稻瘟病菌的致病力強弱和所含無毒基因等信息,故加強從LTH分離稻瘟病菌的致病性分化研究,對當(dāng)?shù)氐疚敛〉姆揽鼐哂兄匾饬x。以下為參考文獻：[1]沈瑛,ADREITH,朱旭東,等.中國部分雜交稻和常規(guī)早秈、晚粳品種(系)的抗瘟性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37(3):362-369.[2]李墻富,任斌,賈龍.寧夏水稻主栽品種抗稻瘟病性鑒定研究[J].寧夏農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2003,24(3):6-10.[3]陳家豪,張學(xué)博,曾汗章,等.福建早稻主栽品種(組合)抗瘟性鑒定及其影響因素[J].福建農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2000,29(3):346-350.[4]彭紹裘,劉二明,黃費元,等.水稻持久抗瘟性研究[J].植物保衛(wèi)學(xué)報,1996,23(4):293-299.[5]黃瑞榮,華菊玲,王梅和,等.江西省稻瘟病發(fā)生流行趨勢和治理對策討論[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2006,18(5):80-82.[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