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、麥角菌科真菌（Vil losic lava virens)引起的水稻穗部病害。自上世紀八十年代以來，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用，稻曲病在我國逐年加重。它廣泛分布于我國各大水稻主產(chǎn)區(qū)，在水稻成熟時危害水稻穗部，導致稻谷嚴重減產(chǎn)。稻曲病菌不僅降低糧食產(chǎn)量，而且還能夠產(chǎn)生對人和畜造成危害的毒素，嚴重威脅著我國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;通過分析我國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、保濕時間和濕度對稻曲病發(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％)。溫度和保濕時間對接種效率存在顯著影響，在20℃-25℃時，接種病穗率隨著保濕時間的延長而迅速升高。用分生孢子接種后，在25℃、95±5％ RH條件下保濕120 h的水稻病穗率達到最高(92.9％)。利用改進的Weibull方程，闡明了稻曲病發(fā)生與溫度及保濕時間變化的關(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、和保濕時間的等值線分布圖，預測不同的溫度和保濕時間條件下的接種效率。另外，接種后期不同溫濕度對稻曲病發(fā)生影響的結(jié)果表明，28℃水稻病穗率顯著高于20℃結(jié)果，而不同的濕度對病穗率無顯著影響。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)計劃暫行的田間稻曲病抗病評價標準，于2010-2011年在湖北省遠安縣、黃石市陽新縣對259份水稻品種進行了稻曲病田間抗病性評價。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兩個菌株對8份田間表現(xiàn)高抗的水稻品種進行了室內(nèi)接種鑒定。結(jié)果表明，品種HG25及抗病對照品種IR28對2個菌株均表現(xiàn)為高抗，而其它品種對2個菌株表現(xiàn)的抗病性不一致，如水稻品種HG27和杰優(yōu)493對菌株44-A表現(xiàn)為感病，而對HWD-2則表現(xiàn)為免疫，推測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年在宜昌遠安試驗場和黃石陽新試驗場的抗病性鑒定結(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)，對稻曲病菌株HWD-2的基因組進行了雙向測序。通過拼接的基因組序列檢測到403個微衛(wèi)星標記位點并設(shè)計其引物。用不同地理來源的8個稻曲病菌株，對按比例選取的122個微衛(wèi)星位點多態(tài)性進行了評價。結(jié)果表明，20個微衛(wèi)星標記位點具有多態(tài)性

7、，其中uvssr114標記位點的多態(tài)性最高（等位基因平均數(shù)為4.8），uvssr12標記位點的多態(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)星位點出現(xiàn)多態(tài)性的頻率越高。利用所開發(fā)的20個微衛(wèi)星分子標記，對中國水稻主產(chǎn)區(qū)10個省份的95份稻曲病菌株的群體遺傳多樣性和結(jié)構(gòu)進行了分析。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10個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檢驗結(jié)果表明，雖然不同地理來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自群體內(nèi)部。
　　4.通過接種三個水稻品種(IR28、黃

9、華占和晚秈98)，測定了湖北省5個水稻主產(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)孢量及粗毒素對幼芽抑制率的差異，并結(jié)合7個微衛(wèi)星標記分析了不同致病群體菌株的遺傳特性。結(jié)果表明:(1)同一品種對不同菌株的抗病性以及同一菌株對不同品種的致病力均表現(xiàn)出顯著的差異。根據(jù)40個菌株對3個品種的致病力將菌株劃分為4個致病型，其中Ⅰ型菌株致病力中等，對晚秈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IR

10、28不致病;Ⅱ型菌株為強致病型，對3個水稻品種均表現(xiàn)致病，其中對晚秈98接種病情指數(shù)最大可達89.5;Ⅲ型和Ⅳ型菌株為弱致病型，僅對品種晚秈98或黃華占中的某一個品種表現(xiàn)一定致病力，對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)孢量及粗毒素對幼芽抑制率存在顯著差異，且強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，來自群體之間變異的比例達34％。通過Share