東北地區(qū)水稻紋枯病菌致病性及遺傳多樣性研究

高雪冬 顧鑫 楊曉賀 張茂明 姚亮亮 劉偉 孟慶英 邱磊 朱寶國(guó)

摘要：水稻是人類(lèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要糧食作物，水稻紋枯病菌是作物生長(zhǎng)過(guò)程中的常見(jiàn)病害，在世界范圍內(nèi)都經(jīng)常發(fā)生，了解其致病性和遺傳多樣性能提高防治效率。本文將結(jié)合東北地區(qū)水稻紋枯病菌發(fā)生的特點(diǎn)，利用SRAO-PCR技術(shù)對(duì)群體遺傳結(jié)構(gòu)和致病性進(jìn)行分析，為提高水稻抗病能力，篩選優(yōu)秀基因資源做出有力參考。

關(guān)鍵詞：東北地區(qū);水稻紋枯病菌;致病性;遺傳多樣性

1 ?水稻紋枯病菌概述

水稻紋枯病菌的病原菌屬于半知菌門(mén)真菌，當(dāng)作物感染稻紋枯病菌后，葉片、葉穗、根莖都會(huì)出現(xiàn)損害，初期葉片出現(xiàn)暗綠色小斑紋，然后演變成云紋形，斑紋中間為褐色。后期水稻內(nèi)組織被破壞，出現(xiàn)邊緣暗褐色的半透明狀葉片，最后導(dǎo)致葉片發(fā)黃枯萎。水稻紋枯病菌的病原菌具有很強(qiáng)的寄生性，在溫濕度較高的環(huán)境下易生存，生長(zhǎng)溫度為28～32℃，雖然日照可以抑制菌絲，但是菌核反而會(huì)因?yàn)楣庹斩涌煨纬伞Ｈ缃?，我?guó)水稻種植速度不斷加快，肥料使用頻繁，作物密植程度不斷提高，導(dǎo)致水稻紋枯病頻發(fā)，東北地區(qū)尤其在高溫高濕天氣時(shí)，作物最容易感染病菌。感染水稻紋枯病菌后，水稻會(huì)出現(xiàn)抽穗困難，抽穗秕谷增多，生產(chǎn)粒重下降。例如：2016年我國(guó)曾發(fā)生水稻紋枯病大范圍發(fā)生，面積可達(dá)0.18億hm2，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。目前針對(duì)水稻紋枯病的防治，主要有以下幾種方法：（1）選用優(yōu)質(zhì)抗病品種，如：中抗品種7038、鑒262等;（2）將抗病資源應(yīng)用到水稻育種中，但因?yàn)椴≡飳W(xué)特性容易發(fā)生改變，導(dǎo)致抗病能力喪失，所以這一技術(shù)仍處于研究階段;（3）農(nóng)業(yè)方式，將水面上的菌核打撈起來(lái)，統(tǒng)一曬干、深埋或燒毀，或使用滅菌噴劑凈化土壤環(huán)境，防止病害的出現(xiàn)[1]。

2 ?紋枯病菌致病性及遺傳多樣性研究

2.1 ?SRAO-PCR技術(shù)應(yīng)用

RT- PCR即逆轉(zhuǎn)錄PCR，是將RNA的逆轉(zhuǎn)錄和cDNA的聚合酶鏈?zhǔn)竭M(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)。RT- PCR技術(shù)在使用時(shí)，會(huì)先根據(jù)反轉(zhuǎn)錄酶的作用，以RNA來(lái)合成cDNA，再根據(jù)cDNA情況，建立模板，擴(kuò)增合成目的片段。RT-PCR技術(shù)靈敏而且對(duì)各類(lèi)工作都有良好適應(yīng)性，所以可將其用于檢測(cè)細(xì)胞組織中基因表達(dá)水平、細(xì)胞中RNA病毒的含量和基因cDNA序列等。SRAP標(biāo)記技術(shù)具有效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、操作便捷等優(yōu)勢(shì)，能夠分析地區(qū)間病原真菌多樣性分析及寄主、生態(tài)區(qū)等遺傳背景差異造成的遺傳多樣性。因個(gè)體不同及其物種的內(nèi)含子、啟動(dòng)子與間隔長(zhǎng)度不等而產(chǎn)生多態(tài)性，這一方法具有簡(jiǎn)便、穩(wěn)定、中等產(chǎn)率和選擇條帶序列便于得到等特點(diǎn)。所以，近幾年來(lái)，在分析物種資源、生物致病性、遺傳多樣性時(shí)，工作人員開(kāi)始頻繁使用SRAP技術(shù)。

2.2 ?水稻材料選擇

2017年、2019年分別從東北三省18個(gè)主稻區(qū)、遼寧省9個(gè)主稻區(qū)采集臨近時(shí)間發(fā)病、病癥典型的水稻紋枯病標(biāo)樣，兩個(gè)采樣點(diǎn)之前距離最少15～20km，確保典型癥狀的取樣具有隨機(jī)性。在對(duì)感染植株進(jìn)行水稻紋枯病菌提取時(shí)，使用了組織分離法、水瓊脂法。然后把活化的水稻紋枯病菌菌株接種到培養(yǎng)液中的恒溫?fù)u床，培養(yǎng)5～7d后，由技術(shù)人員統(tǒng)一過(guò)濾，并收集菌絲體，放入45～50℃的烘箱中，10～12h后，將干燥菌絲取出，并放置在-20℃的冰箱內(nèi)備用。另外，還要使用DNA提取試劑盒將水稻紋枯病菌的DNA提取出來(lái)，同樣也放到-20℃的冰箱內(nèi)備用。上述實(shí)驗(yàn)使用到的器材有：全自動(dòng)高溫滅菌器、恒溫干燥箱、電子天平儀器、超凈工作臺(tái)、菌絲培養(yǎng)箱、移液槍等。

2.3 ?檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，同一遺傳組群里存在不同來(lái)源的感染菌株，這些菌株也表現(xiàn)出了不同的致病性，而相同地理來(lái)源及致病性的菌株中也有一部分出現(xiàn)在不同的遺傳組群中。其中，優(yōu)勢(shì)組群5包括遼寧和黑龍江省的2株中等致病性和25株強(qiáng)致病性菌株;優(yōu)勢(shì)組群2的菌株均為吉林省和黑龍江省菌株，組群1、3、4 、5都是吉林省菌株，組群7、8的菌株地域則為黑龍江省，其余組群都沒(méi)有明顯致病性，因此本文不針對(duì)弱致病性菌株展開(kāi)討論。

2.4 ?致病性結(jié)果分析

本次測(cè)試水稻種為遼星1號(hào)，根據(jù)對(duì)供試菌株進(jìn)行致病性測(cè)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)顯示，水稻紋枯病菌的菌株間致病性也有很大差異性。其中，大部分多核菌株表現(xiàn)出強(qiáng)致病性，但致病效果和種植地域沒(méi)有明顯關(guān)聯(lián)。因?yàn)?，即使是同一地區(qū)的水稻紋枯病菌株之間的致病性也有很大差異，甚至?xí)笥诋惖厮疚膸?kù)病菌株。這也說(shuō)明菌株的致病力強(qiáng)弱可能與菌株自身的的遺傳特點(diǎn)有關(guān)，其遺傳結(jié)構(gòu)與其致病性之間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)單一的對(duì)應(yīng)關(guān)系[2]。

3 ?結(jié)論

綜上所述，水稻紋枯病菌的多核菌株具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)多樣性，其菌株致病性和遺傳性會(huì)受到地區(qū)的影響而出現(xiàn)變化。作為重要糧食作物，水稻的生產(chǎn)質(zhì)量對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有深遠(yuǎn)影響，因此要做好病害防治工作，一旦出現(xiàn)大范圍水稻紋枯病感染，要及時(shí)使用井岡霉素，該藥物效率高，對(duì)環(huán)境影響小，可溶于水。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳功友，徐正銀，楊陽(yáng)陽(yáng)，等.我國(guó)水稻白葉枯病菌致病型劃分和水稻抗病育種中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)科學(xué)版），2019，37（1）：67-73.

[2] 周夢(mèng)琳，夏園，劉堯，等.水稻紋枯病菌不致病菌株基因組重測(cè)序以及致病力相關(guān)基因分析[J].植物病理學(xué)報(bào)，2017，47（6）：756-766.