湖北省稻瘟病重發區病菌群體致病性分化的研究

摘要：基于中國鑒別品種和單基因品系，對湖北省稻瘟病（Magnaporthe oryzae）重發區病菌群體的毒性結構進行了分析。結果表明，湖北省稻瘟病菌群體具有較豐富的毒性類型。根據對中國鑒別品種的致病性反應，2006-2010年的單孢菌株可分成7群53個生理小種；根據對單基因品系的致病性反應，2009-2010年的菌株可分成72個致病類型。不同年份的稻瘟病菌群體在致病型組成上有差異，但在優勢致病類型上沒有明顯的不同。湖北省稻瘟病重發區稻瘟菌群體對抗性基因Pi-kh的毒性頻率較低，表明Pi-kh基因在湖北省水稻稻作區有很好的利用價值。

關鍵詞：水稻；稻瘟病（Magnaporthe oryzae）；生理小種

中圖分類號：S432.4+4 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）16-4169-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.023

水稻稻瘟病（Magnaporthe oryzae）是危害全球水稻生產最嚴重的病害之一，利用抗性品種是防治稻瘟病的重要措施，然而田間病菌在長時期的高壓選擇下會發生變異，病菌群體的生理小種結構發生動態變化，使得具有單一R基因的品種抗性喪失[1，2]。因此為了不斷挖掘抗性資源、克服抗病品種的感病化、合理布局抗病品種，對稻瘟病菌群體的致病型結構及其變異規律的研究尤其重要。

圍繞稻瘟病菌群體生理小種變異動態的研究報道很多[3，4]。開展對湖北稻區稻瘟病菌群體小種組成的監測具有重要意義。本研究以湖北省水稻稻瘟病重發區遠安縣2006-2010年稻瘟病菌為材料，根據中國鑒別品種和單基因品系對其進行群體毒力結構的分析，旨在明確湖北省稻瘟病菌群體的致病型結構，并揭示其變異規律，以期為湖北省水稻稻瘟病抗病品種的合理使用提供可靠信息。

1 材料與方法

1.1 供試菌株的分離與培養

2006-2010年從湖北省稻瘟病重發區遠安縣不同類型的水稻品種上采集稻穗瘟標樣267份，共計分離得到500個有效單孢。稻瘟病菌單孢參照楊小林等[5]的方法進行稻瘟病菌單孢的分離與保存。

1.2 稻瘟病菌致病型測定方法

1.2.1 鑒別品種及其播種栽培 以7個中國鑒別品種和9個攜帶單個已知抗性基因的品系鑒定湖北省稻瘟病重發區的稻瘟病菌群體生理小種（致病型）。水稻種子按常規方法浸種、催芽，以水培方法進行栽培管理。

1.2.2 稻瘟病菌懸浮液的制備 孢子懸浮液的制備參照陸凡等[6]的方法。

1.2.3 接種鑒定、病情調查及小種命名 秧苗4～5葉期時噴霧接種鑒定。7 d后待苗葉瘟發病穩定后進行病情調查，調查參照Silué等[7]的標準。病級統計分析時，1～3級歸為抗病反應類型，記為R；4～6級歸為感病反應類型，記為S。

對利用單基因品系鑒別品種鑒定出的小種依Kiyasawa[8]的命名法命名，對中國鑒別品種的小種依中國稻瘟病菌生理小種聯合試驗組[9]的命名法命名。

2 結果與分析

2.1 基于中國鑒別品種的稻瘟病菌群體生理小種分析

根據在中國鑒別品種7個品種上的反應，對湖北省稻瘟病重發區遠安縣的500個稻瘟病菌菌株進行了生理小種的測定。結果表明，以麗江新團黑谷為感病對照，500個菌株對其均有致病性，7個鑒別品種中除對照外的6個品種，有2.0%的菌株對其中任1個品種均不致病，有7.2%的菌株對其中1個品種有致病性，有15%的菌株對其中2個品種有致病性，有24.2%的菌株對3個品種有致病性，有29.2%的菌株對4個品種有致病性，有12.6%的菌株對5個品種有致病性，有9.8%的菌株對6個品種均有致病性（表1）。供試的500個菌株包含了ZA、ZB、ZC、ZD、ZE、ZF、ZG 7個中國稻瘟病菌生理小種群，出現53個生理小種。7個種群中ZA、ZB、ZC 3個種群出現頻率分別為33.6%，27%，27.8%，其余4個種群的出現頻率均未超過10%。在出現的53個生理小種中，ZA1和ZB1的出現頻率相比其他小種較高，分別為9.8%和9.6%，其次是ZC1和ZC9，出現頻率超過5%，其余生理小種的出現頻率均非常低（<5%）。

2.1.1 不同年份稻瘟病菌生理小種組成 為了研究稻瘟病菌群體生理小種的演化規律，分別采集、分離2006-2010年的稻瘟病菌單孢菌株進行生理小種的測定。結果（圖1）表明，2006年的120個菌株出現了6個種群22個生理小種型，沒有出現ZF群；2007年的80個菌株分屬7個生理小種群，出現19個生理小種型；2008年的100個菌株可劃分為5群30個生理小種型，沒有出現ZE和ZG群；2009年的100個菌株可分為6個種群28個生理小種型，沒有出現ZF群；2010年的100個菌株分為5個種群34個生理小種型，與2008年的菌株一樣，沒有出現ZE和ZG兩群。5年里共同出現的種群是ZA、ZB、ZC、ZD 4個種群，ZE、ZF、ZG 3個種群在不同的年份中有消長，且ZA、ZB、ZC 3個種群的出現頻率明顯高于ZD群，ZA群的出現頻率除在2007年有回落，低于ZB群的出現頻率外，在其余年份里均略高于ZB、ZC群的出現頻率，ZB的出現頻率在有些年份里稍高于ZC群的出現頻率。總體上講，在這5年里ZA、ZB、ZC、ZD 4個種群出現頻率的波動幅度不大。

同屬一個生理小種群的不同生理小種，在不同的年份其出現頻率有回落或上升。作為優勢生理小種，ZA1、ZB1、ZC1分別在5年的菌株群體中有出現（表2），2007年菌株群體的優勢生理小種、次優勢生理小種同屬ZB群。應用Bowman等[10]的信息統計學理論，可發現5年菌株群體的生理小種豐富度有變化，2008-2010年3年的菌株數同為100，但在生理小種的豐富度上有差異，分別為3.04、3.02、3.35，可以看出2010年的小種豐富度明顯高于前兩年，也高于2006年和2007年的結果，生理小種豐富度最低的是2007年的菌株群體，其豐富度為2.77。

2.1.2 不同水稻類型稻瘟病菌生理小種特點 2006-2010年稻瘟病標本均采集于湖北省稻瘟病重發區遠安縣，該縣以種植秈型水稻為主，粳稻和糯稻為次，通過分離、純化、培養收集的500個稻瘟病菌單孢菌株中有89.3%的菌株來源于秈型水稻，極少數來源于粳稻和糯稻，秈型水稻上的菌株出現優勢種群和優勢生理小種（ZA群和ZA1），而在粳稻和糯稻上因獲得的菌株少，小種分化也很少，沒有出現明顯的優勢種群和優勢生理小種。

2.2 基于已知抗性基因的鑒別品種的稻瘟病菌群體致病型分析

根據在已知抗性基因鑒別品系的9個品種上的反應，對2009-2010年的203個稻瘟病菌菌株進行了致病型的測定。結果表明，以麗江新團黑谷為感病對照，203個菌株對其均有致病性，對于除麗江新團黑谷外的9個鑒別品種，有0.49%的菌株對其中任意1個品種都不致病，有4.43%的菌株對其中1個品種有致病性，有21.18%的菌株對其中2個品種有致病性，有26.60%的菌株對3個品種有致病性，有16.75%的菌株對4個品種有致病性，有22.66%的菌株對5個品種有致病性，有6.90%的菌株對6個品種有致病性，有0.99%的菌株對7個品種有致病性，沒有發現對其中8個或9個品種致病的菌株。供試的203個菌株在可能的29個致病型中出現72個毒性類型，此72個毒性類型在菌株中松散分布，沒有任何1個類型的出現頻率超過5%，能侵染3個品種的11、43、54等3個致病類型相對而言有較高的出現頻率（3.45%、2.96%和2.96%），其次是侵染2個品種的致病型10（2.96%），其余致病類型的出現頻率都非常低（<2.5%）（表3）。

2.3 稻瘟病菌對鑒別品系的侵染力

對于中國鑒別品種，除感病對照麗江新團黑谷外，受侵染最低的是特特勃（33.6%），其次是珍龍13、四豐43和東農363（受侵染率60%左右），最高的是合江18（71.6%）。而對于已知抗性基因的單基因品系，有18.2%的菌株對攜帶抗性基因Pi-kh的品種有致病力，其次是對攜帶抗性基因Pii的品種（25.1%），有35%～45%的菌株對抗性基因Pik、Pi9、Pish、Piz、Piz5有致病力，受侵染最高的是抗性基因Pi1和Pita2（50%左右）。這說明Pi-kh在湖北省的抗病育種中有很好的利用價值。

3 小結與討論

研究表明，稻瘟病菌群體的致病型結構具有多樣性和變異性，致病型結構的研究對掌握稻瘟病菌群體田間的時空變異動態、合理布局抗病品種、進而控制病害的流行和發生有著重要的意義。

本研究基于中國鑒別品種和單基因品系，對來源于湖北省稻瘟病重發區遠安縣的稻瘟病菌單孢菌株進行生理小種（致病型）和遺傳系譜的測定。結果表明，湖北省稻瘟病菌群體具有豐富的生理小種多樣性和遺傳結構多樣性。根據對中國鑒別品種的致病性反應，單孢菌株可分成7群53個生理小種；根據對單基因品系的致病性反應，單孢菌株可分成72個致病類型。不同年份的稻瘟病菌群體在致病型組成上有差異，但在優勢致病類型和優勢譜系上沒有明顯的不同，表明湖北省稻瘟病抗性品種布局穩定。通過來自于大田稻穗頸瘟標本的病菌對鑒別品系的侵染力分析，發現在Pikp、Pii、Pita2、Pi9、Pish（1）、Piz、Pikh、Pi1（t）、Piz5 9個稻瘟病抗性基因中，Pi-kh受病菌的侵染力最低，根據基因對基因學說[11]，初步認為在湖北省稻瘟病重發區，含有Pi-kh基因的品種在抗性育種中有很好的利用價值。

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