東北地區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

摘要：水稻是人類農業生產的主要糧食作物，水稻紋枯病菌是作物生長過程中的常見病害，在世界范圍內都經常發生，了解其致病性和遺傳多樣性能提高防治效率。本文將結合東北地區水稻紋枯病菌發生的特點，利用SRAO-PCR技術對群體遺傳結構和致病性進行分析，為提高水稻抗病能力，篩選優秀基因資源做出有力參考。

關鍵詞：東北地區;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真菌，當作物感染稻紋枯病菌后，葉片、葉穗、根莖都會出現損害，初期葉片出現暗綠色小斑紋，然后演變成云紋形，斑紋中間為褐色。后期水稻內組織被破壞，出現邊緣暗褐色的半透明狀葉片，最后導致葉片發黃枯萎。水稻紋枯病菌的病原菌具有很強的寄生性，在溫濕度較高的環境下易生存，生長溫度為28～32℃，雖然日照可以抑制菌絲，但是菌核反而會因為光照而加快形成。如今，我國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，導致水稻紋枯病頻發，東北地區尤其在高溫高濕天氣時，作物最容易感染病菌。感染水稻紋枯病菌后，水稻會出現抽穗困難，抽穗秕谷增多，生產粒重下降。例如：2016年我國曾發生水稻紋枯病大范圍發生，面積可達0.18億hm2，造成嚴重經濟損失。目前針對水稻紋枯病的防治，主要有以下幾種方法：（1）選用優質抗病品種，如：中抗品種7038、鑒262等;（2）將抗病資源應用到水稻育種中，但因為病原菌生物學特性容易發生改變，導致抗病能力喪失，所以這一技術仍處于研究階段;（3）農業方式，將水面上的菌核打撈起來，統一曬干、深埋或燒毀，或使用滅菌噴劑凈化土壤環境，防止病害的出現[1]。

2 ?紋枯病菌致病性及遺傳多樣性研究

2.1 ?SRAO-PCR技術應用

RT- PCR即逆轉錄PCR，是將RNA的逆轉錄和cDNA的聚合酶鏈式進行擴增反應。RT- PCR技術在使用時，會先根據反轉錄酶的作用，以RNA來合成cDNA，再根據cDNA情況，建立模板，擴增合成目的片段。RT-PCR技術靈敏而且對各類工作都有良好適應性，所以可將其用于檢測細胞組織中基因表達水平、細胞中RNA病毒的含量和基因cDNA序列等。SRAP標記技術具有效率高、穩定性強、操作便捷等優勢，能夠分析地區間病原真菌多樣性分析及寄主、生態區等遺傳背景差異造成的遺傳多樣性。因個體不同及其物種的內含子、啟動子與間隔長度不等而產生多態性，這一方法具有簡便、穩定、中等產率和選擇條帶序列便于得到等特點。所以，近幾年來，在分析物種資源、生物致病性、遺傳多樣性時，工作人員開始頻繁使用SRAP技術。

2.2 ?水稻材料選擇

2017年、2019年分別從東北三省18個主稻區、遼寧省9個主稻區采集臨近時間發病、病癥典型的水稻紋枯病標樣，兩個采樣點之前距離最少15～20km，確保典型癥狀的取樣具有隨機性。在對感染植株進行水稻紋枯病菌提取時，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液中的恒溫搖床，培養5～7d后，由技術人員統一過濾，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，同樣也放到-20℃的冰箱內備用。上述實驗使用到的器材有：全自動高溫滅菌器、恒溫干燥箱、電子天平儀器、超凈工作臺、菌絲培養箱、移液槍等。

2.3 ?檢測數據統計

統計檢測數據后發現，同一遺傳組群里存在不同來源的感染菌株，這些菌株也表現出了不同的致病性，而相同地理來源及致病性的菌株中也有一部分出現在不同的遺傳組群中。其中，優勢組群5包括遼寧和黑龍江省的2株中等致病性和25株強致病性菌株;優勢組群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，其余組群都沒有明顯致病性，因此本文不針對弱致病性菌株展開討論。

2.4 ?致病性結果分析

本次測試水稻種為遼星1號，根據對供試菌株進行致病性測定的實驗結顯示，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出強致病性，但致病效果和種植地域沒有明顯關聯。因為，即使是同一地區的水稻紋枯病菌株之間的致病性也有很大差異，甚至會大于異地水稻文庫病菌株。這也說明菌株的致病力強弱可能與菌株自身的的遺傳特點有關，其遺傳結構與其致病性之間沒有發現單一的對應關系[2]。

3 ?結論

綜上所述，水稻紋枯病菌的多核菌株具有很強的結構多樣性，其菌株致病性和遺傳性會受到地區的影響而出現變化。作為重要糧食作物，水稻的生產質量對地區經濟發展有深遠影響，因此要做好病害防治工作，一旦出現大范圍水稻紋枯病感染，要及時使用井岡霉素，該藥物效率高，對環境影響小，可溶于水。

參考文獻

[1] 陳功友，徐正銀，楊陽陽，等.我國水稻白葉枯病菌致病型劃分和水稻抗病育種中應注意的問題[J].上海交通大學學報（農業科學版），2019，37（1）：67-73.

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