水稻黑條矮縮病抗病育種研究進展

趙小慧

摘 ? ?要：水稻黑條矮縮病廣泛發生于我國南方地區，直接影響到水稻產量，極易造成巨大經濟損失。該病害以灰飛虱為病毒傳播對象，具有傳播速度快、受損面積大等特征。為有效提升水稻對黑條矮縮病的抗病性，各研究單位開展了多年的水稻黑條矮縮病抗病育種研究工作，找尋出了地理位置、水稻種質類型、生態地理等因素對水稻抗病性的影響。基于此，文章以水稻黑條矮縮病癥狀、病原、發病規律為切入點，簡述了現階段水稻黑條矮縮病抗病育種研究成果，以期為相關工作人員提供理論性幫助。

關鍵詞：水稻;水稻黑條矮縮病;抗病育種;QTL

文章編號：1005-2690（2022）01-0109-03 ? ? ? 中國圖書分類號：S435.111.4 ? ? ? 文獻標志碼：B

1 水稻黑條矮縮病概述

1.1 水稻黑條矮縮病的發現

水稻黑條矮縮病首次發現于1963年浙江省余姚縣，初始水稻發病面積較小，并未造成較大產量損失[1]。但隨后此病害在我國華東和華北稻區暴發流行，造成了嚴重的經濟損失。之后的30年間，因耕作制度的改變，此病害逐漸減少甚至銷聲匿跡。直至近年來，水稻黑條矮縮病害在中國東部和其他東亞國家再度蔓延，對水稻的產量和品質造成了嚴重影響[2]。

1.2 水稻黑條矮縮病癥狀

水稻黑條矮縮病是由水稻黑條矮縮病毒（rice black-streaked dwarf virus，RBSDV）引起，主要通過灰飛虱以持久性不經卵方式傳播，其傳播范圍廣且速度快。RBSDV的田間典型癥狀包括水稻濃綠矮縮，分蘗少，葉片僵直，葉背、葉鞘甚至莖稈上有蠟白色至暗褐色條狀突起，不能抽穗或包莖穗、穗粒變小甚至畸形，結實率低等[3]。植物一旦被感染，一般無法治愈。因此，RBDSV病害也被稱為“水稻中的癌癥”，在水稻的各生長階段均有可能感染黑條矮縮病毒，通常感病時間越早，水稻發病越重[4]。

因感染黑條矮縮病的時間不同，水稻發病癥狀也呈現明顯差異。初期水稻發病癥狀最為顯著，感病水稻的高度僅為正常水稻1/3，后續拔節與抽穗效果不佳。中期感病水稻植株矮化并不明顯，但葉片呈現深綠特征，不穗或者半包穗;后期感病水稻發病癥狀難以被及時發現，部分水稻上部莖稈處可能會出現小瘤突。因此可以從瘤突出現的節位分析水稻感病時期。

1.3 水稻黑條矮縮病發病規律

水稻黑條矮縮病毒的寄主范圍較大，在自然條件下能侵染水稻、玉米、高粱、大麥、小麥、燕麥等多種禾本科作物。由于不經卵傳播，帶毒灰飛虱首先侵染冬小麥，之后帶毒的冬小麥成為黑條矮縮病的初侵染源。次年一代灰飛虱從小麥病株上獲毒，于麥收后大量遷飛至水稻秧田進行傳毒，成為此病害的主要侵染源。其后一直為害水稻，直至秋熟后再經灰飛虱傳回小麥等麥類作物上越冬，由此完成整個病害侵染循環[5-6]。

1.4 水稻黑條矮縮病發病原因

近年來，水稻黑條矮縮病廣泛發病流行的原因有3個方面。一方面，由于農業耕作制度的改變，灰飛虱適宜越冬的場所充足，導致水稻黑條矮縮病大面積流行;另一方面，隨著全球氣候變暖，灰飛虱的繁殖能力和生存能力均增強，致使灰飛虱蟲口密度增大、帶毒率升高，病害發生加重;此外，由于目前全國大面積種植的水稻品種絕大部分不抗水稻黑條矮縮病，這些品種也為病害的流行與暴發提供了豐富的寄主資源[7]。通過對水稻黑條矮縮病進行多年研究，發現黑條矮縮病的發病原因主要為越冬蟲源地的毒源充足、灰飛虱遷移范圍較廣、有效抗病品種缺失等。

1.5 水稻黑條矮縮病現有防治方法

目前，國家及有關部門對黑條矮縮病防治工作給予了高度重視，為有效控制黑條矮縮病的發生，生產上多采用預防為主、綜合防治為輔的防控原則，重點是清除毒源，切斷傳播循環鏈。具體措施有以下幾點。一是調整農業耕作栽培制度;二是在水稻易感病期和灰飛虱傳毒期科學用藥;三是增強病蟲害監測預報水平，密切關注灰飛虱遷移情況，同時加大黑條矮縮病防治的宣傳力度，收集病害預報結果，制訂專項技術解決措施方案。

2 水稻黑條矮縮病抗病育種現狀

目前，黑條矮縮病害主要通過化學藥劑殺滅灰飛虱方式進行治理。由于灰飛虱種群數量十分巨大、遷移性強、傳播持久，極易對化學藥劑產生耐藥性，導致黑條矮縮病預防效果與預期目標存在較大差異[8]。為從根本上控制水稻黑條矮縮病出現，種植抗病品種成為防治該病害的最經濟有效方式之一。通過開展大規模水稻抗病原篩選工作，研究水稻黑條矮縮病抗性遺傳基因，為改良水稻品種提供必要支持。

水稻黑條矮縮病研究工作主要集中在水稻黑條矮縮病毒的分類學地位、基因組結構與編碼蛋白功能、病毒檢驗、傳毒特征等方面[9]，對抗病育種相關工作研究成果較少。研究初期，部分學者采用田間自然誘發鑒定方式，從多個水稻品種中尋找高抗及中抗材料，最終研究結論也不盡相同，但所有結論一致認為當前水稻主栽和候選品種普遍不抗水稻黑條矮縮病[10-13]。不少學者對不同地方水稻品種繼續進行抗黑條矮縮病的田間誘發鑒定，結果得到部分抗黑條矮縮病的水稻品種[14-15]。

由于田間鑒定存在很多不確定因素，例如鑒定環境條件不同，灰飛虱的偏食性、不同年份不同區域間灰飛虱發生量和帶毒率不同等，導致田間誘發鑒定結果的可重復性差且準確率低。因此，近年來部分研究學者配合使用人工室內接種方式[16-17]，對水稻的黑條矮縮病的抗病性進行進一步鑒定。

王寶祥等（2014）[18]多年多點田間誘發鑒定和人工接種鑒定的結果均表明，來自20多個國家的1 240份水稻材料中有3個穩定、高抗黑條矮縮病的品種。方先文等（2015）[19]對田間篩到的連續兩年未發病且農藝性狀較好的6份粳稻資源進行人工接蟲鑒定，最終獲得了1份高抗水稻黑條矮縮病的水稻資源。李路路等（2020）[20]將兩種鑒定方法結合對浙江省20個主栽水稻品種進行抗性鑒定，結果篩選到能穩定抵抗RBSDV的兩個秈稻品種。上述發掘高抗黑條矮縮病水稻資源的研究為水稻黑條矮縮病抗病育種和抗病基因的鑒定、定位及克隆提供了材料基礎。

3 抗性遺傳學研究

據報道，水稻對RBSDV的抗性是由QTL或多個基因控制的數量性狀[21-22]。潘存紅等（2009）率先利用珍汕97/明恢63的重組自交系（RILs），對黑條矮縮病抗性QTL開展試驗研究，結果共找到6個QTL，其中效應最顯著的QTL位于第6染色體上;在此基礎上，Li等（2013）[23]繼續利用珍汕97/明恢63的RIL群體，在明恢63的6、7和9號染色體上鑒定了3個RBSDV抗性QTL，并將第6水稻染色體上的主效QTL進行了精確的定位，這個QTL是目前有關水稻黑條矮縮病抗性基因/QTL領域研究的報道中唯一1個被精確定位的。王寶祥等（2010）對來自日本的越光/桂朝2號的RIL群體展開了研究，最終在3號染色體上檢測到了一個RBSDV抗性的QTL，該QTL包含了越光的抗性等位基因。Zhou T等（2015）利用Tetep/淮稻5號構建抗RBSDV的分子連鎖圖譜，鑒定了3個新的RBSDV抗性QTL，即qRBSDV-3、qRBSDV-10 和 qRBSDV-11，本研究結果證明鑒定的所有抗性位點與抗病毒基因有關。最近，使用源自IR36和L5494雜交的RIL群體在第1、6、8和9號染色體上共檢測到12個RBSDV抗性QTL[24]。Sun等（2017）[25]利用9194與蘇御糯雜交衍生的F2∶F3群體，鑒定了一個高抗性品種9194，并在第3、6、9和11染色體上定位了4個抗RBSDV QTL。Feng等（2019）[26]通過田間鑒定RDP1品種對RBSDV的抗性，并利用GWAS技術鑒定水稻基因組中的RBSDV QTL，結果鑒定出幾個抗RBSDV水平較高的品種和13個抗RBSDV QTL。總的來說，上述研究獲得的材料和鑒定的抗性QTL有望為高效選育水稻抗RBSDV品種提供有用資源，但由于缺乏高抗性資源和抗RBSDV的主效QTL，水稻抗RBDSV的遺傳研究和育種進展還是進展緩慢。

4 水稻黑條矮縮病抗病機制初探

由于缺乏穩定的高抗黑條矮縮病的水稻資源和抗性鑒定的不穩定性，目前有關水稻黑條矮縮病抗性遺傳的基礎研究還較少。例如，李艷舞（2015）[27]通過對RBSDV侵染水稻的miRNA進行分析，獲得14個在抗感水稻品種中顯著差異表達的水稻miRNA，經驗證這些miRNA參與調控水稻抗病反應和組織生長發育過程，此研究是首次報道與抗RBSDV相關的miRNA。之后又有研究團隊發現，茉莉（jasmonic acid，JA）合成途徑相關基因的表達水平在RBSDV侵染水稻后會顯著上調以響應JA介導的對RBSDV的防御過程[28]。而且在此基礎上，李路路等通過實時熒光定量PCR（RT-qPCR）方法證明，RBSDV侵染后的水稻體內轉錄因子OsMYC2和病程相關基因非表達子OsNPR1均上調表達，JA、水楊酸（salicylic acid，SA）介導的抗病途徑被激活以此抵抗RBSDV的侵染，另外此研究還發現各秈粳稻品種對RBSDV所表現出的不同抗性與其體內的JA和SA激素水平有關。

最近，Wang Z Y等（2021）[29]系統研究發現，水稻OsAGO2在抵抗RBSDV侵染過程中會顯著表達以響應RBSDV的侵染。進一步研究表明OsAGO2利用DNA甲基化調控OsHXK1的表達，負調控水稻對RBSDV的抗性。過量表達OsHXK1能夠有效誘導活性氧的積累，以提高水稻對RBSDV的抗性。

5 結束語

水稻黑條矮縮病抗病育種工作對保障我國南方水稻產量意義重大。為從根本上提升水稻黑條矮縮病抗病育種研究水平，還需要著重開展不同水稻品種對水稻黑條矮縮病的抗性評估工作，分析影響水稻品種抗病性能的各類因素，切實優化水稻育種流程，培育出具有更為顯著抗病性的水稻品種，進而鑒定水稻黑條矮縮病抗性基因或QTL。

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