水稻抗稻瘟病免疫機(jī)制分析與抗病育種措施應(yīng)用

王春紅

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，我國(guó)水稻產(chǎn)出大省是黑龍江、湖南和江西，均已超過(guò)2000萬(wàn)噸。黑龍江2020年全省水稻產(chǎn)量為2896.15萬(wàn)噸，2021年水稻產(chǎn)量則達(dá)到2913.7萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)了0.61%。而湖南水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯波動(dòng)增長(zhǎng)趨勢(shì)，2020年水稻產(chǎn)量2638.94萬(wàn)噸，而2021年產(chǎn)量為2683.1萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)為1.67%。江西水稻產(chǎn)量整體呈現(xiàn)先上升后下降，2020年產(chǎn)量為2051.2萬(wàn)噸，2021年則為2073.9萬(wàn)噸。

在水稻作物種植過(guò)程中，常會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的病蟲(chóng)害，其中最為嚴(yán)重的典型水稻病害為抗稻瘟病，大幅度降低水稻產(chǎn)量，需要重點(diǎn)研究水稻抗稻瘟病免疫機(jī)制，并制定出科學(xué)有效的抗病育種策略。

1 水稻抗稻瘟病免疫機(jī)制分析

以黑龍江省水稻種植為例，黑龍江省水稻種植面積超過(guò)400萬(wàn)公頃，稻瘟病發(fā)病嚴(yán)重。其中，穗頸瘟發(fā)病比例為9%～10.3%，區(qū)域比例種植達(dá)到65%以上。該品種苗瘟9級(jí)、葉瘟7級(jí)、穗頸瘟9級(jí)，經(jīng)過(guò)近年來(lái)綜合抗病品種研究得出，長(zhǎng)期種植單一品種，田間會(huì)存有大量對(duì)該品種致病性較強(qiáng)的菌源，促使侵染該品種的生理小種變?yōu)閮?yōu)勢(shì)小種或稻瘟病菌生理小種產(chǎn)生變異。稻瘟病可以發(fā)生在水稻生長(zhǎng)的任何一段時(shí)期內(nèi)，而且其發(fā)病部位較多，包括苗、節(jié)、葉和稻穗等諸多部分，會(huì)嚴(yán)重威脅水稻生長(zhǎng)質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，需要著重對(duì)水稻抗稻瘟病免疫機(jī)制的分析與研究。

首先，針對(duì)稻瘟病PTI防御機(jī)制進(jìn)行仔細(xì)分析，其主要是由PRR蛋白進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，在準(zhǔn)確識(shí)別PAMPs后，可有效激發(fā)其自身抗性，從而引發(fā)一系列反應(yīng)。PAMPs是屬于相對(duì)保守的病毒結(jié)構(gòu)分子，其中較為常見(jiàn)的主要包括細(xì)菌鞭毛蛋白與延伸因子。近年來(lái)，伴隨著現(xiàn)代科技的快速進(jìn)步，水稻PTI信號(hào)機(jī)制也得到了完善，例如較為常見(jiàn)的flg22與flg22受體OsFLS2等，其中就涵蓋了內(nèi)部信號(hào)通路flg22屬于細(xì)菌毛蛋白中的一類，由于蛋白終端有22個(gè)氨基酸多肽，而這一肽段具有較強(qiáng)的抗菌性，flg22與其受體結(jié)合之后，可有效激活水稻抗稻瘟病水平。

其次，針對(duì)稻瘟病ETI防御機(jī)制的研究，這一防御機(jī)制主要可劃分為兩部分，包括稻瘟病抗性基因的克隆與R、Avr蛋白作為介質(zhì)的ETI激活機(jī)制。稻瘟病抗性基因克隆主要是指運(yùn)用抗性基因和相對(duì)應(yīng)的無(wú)毒基因，依據(jù)兩種基因之間所存在的聯(lián)系進(jìn)行 ETF防御機(jī)制的調(diào)整。研究表明，水稻中已經(jīng)包含110多個(gè)稻瘟病抗性基因，而能夠被應(yīng)用和報(bào)導(dǎo)的抗性基因已多達(dá)30個(gè)。對(duì)于已經(jīng)克隆的R基因和AVR基因來(lái)講，將Pi-ta與AVR-Pi-ta組合，可確保水稻抗稻瘟病免疫機(jī)制提升，從而降低發(fā)生稻瘟病的概率。

2 水稻抗稻瘟病抗病育種措施應(yīng)用

2.1 基因組合理選擇育種

依據(jù)對(duì)水稻基因組的分析，較為常用的技術(shù)措施在于全基因組SNP標(biāo)記，采用全基因組SNP標(biāo)記準(zhǔn)確定位水稻內(nèi)部抗性基因，實(shí)現(xiàn)抗性基因的有效組合，從而提高水稻抗病性。

2.2 應(yīng)用靶基因調(diào)控技術(shù)應(yīng)用

靶基因調(diào)控技術(shù)主要涵蓋了兩個(gè)部分，包括TALEN與CRISPR技術(shù)，其中TALEN技術(shù)是屬于較新的育種技術(shù)，其機(jī)理為運(yùn)用TAL效應(yīng)及識(shí)別因子進(jìn)行靶基因的識(shí)別，識(shí)別過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)水稻基因中非抗性因子的切割，適當(dāng)提高水稻種子的抗性因子數(shù)量，從而提高水稻抗性。實(shí)際應(yīng)用中，其重點(diǎn)在于要確保育種環(huán)境的整潔以及育種溫度的精準(zhǔn)控制，溫度過(guò)高會(huì)降低成活率，溫度過(guò)低則后期種植中水稻生長(zhǎng)速度會(huì)明顯遲緩，從而降低產(chǎn)量。