摘要
為明確水稻胡麻葉斑病菌的致病力分化情況和資源品種對(duì)胡麻葉斑病的抗性水平,本研究應(yīng)用苗期噴霧法測(cè)試了來自不同地區(qū)的4個(gè)胡麻葉斑病菌菌株對(duì)48個(gè)主栽常規(guī)稻品種、263個(gè)國(guó)內(nèi)外稻種資源的致病性,同時(shí)測(cè)定了來自6個(gè)省47個(gè)菌株對(duì)26個(gè)廣東主推品種和11個(gè)資源品種的致病性,并篩選毒力適宜的代表菌株對(duì)272個(gè)國(guó)內(nèi)外品種資源進(jìn)行了胡麻葉斑病抗性鑒定。結(jié)果表明,水稻胡麻葉斑病抗病品種和感病品種在葉片和葉鞘上的癥狀明顯不同。菌株HM36、HM41、HM39、HM40對(duì)48個(gè)常規(guī)稻品種的致病頻率分別是100%、87.5%、81.25%、77.08%,對(duì)263個(gè)資源品種的致病頻率分別是97.73%、87.45%、86.69%、88.59%,來自廣西河池市都安瑤族自治縣的HM36菌株無論是對(duì)常規(guī)稻還是資源品種,均表現(xiàn)出比其他菌株更強(qiáng)的致病力;47個(gè)試驗(yàn)菌株對(duì)37個(gè)品種和資源的致病頻率最低為0,最高可達(dá)100%,47個(gè)菌株對(duì)37個(gè)品種和資源的致病性經(jīng)聚類分析可分為3大類;37個(gè)品種和資源對(duì)47個(gè)試驗(yàn)菌株的抗性頻率最低為40.43%,最高可達(dá)89.36%,37個(gè)品種和資源對(duì)47個(gè)菌株的抗性經(jīng)聚類分析可分為6大類;說明水稻品種和菌株之間互作明顯,胡麻葉斑病菌的毒力存在分化,水稻品種與胡麻葉斑病菌株之間存在致病?;袁F(xiàn)象。在各類型資源稻種中,秈稻品種總體比粳稻品種更抗胡麻葉斑病;在鑒定的272個(gè)國(guó)外稻種資源中,沒有高抗品種,表現(xiàn)抗和中抗的稻種資源有‘WAS 62BB17113’‘CHAHORA 144’‘AUS 196’等50份。本研究明確了水稻胡麻葉斑病品種的抗感表型、病菌的致病性分化和不同稻種的抗性水平,初步挖掘了可用于抗病基因鑒定的稻種資源,將有效推動(dòng)水稻胡麻葉斑病的抗病育種研究。
關(guān)鍵詞
水稻胡麻葉斑病; 稻平臍蠕孢; 致病特性; 稻種資源; 抗性鑒定
中圖分類號(hào):
S 435.111.43
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI: 10.16688/j.zwbh.2024428
Resistance evaluation of rice germplasm against Bipolaris oryzae and analysis of pathogenic characteristics
FENG Aiqing#, HUANG Zekai#, CHEN Shen, WANG Congying, CHEN Kailing, FENG Jinqi,ZHU Xiaoyuan, SU Jing*
(Plant Protection Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangdong Provincial Key
Laboratory of High Technology for Plant Protection, Guangzhou 510640, China)
Abstract
To clarify the pathogenic differentiation of Bipolaris oryzae and evaluate the resistance levels of rice germplasm resources, a seedlingstage spray inoculation method was used to assess the pathogenicity of four isolates from four different regions against 48 main conventional rice varieties and 263 domestic and international rice germplasms. Additionally, the pathogenicity of 47 isolates from six provinces was tested on 26 main varieties promoted in Guangdong and 11 germplasm resource. A representative isolate with appropriate virulence was selected to evaluate the resistance of 272 rice germplasm resources. The results showed that resistant and susceptible rice varieties exhibited distinct symptoms on leaves and leaf sheaths. The infection frequencies of strains HM36, HM41, HM39, HM40 on the 48 conventional varieties were 100%, 87.5%, 81.25%, and 77.08%, respectively, and on the 263 resource varieties were 97.73%, 87.45%, 86.69%, and 88.59%, respectively, with strain HM36 from Du’an Yao Autonomous county, Guangxi showing the highest virulence. The pathogenicity frequency of the 47 isolates on 37 rice varieties ranged from 0% to 100%, and cluster analysis grouped the isolates into three major categories. The resistance frequency of the 37 varieties to the 47 isolates ranged from 40.43% to 89.36%, and resistance clustering divided them into six categories, indicating clear interactions between rice varieties and pathogen strains and pathogenic specialization within B.oryzae. Among the rice types, indica rice varieties generally showed higher resistance than japonica rice varieties. Among the 272 international rice germplasm resources evaluated, none showed high resistance, but 50 cultivars, including ‘WAS 62BB17113’, ‘CHAHORA 144’ and ‘AUS 196’ displayed resistance or moderate resistance. This study clarified the resistance and susceptibility phenotypes of rice varieties to B.oryzae, revealed pathogenic differentiation among isolates, and identified valuable germplasm resources for resistance gene mapping, thereby supporting breeding efforts for diseaseresistant rice.
Key words
rice brown spot; Bipolaris oryzae; pathogenic characteristics; rice germplasm; resistance evaluation
水稻胡麻葉斑?。╮ice brown spot)是由稻平臍蠕孢 Bipolaris oryzae(Breda de Haan)Shoem.侵染水稻植株引起[1]。該病主要為害葉片、葉鞘和谷粒。葉片上的典型病斑初期多為褐色芝麻粒狀,中期病斑圓形至橢圓形、邊緣黃暈明顯;后期感病品種上病斑擴(kuò)展較大,嚴(yán)重時(shí)能相互結(jié)成不規(guī)則的大病斑,病斑中央為灰褐色至灰白色,邊緣褐色,可致全葉枯死,植株變黃早衰;谷粒受害嚴(yán)重時(shí)全粒呈灰黑色,形成秕谷,谷粒質(zhì)脆易碎,嚴(yán)重影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。感病田塊一般減產(chǎn)4%~52%,嚴(yán)重者減產(chǎn)達(dá)到90%以上[23]。以前通常認(rèn)為該病嚴(yán)重發(fā)生主要是由于土地貧瘠、土壤偏酸、砂質(zhì)或長(zhǎng)期高溫干旱、水肥管理不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐桑瑢匍g歇性發(fā)生嚴(yán)重的真菌病害[2]。1945年孟加拉國(guó)曾因該病流行造成水稻大面積失收而引起大饑荒,損失達(dá)到92%[4];我國(guó)2004年、2008年-2010年在廣西邕寧、賀州昭平,江蘇連云港市東海縣,河北唐??h均有該病大面積發(fā)生的報(bào)道[56]。近年來,據(jù)筆者在協(xié)助2018年全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心水稻穗期病害的普查和每年日常調(diào)查中發(fā)現(xiàn),由于耕作方式和氣候的改變、菌源累積、感病品種的普遍種植、稻種頻繁調(diào)運(yùn),該病害有流行上升的趨勢(shì)。
雖然水稻胡麻葉斑病和稻瘟病均是水稻上的真菌病害,且病原菌均屬半知菌絲孢綱Hyphomycetes絲孢目Hyphomycetales暗色孢科Dematiaceae,在田間兩者的葉片發(fā)病癥狀也有些相似,均能造成葉部病斑、植株衰弱和穗部受損;但早在1964年陳永萱等[7]已證明兩者在碳氮營(yíng)養(yǎng)成分利用上有差異,發(fā)病條件、發(fā)病規(guī)律均不同;馮愛卿等[8]亦證明防控兩者的有效藥劑不同,防控稻瘟病的藥劑對(duì)胡麻葉斑病的效果均較差;且兩者在主要為害部位、病斑特征上也有明顯的差異。因此,盡管稻瘟病在致病機(jī)理、病菌小種分化、抗病基因和品種應(yīng)用等方面已研究得非常深入和成功,水稻胡麻葉斑病防控可真正能借鑒的并不多。
在寄主、病菌、環(huán)境三者關(guān)系中,寄主與病菌的關(guān)系、寄主抗病性、病菌的致病特性是植物病害防控的重要一環(huán)。挖掘和種植抗病品種是防控水稻胡麻葉斑病最經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方法,
而病原菌致病特性、分化變異研究亦是開展水稻胡麻葉斑病抗性育種研究的重要基礎(chǔ)。目前在胡麻葉斑病抗病品種及基因挖掘方面,美國(guó)、日本、印度、埃及、國(guó)際水稻研究所(International Rice Research Institute,簡(jiǎn)稱IRRI)等國(guó)家和機(jī)構(gòu)的一批研究者對(duì)當(dāng)?shù)仄贩N和資源進(jìn)行了大量研究,篩選出一些不同抗性水平的品種,但從這些品種鑒定出的基因多是抗性數(shù)量性狀基因座(quantitative trait loci,QTL),目前被鑒定并可應(yīng)用的抗水稻胡麻葉斑病主效基因未見報(bào)道。Mizobuchi等[9]概述了自2008年至2016年期間報(bào)道的水稻胡麻葉斑病抗性QTL有19個(gè),這些抗性QTL分別位于染色體1、2、4、6、8、9、11、12上;Raghavan等[10]通過發(fā)展多親本高世代雜交群體(multiparent advanced generation intercross populations,MAGIC),采用測(cè)序基因分型技術(shù)、全基因組關(guān)聯(lián)分析(genomewide association mapping,GWAS)和區(qū)間作圖分析方法,發(fā)現(xiàn)最有希望的對(duì)菲律賓胡麻葉斑病菌有效的QTL分別位于第12染色體上39.83 cM和76.71 cM處。Mandal等[11]利用122個(gè)‘Danteshwari’בDagadDeshi’重組自交系群體的基因型和表型數(shù)據(jù)在第1和第5染色體上定位了3個(gè)QTL(qBS1.1、qBS5.1和qBS5.2),其中第5染色體上的QTL具有較高的表型變異。Matsumoto等[12]利用SSR多態(tài)性標(biāo)記,對(duì)秈稻‘CH45’(抗病)和粳稻‘越光’(感?。┑幕亟蛔越幌担╞ackcross inbred lines,BILs)進(jìn)行了胡麻葉斑病抗性的QTL分析,認(rèn)為主效QTL qBSR11KC(RM6534RM4112)對(duì)抗性貢獻(xiàn)最高。雖然Matsumoto等[13]2021年報(bào)道了將數(shù)量性狀位點(diǎn)基因qBSFR11(BSR1)成功導(dǎo)入到感病品種中,并育成了名為‘Mienoyume BSL’的世界第一個(gè)抗胡麻葉斑病品種,但由于qBSFR11是隱性的抗性QTL,用于大規(guī)模抗病育種有一定的難度。在國(guó)內(nèi),王俊偉等[14]報(bào)道水稻品種間對(duì)胡麻葉斑病抗性有差異,但沒有發(fā)現(xiàn)免疫品種,高抗品種比較貧乏。凌定厚等[15]運(yùn)用Helminthosporium oryzae植物毒素及組織培養(yǎng)技術(shù)離體篩選出抗胡麻葉斑病種質(zhì),但后續(xù)應(yīng)用推廣受多因素限制。目前在國(guó)內(nèi)外尚未見利用上述基因育成的抗病品種大面積推廣種植的報(bào)道。此外,由于缺乏高效的接種方法、統(tǒng)一的鑒別體系,未見水稻胡麻葉斑病菌菌株致病特性、致病力分化的系統(tǒng)研究報(bào)道,目前尚未知水稻胡麻葉斑病菌是否存在像白葉枯病菌、稻瘟病菌那樣明顯的小種分化現(xiàn)象。因此,研究水稻胡麻葉斑病菌致病特性,鑒定篩選抗水稻胡麻葉斑病的稻種資源、挖掘新的抗病基因,為水稻胡麻葉斑的上升流行儲(chǔ)備綠色防控技術(shù)和材料是我國(guó)乃至全世界水稻生產(chǎn)國(guó)迫切需要開展的研究課題。本研究通過苗期噴霧法測(cè)試了來自4個(gè)不同地區(qū)的胡麻葉斑病菌菌株對(duì)48個(gè)主栽常規(guī)稻品種、263個(gè)國(guó)內(nèi)外稻種資源的致病性及來自6個(gè)省47個(gè)菌株對(duì)26個(gè)廣東主推品種和11個(gè)資源品種的致病性,并在此基礎(chǔ)上,篩選毒力適宜的代表菌株對(duì)272個(gè)國(guó)內(nèi)外品種資源進(jìn)行了胡麻葉斑病抗性鑒定,初步明確胡麻葉斑病菌致病力分化情況,不同類型水稻品種對(duì)胡麻葉斑病抗性情況,為水稻胡麻葉斑病抗病育種菌株篩選、高效挖掘水稻胡麻葉斑病抗病資源、抗性基因奠定基礎(chǔ)和提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果將進(jìn)一步有效加深對(duì)胡麻葉斑病菌致病性的認(rèn)知和水稻對(duì)胡麻葉斑病抗病性的了解。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
1.1.1 接種菌株及來源
接種48個(gè)主栽常規(guī)稻和263個(gè)資源品種的水稻胡麻葉斑病菌致病力分化測(cè)試菌株來自廣東廣州市(HM41)、廣東河源市(HM40)、廣西柳州市(HM39)、廣西河池市(HM36),共4個(gè)菌株;接種26個(gè)廣東主推品種和11個(gè)資源品種的水稻胡麻葉斑病菌致病力分化測(cè)試菌株分別來自江西省、安徽省、廣西壯族自治區(qū)、浙江省、海南省及廣東省共6個(gè)省(自治區(qū))17個(gè)市,共47個(gè)菌株(表1)。資源品種抗性評(píng)價(jià)的菌株來自廣西河池市(HM36)。以上菌株均由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所于2019年-2023年采集,經(jīng)常規(guī)組織分離法獲得并按柯赫氏法則進(jìn)行驗(yàn)證,應(yīng)用稻稈節(jié)培養(yǎng)后用冷凍干燥機(jī)抽干并置-20℃冰箱保存。試驗(yàn)前菌株在酵母固體培養(yǎng)基上活化、燕麥番茄汁培養(yǎng)基或RSEDOMA 培養(yǎng)基產(chǎn)孢后置4℃冰箱備用。病原菌分離與鑒定參考相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[1617]。
培養(yǎng)基:酵母固體培養(yǎng)基成分為可溶性淀粉10 g、酵母浸出膏4 g、瓊脂粉20 g、蒸餾水1 L;燕麥番茄汁培養(yǎng)基成分為番茄汁150 mL,燕麥40 g,碳酸鈣0.6 g,瓊脂粉18.75 g,蒸餾水1 L;RSEDOMA培養(yǎng)基成分為水稻莖稈20 g,葡萄糖20 g,燕麥20 g,瓊脂20 g,生物素25 ng。所有培養(yǎng)基均在121℃滅菌30 min。
1.1.2 供試水稻品種
用于4個(gè)菌株的致病力分化測(cè)試的品種包括來自廣東的48個(gè)常規(guī)稻品種和來自阿富汗、阿根廷、澳大利亞等37個(gè)國(guó)家的稻種資源263份。用于47個(gè)菌株的致病力分化測(cè)試品種包括2022年-2023年26個(gè)廣東主推品種和來自意大利、印度等9個(gè)國(guó)家的11個(gè)資源品種。
用于抗性評(píng)價(jià)的品種包括來自阿富汗、阿根廷、澳大利亞等43個(gè)國(guó)家的稻種資源272份。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1 菌株致病力分化測(cè)試
分別于2021年早季、2024年早季將供測(cè)試的品種播種在規(guī)格為30 cm×20 cm×5 cm的搪瓷盆內(nèi),每個(gè)品種種植量為12~15粒,每個(gè)盆內(nèi)種植24個(gè)品種,每個(gè)菌株設(shè)2個(gè)重復(fù)。大部分秧苗長(zhǎng)至4~5葉齡時(shí),進(jìn)行人工噴霧接種。每盆(重復(fù))品種噴菌液量為30 mL(1×105個(gè)/mL孢子懸浮液)。接種后置于28℃的保濕培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,濕度保持在95%以上,然后放于恒溫室中定時(shí)噴霧保濕,溫度設(shè)置為28~32℃, 7 d后當(dāng)大部分品種發(fā)病充分時(shí)調(diào)查各菌株對(duì)品種的致病情況。
1.2.2 資源品種抗性鑒定
2022年晚季將供測(cè)試的水稻資源品種播種在規(guī)格為30 cm×20 cm×5 cm的搪瓷盆內(nèi),每個(gè)品種種植量為12~15粒,每個(gè)盆內(nèi)種植24個(gè)資源品種,每個(gè)品種設(shè)2個(gè)重復(fù)。接種時(shí)期、接種方法及接種后期管理方法同上。
1.2.3 水稻胡麻葉斑病品種抗感評(píng)價(jià)方法
根據(jù)病斑特征和國(guó)際水稻所胡麻葉斑病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)衡量品種的抗感性,以病斑面積占葉面積百分比為指標(biāo):0級(jí)(高抗),葉片無病斑;1級(jí)(抗),小于1%;2級(jí)(中抗),1%~3%;3級(jí)(中抗),4%~5%;4級(jí)(中感),6%~10%;5級(jí)(中感),11%~15%;6級(jí)(感),16%~25%;7級(jí)(感),26%~50%;8級(jí)(高感),51%~75%;9級(jí)(高感),76%~100%[18]。
1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
采用 Microsoft Excel 2010 和SPSS statistics 21.0數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并以系統(tǒng)聚類最遠(yuǎn)鄰元素方法,選擇參數(shù)歐氏距離(Euclidean距離)對(duì)品種中“抗感互作”原始數(shù)據(jù),病原中“致病與非致病互作”原始數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 抗性鑒定數(shù)據(jù)的有效性和品種的抗感表型
本研究中感病品種在苗期噴霧接種試驗(yàn)中病級(jí)最高可達(dá)7~9級(jí),抗性評(píng)價(jià)為感高感,抗病品種病級(jí)最低為1~3級(jí),抗性評(píng)價(jià)為抗到中抗,鑒定結(jié)果被認(rèn)為有效且強(qiáng)度適宜。
此外,在苗期噴霧接種,品種的抗感表型在葉片和葉鞘明顯不同(圖1和圖2),感病品種葉片病斑多且后期邊緣黃暈明顯,病斑中央為灰褐色至灰白色,擴(kuò)展成圓形或長(zhǎng)橢圓形,嚴(yán)重時(shí)能相互連結(jié)形成不規(guī)則的大病斑,葉鞘從葉耳葉芽起向下壞死或形成大褐斑,可致全葉變黃枯死,此癥狀為感病反應(yīng)。而抗病品種葉片沒有或少有病斑,后期病斑基本不擴(kuò)展,多呈褐色芝麻粒狀或窄長(zhǎng)條形,葉鞘不向下變褐壞死或沒有病斑。因此,本研究評(píng)價(jià)體系及鑒定結(jié)果是可靠的。
2.2 水稻胡麻葉斑病菌致病性測(cè)試結(jié)果
2.2.1 4個(gè)菌株對(duì)常規(guī)稻的致病性
大部分常規(guī)稻品種對(duì)所有測(cè)試菌株均感病(表2),但4個(gè)菌株的致病力有一定的差異,菌株HM36、HM41、HM39、HM40對(duì)48個(gè)常規(guī)稻品種的致病頻率分別是100%、87.5%、81.25%、77.08%(表3)。同時(shí),對(duì)各菌株表現(xiàn)感病的品種中,高感品種占的比率依次是HM36(20.83%)gt;HM40(2.08%)=
HM41(2.08%)gt;HM39(0);表現(xiàn)感的品種所占比率依次是HM36(41.67%)gt;HM40(22.92%)gt;HM41(18.75%)gt;HM39(14.58%)(圖3)。由此可見,4個(gè)菌株對(duì)48個(gè)常規(guī)稻品種的致病強(qiáng)度明顯存在一定的差異,4個(gè)菌株中以來自廣西河池市都安瑤族自治縣的HM36菌株對(duì)常規(guī)稻的致病強(qiáng)度最高。
2.2.2 4個(gè)菌株對(duì)資源品種的致病性
不同菌株對(duì)資源品種的致病力亦有一定的差異(表4),菌株HM36、HM41、HM39、HM40對(duì)資源
品種的致病頻率分別是97.73%、87.45%、86.69%、88.59%(表3)。對(duì)各菌株感病的品種中高感品種
占的比率依次是菌株HM36(26.62%)gt;HM41(4.94%)gt;HM40(4.56%)gt;HM39(0.38%);表現(xiàn)感的品種占的比率依次是菌株HM36(42.59%)gt;HM40(30.04%)gt;HM41(27.00%)gt;HM39(19.77%)(圖4)。由此可見,4個(gè)菌株對(duì)資源品種
的致病強(qiáng)度同樣存在一定的差異,4個(gè)菌株中以來自廣西河池市都安瑤族自治縣的HM36菌株對(duì)資源品種的致病強(qiáng)度最高。此外,由表5可知,4個(gè)菌株中3個(gè)菌株接種后秈稻(Indica)抗病資源占的比率均比粳稻(Japonica)的高,初步表明秈稻品種總體比粳稻品種更抗胡麻葉斑病。
2.2.3 47個(gè)菌株對(duì)廣東主推品種和資源品種的致病性
不同菌株對(duì)品種和資源的致病頻率、不同品種和資源對(duì)菌株的抗性頻率均表現(xiàn)出明顯的差異。試驗(yàn)菌株對(duì)品種和資源的致病頻率最低為0,最高可達(dá)100%(表6);品種和資源對(duì)試驗(yàn)菌株的抗性頻率最低為40.43%,最高可達(dá)89.36%(表7)。聚類分析表明,47個(gè)菌株對(duì)37個(gè)品種和資源的致病綜上所述,來源不同的4個(gè)菌株對(duì)48個(gè)主栽常規(guī)稻品種、263個(gè)國(guó)內(nèi)外稻種資源的致病力均有一定的差異,來自廣西河池市都安瑤族自治縣的HM36菌株無論是對(duì)常規(guī)稻還是資源品種,均表現(xiàn)出比其他菌株更強(qiáng)的致病力;47個(gè)菌株對(duì)37個(gè)品種和資源的致病性、37個(gè)品種和資源對(duì)47個(gè)菌株的抗性均表現(xiàn)出明顯的差異,可分別歸為不同的類別。以上結(jié)果表明,水稻品種和菌株之間互作明顯,胡麻葉斑病菌的毒力存在分化,水稻品種與胡麻葉斑病菌株之間存在致病?;袁F(xiàn)象。
2.3 稻種資源對(duì)水稻胡麻葉斑病的抗性評(píng)價(jià)
挑選致病性試驗(yàn)中致病力較強(qiáng)的菌株HM36對(duì)資源品種進(jìn)行抗性評(píng)價(jià)。272份稻種資源中對(duì)水稻胡麻葉斑病表現(xiàn)高抗、抗、中抗、中感、感、高感的資源所占比例分別為0、0.37%、18.01%、47.43%、26.84%、7.35%(圖7),感病品種居多。272份資源中屬于秈稻(indica)、早中稻/秋稻/奧斯稻 (Aus)、粳稻(japonica)、香稻 (aromatic)、混合型(既有秈稻又有粳稻特性的稻種,NA)的稻種分別有61、46、78、1、86個(gè),在各類稻種中抗胡麻葉斑病的資源所占比率分別為31.15%、17.39%、11.54%、0、16.28%,說明在各類稻種中總體秈稻比粳稻抗病(表8)。
272個(gè)國(guó)外稻種資源中表現(xiàn)抗病的資源有50份(表9),占18.38%,來自23個(gè)國(guó)家,其中沒有高抗品種,表現(xiàn)抗和中抗的稻種資源有‘WAS 62BB17113’‘CHAHORA 144’‘AUS 196’等50份,這些品種可進(jìn)一步用于水稻胡麻葉斑病抗病基因的挖掘和抗病品種培育。
3 結(jié)論與討論
水稻胡麻葉斑病自1900年首次發(fā)現(xiàn)以來至今已逾百余年[1],但是國(guó)內(nèi)外對(duì)于水稻胡麻葉斑病的抗性鑒定評(píng)價(jià)方法還沒有形成相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。接種方法以噴霧接種為主,也有離體接種;病情評(píng)價(jià)有以病斑占葉面積分級(jí)、亦有以嚴(yán)重度分級(jí),且分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差異[1012, 19],這為抗病育種和抗病基因鑒定中遺傳分析的抗感表型判斷增加了難度。本研究苗期鑒定中,感病品種葉片病斑多且后期病斑會(huì)擴(kuò)展成圓形、長(zhǎng)橢圓形或相互連結(jié)形成不規(guī)則的大病斑,葉鞘會(huì)形成不規(guī)則大褐斑或變褐向下擴(kuò)展壞死;而抗病品種葉片病斑少且后期病斑基本不擴(kuò)展,呈褐色芝麻粒狀或窄長(zhǎng)條形,葉鞘沒有病斑或不向下擴(kuò)展變褐壞死。且將以上鑒定的抗病稻種資源和感病品種成株期進(jìn)行了噴霧接種驗(yàn)證,抗感病表現(xiàn)癥狀均與苗期一致(數(shù)據(jù)未發(fā)表)。在葉片癥狀中,這與Sato等[20]、Mandal等[11]分別報(bào)道的抗性品種‘Tadukan’和‘Danteshwari’、感病品種‘Hinohikari’和‘DagadDeshi’及其后代RILs接種胡麻葉斑病菌后的葉片抗感表型相似。而據(jù)Surendhar等[21]報(bào)道胡麻葉斑病亦可為害葉鞘,其癥狀與葉部相似,本研究結(jié)果與其結(jié)果一致。因此,在水稻胡麻葉斑病抗性鑒定評(píng)價(jià)中可考慮結(jié)合葉部病斑類型和為害葉鞘的程度來判斷抗感、而非僅憑葉部病斑的癥狀來判斷。
品種抗性是寄主與病原物互作的結(jié)果,理清菌株與品種間是否存在特異性互作現(xiàn)象,病原菌系是否存在致病性分化,對(duì)評(píng)價(jià)一個(gè)病害是否可采取抗病育種防控措施意義重大。國(guó)外對(duì)于水稻胡麻葉斑病菌的研究主要集中于病原菌遺傳多樣性。Nazari等[22]應(yīng)用RepPCR指紋分析研究了伊朗71個(gè)胡麻葉斑病菌株的遺傳多樣性,證明菌株之間具有相對(duì)較高水平的遺傳多樣性;Ahmadpou等[23]應(yīng)用開發(fā)的SSR標(biāo)記分析研究了來自伊朗、菲律賓和日本的288個(gè)胡麻葉斑病菌的群體結(jié)構(gòu)、遺傳多樣性和有性重組情況,結(jié)果表明亞洲胡麻葉斑病菌具有遺傳多樣性,總體上分布在3個(gè)類群中。以上這些研究?jī)H表明水稻胡麻葉斑病菌在種群上存在分化,而在致病性上是否存在分化有待深入研究。目前國(guó)外僅2018年Boka等[24]報(bào)道了20個(gè)來自西非不同地區(qū)的胡麻葉斑病菌對(duì)10個(gè)水稻品種的致病性,20個(gè)菌株可分為3個(gè)明顯的致病群,初步表明菌株間存在致病性變異。而國(guó)內(nèi)對(duì)于水稻胡麻葉斑病菌致病性分化的研究暫未見報(bào)道?;诖吮狙芯繎?yīng)用苗期噴霧法測(cè)試了來自4個(gè)不同地區(qū)的胡麻葉斑病菌菌株對(duì)48個(gè)主栽常規(guī)稻品種、263個(gè)國(guó)內(nèi)外稻種資源的致病性和47個(gè)菌株對(duì)26個(gè)廣東主推品種和11個(gè)資源品種的致病性。其目的首先通過利用少量菌株對(duì)不同來源地和不同稻種種類的大量稻種致病力進(jìn)行初步分析;然后進(jìn)一步利用大量、不同來源地的菌株對(duì)經(jīng)過初篩的少量的(不同來源地和不同稻種種類)的稻種展開更廣譜的致病力分析,旨在全方位地說明水稻胡麻葉斑病菌和水稻的互作不局限于某一個(gè)地方的菌株或?qū)τ谀骋活惼贩N或某一地方品種,以深入研究水稻品種與胡麻葉斑病菌株之間是否存在致病專化性現(xiàn)象。4個(gè)測(cè)試菌株中來自廣西河池市都安瑤族自治縣的HM36菌株無論是對(duì)常規(guī)稻品種還是資源品種,均表現(xiàn)出比其他3個(gè)菌株更強(qiáng)的致病力;47個(gè)試驗(yàn)菌株對(duì)37個(gè)品種和資源的致病頻率最低為0,最高可達(dá)100%,47個(gè)菌株對(duì)37個(gè)品種和資源的致病性經(jīng)聚類分析可分為3大類;37個(gè)品種和資源對(duì)47個(gè)試驗(yàn)菌株的抗性頻率最低為40.43%,最高可達(dá)89.36%,37個(gè)品種和資源對(duì)47個(gè)菌株的抗性經(jīng)聚類分析可分為6大類。本研究中兩個(gè)致病性試驗(yàn)結(jié)果均表明水稻品種和菌株之間互作明顯,胡麻葉斑病菌的毒力存在分化,水稻品種與胡麻葉斑病菌株之間存在致病?;袁F(xiàn)象。本研究結(jié)果與Boka等[24]的報(bào)道相似。以上研究均表明,水稻胡麻葉斑病菌毒力存在分化,致病力存在多樣性,應(yīng)在全國(guó)各地采集更多的菌株加以監(jiān)測(cè);同時(shí)有必要研究建立相應(yīng)的鑒別寄主體系、菌系病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),以完善水稻胡麻葉斑病菌致病力分化研究,為水稻胡麻葉斑病抗病育種或抗病基因研究選擇代表性菌株提供科學(xué)數(shù)據(jù)。
目前國(guó)外雖然挖掘了一批如‘Danteshwari’[11]‘CH45’[12]‘Tadukan’[25]‘Dawn’[26]等抗性品種,這些品種大多為中抗水平,只有‘Dawn’是高抗品種,尚未發(fā)現(xiàn)免疫品種,且鑒定的抗病基因都是抗性QTL,因此,應(yīng)用抗病品種防控水稻胡麻葉斑病的形勢(shì)仍十分嚴(yán)峻。本研究篩選出50個(gè)抗胡麻葉斑病資源品種,以期填補(bǔ)這方面的空白。建立健全準(zhǔn)確的抗性鑒定評(píng)價(jià)體系。加大對(duì)這些資源的深入研究,不斷挖掘方便應(yīng)用的新的抗病基因并應(yīng)用于抗病育種,對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻胡麻葉斑病的可持續(xù)控制、保障糧食生產(chǎn)安全具有重要的科學(xué)意義。
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(責(zé)任編輯:田 喆)