黑龙江省部分地区稻瘟病菌致病性分析及鉴别体系优化

为明确哈尔滨市及鸡西市稻瘟病菌致病性变化情况并优化鉴别体系,以24个水稻单基因系为鉴别体系,对2006—2008年采自2市的稻瘟病菌菌株进行致病型划分,并应用聚类分析方法完成鉴别体系优化。结果表明,应用水稻单基因系鉴别体系可将哈尔滨市2006—2008年采集的稻瘟病菌菌株划分为34、12和27个致病型,致病性相似系数分别为0.32~1.00、0~1.00和0.20~1.00;水稻单基因系对其抗性频率分别为2.86%~97.14%、8.33%~100.00%和10.00%~96.67%;鸡西市2006—2008年采集的菌株可划分为26、19和20个致病型,致病性相似系数分别为0.47~0.92、0.15~0.86和0.39~1.00;水稻单基因系对其抗性频率分别为3.85%~96.15%、5.26%~73.68%和4.76%~95.24%。适用于哈尔滨市的优化鉴别体系包括Pi-9、Pi-11、Pi-a、Pi-ks、Pi-5、Pi-i、Pi-sh、Pi-3、Pi-km和Pi-ta共10个基因,2006—2008年累计方差贡献率分别为86.15%、98.77%和87.39%;适用于鸡西市的优化鉴别体系包括Pi-9、Pi-11、Pi-a、Pi-ks、Pi-5、Pi-i、Pi-sh、Pi-1、Pi-7和Pi-t共10个基因,2006—2008年累计方差贡献率分别为82.58%、94.55%和90.37%。应用优化后的鉴别体系可将哈尔滨市2006—2008年采集的菌株划分为22、12和23个致病型,将鸡西市2006—2008年采集的菌株划分为22、14和18个致病型。     

哈尔滨地区抗瘟基因抗性分析及水稻品种抗性评价与利用

为明确哈尔滨地区24个抗瘟基因的抗性和20个水稻品种含有抗瘟基因型的情况,选取200个稻瘟病菌单孢菌株和22个已知无毒基因的鉴别菌株作为鉴定系统,通过喷雾法和离体划伤法接种,应用PCR技术对部分试验结果进行了重复性检测,并在此基础上进行了抗性布局分析。结果表明:24个抗瘟基因抗性差异较大,抗谱在11.00%~93.00%之间,平均抗谱38.29%;抗谱超过80.00%的基因有3个,由高到低为Pi-9、Pi-ta2和Pi-z5;抗谱低于20.00%的基因有9个,分别为Pi-a、Pi-ks、Pi-i、Pi-t、Pi-kp、Pi-ta、Pi-3、Pi-km和Pi-sh,Pi-a抗性最差。20个水稻品种中检测到抗瘟基因13个,共出现40次,其中Pi-a和Pi-19各出现6次,频率最高;龙稻5含抗瘟基因最多,4个,分别为Pi-ks、Pi-1、Pi-19和Pi-sh。在哈尔滨晚熟稻区建议布局绥粳8、中龙香粳1或者绥粳8+中龙香粳1搭配;在早熟稻区建议布局龙粳18、哈香07-321或者龙粳18+哈香07-321搭配。     

籼稻恢复系桂R106对稻瘟病的抗性评价及遗传分析

通过与‘丽江新团黑谷’及13个已知抗性基因品种杂交和接种广西稻瘟病菌系鉴定,研究了籼稻恢复系‘桂R106’对稻瘟病的抗性及遗传。结果表明,‘桂R106’对广西565个稻瘟病菌系的抗谱达98.11%,对广西6个主要优势菌系表现全抗,对菌系03E-11和03E-23的抗性均受一对显性基因控制。等位性分析确认,‘桂R106’中抗菌系03E-11的抗病基因与Pi-ta、Pi-12(t)、Pi-3、Pi-5、Pi-7、Pi-a、Pi-at、Pi-sh、Pi-i、Pi-km、Pi-19(t)、Pi-ks、Pi-b这13个已知基因不等位,认为它可能是一个未知的新基因。     

山东省稻瘟病病菌无毒基因鉴定及分析

为了明确山东省稻瘟病病菌无毒基因类型及在不同地区分布情况,根据已经公布的AVR1-CO39、AVR-Pita、ACE1、AvrPia、AvrPii、AvrPik、AvrPiz-t、AvrPi9 8个无毒基因引物,通过PCR扩增的方法 ,对2018年在山东水稻主产区收集分离的123个稻瘟病菌单孢菌株进行了无毒基因类型鉴定和分析。试验结果表明,无毒基因ACE1、AvrPiz-t、AvrPi9出现频率都为100%;无毒基因AVR1-CO39、AVR-Pita、AvrPia出现频率分别为87.80%、90.24%、10.57%;无毒基因AvrPii、AvrPik出现频率都为0。根据基因对基因假说,可以在山东稻区选育和推广携带抗病基因Pi-33、Piz-t、Pi-9、Pi-CO39、Pi-ta的水稻品种来减轻稻瘟病为害,而抗病基因Pi-a、Pi-i、Pi-k不适合在山东稻区使用。     

稻瘟病单基因鉴别品种的筛选

 1986-1990年,本研究在利用日本9个鉴别菌系和国内7个菌系对近300个品种进行抗性分类,并在鉴定出71个单基因品种的基础上,选出19个分属8种基因型的云南粳稻品种,进一步以日本9个为一套的单基因鉴别品种作对照,用云南35个菌株测定,筛选出丽江新团黑谷(Pi-k^s)、云玉一号(Pi-a)、高梁程(Pi-i)、关东51(P1-k)、楚粳1号(Pi-k^m)滇榆1号×福锦(Pi-z)、大理782(Pi-ta)、单83-3(Pi-ta²)、城堡1号(Pi-z^t)等9个为一套的单基因鉴别品种。日本和我们新筛选的两套鉴别品种,以云南35个菌系进行接种测定,可划分出相同的17个小种,这说明新筛选的9个单基因鉴别品种具有日本9个单基因鉴别品种同等鉴别能力。新筛选出的9个单基因鉴别品种和我国7个鉴别品种用这35个菌株接种,前者可划分出17个小种,后者只划分出9个小种。结果表明,新筛选出的单基因鉴别品种在鉴别能力方面明显优于我国7个鉴别品种。     

福建省稻瘟病菌致病性及其无毒基因分析

利用41个已知抗性基因水稻品种测定2003—2006年从福建省闽东、闽南、闽西、闽北和闽中5个主要稻区采集分离的87个稻瘟病单孢菌株的致病性。结果表明,福建省稻瘟病菌群体含有与所有测试抗病基因相应的无毒基因,其中66.67%的稻瘟病菌株表现较强致病力。病菌群体对水稻抗病基因Pi-d2、Pi-k(1)、Pi-km、Pi-kh、Pi-1(1)、Pi-z5(1)、Pi-z5(2)和Pi-1(2)的毒力频率均低于10%,提示这些抗病基因在福建省可作抗源使用。2003—2006年福建省稻瘟病菌群体中分别出现了40、37、36和38个无毒基因,其中有34个无毒基因在各年份均有分布,有30个无毒基因在5个主要稻区均有分布,Avr-a(2)、Avr-3(2)、Avr-ks、Avr-4b、Avr-b、Avr-kp(C)、Avr-km(C)、Avr-ta(C)、Avr-11(C)、Avr-19(t)、Avr-t和Avr-a(1)无毒基因的出现频率均低于30%,提示与之相对应的抗病基因在福建省水稻品种抗稻瘟病育种中应慎用。含有17、14、23、18和16个无毒基因组合的病菌较多,其组合频率分别为13.79%、10.34%、9.20%、8.05%和8.05%。     

抗稻瘟病单基因系对籼稻稻瘟病菌小种鉴别力分析

 利用30个抗稻瘟病单基因系对146个来自广东的稻瘟病菌单孢分离菌株进行了致病性测定,其中17个单基因系对测试菌株的致病性有较好的鉴别力。基于主成分因子分析法,对17个单基因系和146个菌株组成的互作变量矩阵进行了因子提取,结果表明其中9个单基因系为代表的抽提因子可以解释变量总方差的80.437%,初步组建了这9个单基因系构成的稻瘟病菌生理小种单基因系鉴别寄主。按其对变量方差贡献大小排序,它们分别是:IRBLkp-K 60(Pi-k^p)、IRBLi-F5(Pi-i)、F128-1(Pi-ta²)、IRBL9-W (Pi-9(t))、IRBLsh-S (Pi-sh(1))、IRBLz-Fu (Pi-z)、IRBLkh-K3(Pi-k^h)、IRBL1-CL (Pi-1)、IRBLz5-CA (Pi-z⁵)。用这9个单基因系可将146个菌株划分为83个小种,将来自广西、福建、湖南、湖北、浙江、四川等籼稻区的54个菌株划分为26个小种。筛选的9个单基因系对我国籼稻区稻瘟病菌致病性有较强的鉴别力。在抗病性鉴定中,基于单基因系的代表菌株选择,可考虑应用聚类和变量分析法进行。     

水直播条件下黑龙江省不同稻区稻瘟病菌致病性分析

为明确水直播条件下黑龙江省不同稻区稻瘟病菌Magnaporthe oryzae的致病性分化情况，以24个抗瘟单基因系品种为寄主，来源于2017—2018年黑龙江省水直播稻田的242株稻瘟病菌菌株为接种体，采用离体划伤方法接种，记录病斑反应型，计算有效致病菌株率和抗性频率，并进行聚类分析。结果显示，在水直播条件下，2017年，黑龙江省南部和中东部稻区稻瘟病菌菌株对抗瘟单基因系品种的有效致病菌株率介于8.33%~95.83%和20.83%~95.83%之间，无毒基因出现频率分别为575次和622次；2018年，南部和中东部稻区稻瘟病菌菌株对鉴别体系的有效致病菌株率介于29.17%~95.83%和20.83%~91.67%之间，无毒基因出现频率分别为536次和571次。2017年，黑龙江省南部和中东部稻区稻瘟病菌菌株的致病性相似系数介于0.15~1.00和0.14~1.00之间，以致病性相似系数0.40为阈值，可将菌株分别划分为5个类群和6个类群；2018年，南部和中东部稻区菌株的致病性相似系数介于0.15~0.93和0.26~1.00之间，以致病性相似系数0.40为阈值，可将菌株分别划分为5个类群和4个类群。2017年，抗瘟单基因系品种对黑龙江省南部和中东部稻区稻瘟病菌菌株的抗性频率介于11.29%~88.71%和10.77%~86.15%之间，其中抗瘟单基因系品种IRBL9-W（Pi-9）和IRBLz5-CA（Pi-z5）抗性表现最好；2018年，抗瘟单基因系品种对南部和中东部稻区菌株的抗性频率介于10.34%~82.67%和15.79%~85.96%之间，其中抗瘟单基因系品种IRBL9-W（Pi-9）和IRBLz5-CA（Pi-z5）抗性表现最好。表明水直播条件下黑龙江省稻瘟病菌致病性分化剧烈，稻瘟病菌整体致病力较强，但仍有部分水稻种质抗性较好且相对稳定，基因聚合后抗性会得到进一步提升。     

江西省稻瘟病菌的致病性分化

应用30个水稻抗稻瘟病近等基因系或单基因系及7个中国鉴别寄主,于水稻苗期接种,测定2006-2008年从江西省水稻产区分离的195个稻瘟病单孢菌株的致病性.结果表明,江西省稻瘟病菌以广谱致病性的菌株为主,将致病率按PF<30%、30%≤PF<50%、50%≤PF<70%和PF≥70%4区段划分,各区段菌株所占的比例分别为0、8.72%、31.28%和60.00%;病菌群体对所测定的30个抗瘟基因均表现出毒性,毒力频率为17.95%～100%,表现出较低毒力频率的水稻抗瘟基因是pi-z~t、PI-1(1)、PI-z~5和Pi-k,其毒力频率分别为17.95%、26.67%、27.46%和29.23%.此外,江西省稻瘟病菌含6群40个生理小种,在稻瘟病流行的2006年,主要的优势小种为ZB_(13)和ZA_1;在稻瘟病发生较轻的2007年和2008年,优势小种均为ZB_(15)和ZB_(13).进一步分析表明,同一优势小种内的不同菌株存在明显的致病性分化,28个ZB_(13)菌株对30个抗瘟基因的致病率为50.00%～96.67%,26个ZB_(15)菌株的致病率为46.67%-86.67%.对ZB_(13)与ZB_(15)菌株的聚类分析发现,毒力频率相近的菌株致病相似性差异很大.     

黑龙江省不同来源稻瘟病菌致病性分析

将从黑龙江‘龙粳17’、‘吉特639’和‘垦稻10’病田中分离的9、8、8个稻瘟病菌菌株喷雾接种到4套鉴别寄主上,结果表明,中国稻瘟病菌生理小种鉴别寄主将这3个来源的菌株分别划分成8、7和4个生理小种,日本清泽鉴别品种则将其分别划分成9、8和8个生理小种,以黑龙江本地水稻品种作为鉴别品种,则可将其分别划分成8、7和5个致病型,以24个水稻抗稻瘟病单基因系为鉴别品种,则将上述菌株分别划分为9、7和8个致病型。     

Allelism of rice blast resistance genes in two Chinese rice cultivars, and identification of two new resistance genes

Blast, caused by Pyricularia grisea , is a major constraint on rice production. To broaden genetic diversity for resistance to this disease, two rice cultivars, GA20 and GA25 from Yunnan Province, China, were analysed for the genetic basis of their high resistance to blast. GA20 was crossed with 10 Japanese differential cultivars, and GA25 was crossed with nine of them and with the susceptible Chinese cultivar Lijiangxintuanheigu (LTH). The resistance of GA20 was governed by two dominant genes allelic to genes at the Pi-k and Pi-ta loci. The allele at the Pi-k locus was new, based on a reaction pattern different from known alleles at this locus. It could not be shown whether or not the allele at the Pi-ta locus is new, because races with virulence for Pi-ta were not tested. GA25 has one resistance gene, which is not allelic to genes at the loci Pi-a , Pi-k , Pi-z , Pi-ta , Pi-b , and Pi-t , but is linked to the Pi-i gene on chromosome 9 with a recombination frequency of 15.1 ± 2.8%.
The new allele at the Pi-k locus in GA20 is designated as Pi-k^g (t), and the new resistance gene in GA25 as Pi15(t) .     

水稻主要抗瘟基因对我国菌株的抗性分析和利用评价

为了明确主要抗瘟基因的抗性现状和利用价值,１９９５－１９９６年采用徕自浙江,四川,湖北,广东等７个省（市）的１５５个稻瘟病菌菌株,测定了日本１３个已知基因粳稻品种的抗性表现。结果表明,１３个抗瘟基因对我国菌株的抗性均不强,菌株毒力频率均在２０％以上。但对我国各稻区的菌株而言多数稻区仍有１－３个基因的抗性保持较高的水平,浙江稻区Ｐｉ－ｚ＾ｔ基因仍有很好的抗性,能抗９５．７％的浙江菌株,四川稻区Ｐｉ－     

湖南桃江病圃稻瘟病菌对24个水稻抗稻瘟基因的毒性分析

稻瘟病是水稻生产上的重要病害,了解稻瘟病菌群体毒性组成是水稻抗病品种合理布局的重要基础。2012-2015年从湖南桃江病圃中不含已知抗瘟基因的水稻品种‘丽江新团黑谷’上成功分离出351个稻瘟病菌单孢菌株,在温室于水稻5叶期采用离体接种法测定了其对24个水稻抗稻瘟病单基因系的毒性,结果表明,病圃中稻瘟病菌以广谱强致病性的菌株为主,病菌对不同抗瘟基因的毒力频率在50.56%~96.67%之间,而不同年度间对24个抗性基因均具毒性的菌株出现频率在0~15%之间。对2015年的每2个抗瘟基因的联合毒力分析表明,基因两两搭配后的联合抗病系数最高、联合致病系数最低的组合是Pi-3*Pi-k(RAC=0.19,PAC=0.43)。     

田间水稻单个病斑中稻瘟病菌的遗传多样性

根据93个单病斑中分离的227个单孢菌株样品的分析，研究了来自同一定殖系统(同一病斑)中稻瘟病菌不同单孢菌株(同源菌株)的遗传变异。在致病性分析的样品中，仅有5个病斑分离的10个单孢菌株在所有鉴别品种上表现同源菌株有完全相同的致病反应，并且有完全相同的DNA指纹图谱带型；另有13个病斑上分离的32个单孢菌株的同源菌株不仅属于不同的生理小种，而且在1～3个单基因品种上也有不同的致病反应。用rep—PCR指纹图谱和致病型分析67个病斑的157个单孢样品中的同源菌株具有完全相同的DNA指纹图谱；13个病斑中分离的27个单孢样品中同源菌株具有显著差异的指纹图谱；8个病斑分离的27个单孢菌株样品中同一来源样品中部分样品有相同的指纹图谱带型，部分样品却有不同的指纹图谱。同源菌株之间有完全相同致病性其指纹图谱亦相同或有很小的差异；通常，致病性差异很大的同源菌株其指纹图谱差异也很大。作者认为来自同一定殖系统中的不同单孢菌株存在的遗传变异与病菌的异核现象或自然状态下不同遗传背景菌株同时侵染造成同一病斑有关。