水稻与纹枯病菌互作的分子机制研究进展

水稻纹枯病是由死体营养型真菌立枯丝核菌Rhizoctonia solani AG1-IA亚群引起的一种土传病害,在世界水稻种植区均有发生,是限制水稻高产的主要病害之一。虽然国内外学者针对纹枯病菌已开展了大量的研究工作,但由于该菌寄主范围较广、抗性水稻资源缺乏及其田间抗性鉴定的不稳定性等问题,该病害的研究仍没有取得突破性进展。挖掘自然界中存在的纹枯病抗源材料,选育抗病水稻品种是防控该病害、降低水稻产量损失,从而最大限度保障全球水稻产业可持续发展的有效手段。该文对近年来国内外关于水稻纹枯病菌与寄主的互作分子机制、抗性水稻基因资源挖掘及其抗性机制的最新研究进展进行综述,并提出下一步的重点研究方向,以期为推动水稻对纹枯病的抗性机制解析及抗纹枯病水稻育种提供参考。     

毒素在稻纹枯病菌致病中的作用分析

用水稻胚根生长抑制法测定了10个稻纹枯病菌菌株在寄主体外产生毒素的能力,发现不同菌株的产毒能力各不相同,且产毒量差异极显著。用水稻离体叶接种法测定了这10个菌株的致病力,结果表明：不同菌株的致病力也各不相同,且差异极显著。相关分析发现,菌株的体外产毒能力与致病力高度正相关（R =0.915 2）。这些结果表明：稻纹枯病菌毒素的分泌可能在其致病过程中起重要作用。     

黑龙江省水稻纹枯病菌的致病力分化与AFLP分析

为了明确黑龙江省水稻纹枯病菌遗传多样性,为水稻抗病育种和水稻纹枯病的综合防治提供依据。本文对采自13个水稻种植地区的29个水稻纹枯病菌菌株进行了致病力测定和AFLP分析。结果表明9对AFLP引物对供试菌株扩增出396条带,其中多态性带187条,占总扩增带数的47.22%。黑龙江省水稻纹枯病菌的遗传距离变化在0.50~0.92之间,平均为0.71,群体遗传多样性较为丰富。UPGMA法可以将供试菌株分成4个AFLP聚类组群(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ),相同地理来源的菌株基本上聚集在同一组群内,表明AFLP类群划分与菌株的地理来源有较强的相关性。黑龙江省水稻纹枯病菌致病性分化较为明显,并且AFLP类群划分与菌株的致病性鉴定之间存在一定相关性。     

继代培养对水稻纹枯病菌菌丝生长和致病力的影响

用水稻纹枯病菌3株菌株为材料,采取马铃薯蔗糖培养基试管斜面培养的方式进行菌丝继代培养,以离体接种法分析这些病菌菌株的致病力。结果表明,经过60次的继代培养,该病菌的菌丝生长和致病力2个性状均没有出现明显的变异,但菌株间的菌丝生长和致病力存在明显的差异。初步发现,该病菌的菌丝生长情况与致病力相关。     

稻纹枯菌酯酶同工酶、可溶性蛋白及致病力的研究初报

 对稻纹枯菌25个菌株分别进行了致病力测定、酯酶同工酶和可溶性蛋白分析.结果表明:不同菌株存在明显的致病力分化,而酯酶同工酶图谱却有较强的一致性,它们的主酶带基本相同,但在副酶带上反映出一定的同工酶表型异质性,表现为带的数目及着色深浅的不同;可溶性蛋白图谱比酯酶同工酶图谱表现出更多的多样性,大多数致病力较强的菌株都有l~2条特征谱带,而且它们的谱带数目比弱毒力菌株的多出3~5条.     

效应蛋白MoUPE4参与调控稻瘟菌致病力

稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻上最重要的病害之一。效应蛋白作为一类重要的致病因子,在稻瘟菌与水稻的互作过程中起着重要作用;但目前鉴定的效应蛋白大多为经典分泌蛋白。在前期工作中,本研究室利用Shotgun质谱技术建立了稻瘟菌分泌蛋白质组数据库。其中,一个未表征的分泌蛋白(DUF967 domain-containing protein,命名为MoUPE4)被预测为候选效应子,其不含信号肽,属于非经典的分泌蛋白。本研究利用qRT-PCR、农杆菌介导的烟草瞬时表达、基因过表达、生物学表型、致病性测定等方法,对MoUPE4功能进行了分析。结果表明,MoUPE4基因的表达水平在稻瘟菌侵染水稻早期显著上调。在农杆菌介导的烟草瞬时表达试验中,MoUPE4能抑制由BAX引起的烟草叶片细胞坏死反应和H₂O₂积累。与稻瘟菌野生型菌株相比,过表达菌株OE-MoUPE4在菌落生长、对胁迫因子的敏感性、产孢量、分生孢子形态、分生孢子萌发、附着胞形成等方面都没有明显变化,但对水稻的致病力显著上升,在水稻植株内的真菌生物量明显增加。上述结...     

水稻、小麦、玉米纹枯病菌和棉花立枯病菌对小麦的致病力比较

 禾谷类作物纹枯病和棉花立枯病是重要的土传病害。生产上普遍有水稻、小麦、玉米、棉花轮、套作的习惯。     

甘薯瘟菌系致病型与寄主品种的互作关系

阐述了甘薯瘟菌系致病类型、品种抗性分类、抗性遗传趋势和病菌潜伏侵染特征;介绍了近年来我国南方甘薯瘟病区菌系分布状况,抗病品种利用与抗病育种进展;讨论了病原菌与寄主相互作用中的遗传关系。     

水稻纹枯病菌不致病菌株基因组重测序以及致病力相关基因分析

水稻纹枯病是水稻世界三大病害之一,严重影响水稻的产量与质量,揭示水稻纹枯病菌的致病机理对于防治水稻纹枯病具有重要意义。为此,本研究对立枯丝核菌AG1 IA的自然突变不致病菌株Rs3的形态和组织病理学研究以及基因组重测序分析其关键致病基因的突变,探寻其致病力丧失的原因。研究结果显示,与野生型AG1 IA相比,不致病菌株Rs3具有生长慢、接种水稻叶片不产生侵染附着结构,以及不导致水稻产生坏死病斑等生物学特点。而重测序结果分析显示,与野生型AG1 IA相比,不致病菌株Rs3的基因组范围内存在大量的突变,包括SNP和Indel,其中涉及与菌丝生长相关的actin基因,致病相关的cAMP通路、MAPK通路和钙离子信号等通路基因,以及效应因子相关基因。本研究通过对水稻纹枯病菌不致病菌株的组织病理学差异以及基因组层面上的基因突变分析,从菌株对寄主的识别、侵染生长和致病信号通路方面揭示了Rs3致病力丧失的可能原因,为后续纹枯病菌关键致病因子的发病机理研究奠定基础。     

稻纹枯病菌菌核的存活特性测定

概要:将稻纹枯病菌3个菌株的菌核经过干燥处理和没有干燥处理,然后分别在常温、4℃、-20℃、-60℃4种温度条件下存放,6个月和12个月后取出进行生活力与致病力测定。结果表明,所测试的3个菌株的干燥菌核,常温处置保存12个月后都不能萌发生长,但在3个低温处置中,却都能萌发生长,低温条件下干燥菌核保持正常生活态的能力比菌丝体的具有优势。保存前处于非干燥状态的菌核,有的菌株处理出现不能萌发生长。在-20℃下保存的菌核,有2个菌株出现菌丝生长速度变慢和致病力减弱现象。     

新疆北疆棉田立枯丝核菌不同菌丝融合群致病力的研究

从新疆北疆棉区采集了典型的棉花立枯病病苗及棉田土标样686份,按常规分离方法分离得到399个分离物,从中鉴定出272个纯化的立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)菌株。用标准菌株,通过载玻片菌丝融合试验测定,将纯化的272个菌株划归为3个菌丝融合群:即AG-2、AG-4和AG-5,分别占总菌株的6.24%、84.2%和1.1%。另有23个菌株不与任何标准菌株融合,占8.46%,说明新疆北疆棉田立枯丝核菌的优势菌系是多核丝核菌的AG-4融合群。通过从10种不同配方培养基中筛选效果好的麦芽蛋白胨(MPDA)配方培养基(Ⅱ)进行对峙培养,将纯化获得的272个丝核菌菌株,划分为6个不同的营养亲和群。将多核的不同菌丝融合群及其各营养亲和群代表菌株在3种不同主栽棉花品种上(每品种都加不接菌的对照)进行温室盆栽致病力测定,结果以AG-4对棉花的致病力最强,其次是非融合类,AG-2和AG-5虽致病,但并不致死苗,其平均病指数分别为94.9、81.4、53.1、43.5。     

绿豆立枯丝核菌研究初报

本研究通过形态学、菌丝融合群和致病力测定研究,对从河北省石家庄地区绿豆种植区分离的90个立枯丝核菌进行鉴定。在90个分离物中有71个属于AG4,占供试分离物的78.89%,2个属于AG2-2,占供试分离物的2.22%,另外17个分离物与标准菌株不融合,占供试分离物的18.89%;属于AG4的71个分离物中,55个与AG4完全融合（占77.46%）,16个与AG4不完全融合（占22.54%）。在温室条件下采用人工接菌法对40个代表性分离物的致病力进行测定,发现不同分离物对同一品种的致病力存在差异,其中分离物R3、R6、R9、R35致病力最强,分离物R23、R31-1致病力最弱。属于AG 4的分离物R3、R6、R9、R35与其他供试分离物致病力差异极显著;属于未知群体的分离物R20、R29和R24之间致病力差异极显著;属于AG2-2的分离物R21、R31-1致病力较弱,且差异不显著。     

水稻纹枯病菌胞外蛋白酶特性研究

植物病原菌产生蛋白水解酶被认为是病原菌侵染寄主的一个重要策略。作者对水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani Kühn)产生的胞外蛋白酶的特性进行了研究。结果表明,水稻纹枯病菌产生一个分子量约为49.5ku的胞外蛋白酶。该酶对胰蛋白酶专一性底物Benz-Phe-Val-Arg-NA有较高的活性,并能从羧基端降解Arg和Lys。胰蛋白酶抑制剂对该酶活性有较强的抑制作用,表明该蛋白酶是一种类胰蛋白酶。在离体试验下,该蛋白酶可以降解水稻细胞壁蛋白并释放羟脯氨酸。SDS-PAGE电泳分析显示,至少有4个多肽被降解,分子量范围分别在14.4～20.1、20.1～31ku和31～43ku范围内。说明该胞外蛋白酶具有降解水稻细胞壁的能力,因此,该蛋白酶可能在水稻纹枯病菌的致病过程中起重要作用。     

丙环唑对水稻纹枯病菌的抑制作用及对纹枯病的防治效果

为明确丙环唑对水稻纹枯病的防治作用,通过离体抑菌试验,温室盆钵试验和田间试验研究了丙环唑对水稻纹枯病菌的抑制作用和对纹枯病的防治效果.离体抑菌试验表明,丙环唑能够强烈抑制水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)的菌丝生长,EC50为0.045 μg/mL,并能够强烈抑制菌核产生,但不能抑制菌核萌发.温室试验表明,纹枯病菌经丙环唑处理后,致病力随药剂浓度提高而显著减弱;丙环唑可以很好地被水稻叶片和根系吸收,并输送到水稻的茎部和叶鞘;丙环唑对水稻纹枯病具有保护和治疗作用,400 μg/mL丙环唑处理水稻,抑制病斑长度分别达到82.16％和76.61％,并随药剂处理浓度的降低而降低;丙环唑对立枯丝核菌有较长的持效期,800 μg/mL处理水稻11 d后再接种的防效为40.10％.田间药效试验表明,25％的丙环唑乳油在有效剂量150 g/hm2下3次喷药后14 d的防效达到89.15％,丙环唑在本试验剂量范围内对水稻安全.表明丙环唑对水稻纹枯病有很好的防治作用,可为生产上防治水稻纹枯病和科学用药提供依据.     

Interactions between the root pathogen Rhizoctonia solani AG-8 and acetolactate-synthase-inhibiting herbicides in barley

BACKGROUND: The widespread acceptance of reduced‐tillage farming in cereal cropping systems in the Pacific Northwest of the United States has resulted in increased use of herbicides for weed control. However, soil residual concentrations of widely used imidazalone herbicides limit the cultivation of barley, which is more sensitive than wheat. In addition, increased severity of the root rot disease caused by Rhizoctonia solani is associated with reduction in tillage. Many crops exhibit altered disease responses after application of registered herbicides. In this study, the injury symptoms in barley caused by sublethal rates of two acetolactate synthase (ALS)‐inhibiting herbicides, imazamox and propoxycarbazone‐sodium, were assessed in factorial combinations with a range of inoculum concentrations of the root rot pathogen Rhizoctonia solani AG‐8. RESULTS: Both herbicides and pathogen had negative impacts on plant growth parameters such as root and shoot dry weight, shoot height and first leaf length, and interactions between pathogen and herbicide were detected. CONCLUSIONS: The results suggested that sublethal rates of herbicides and R. solani could alter severity of injury symptoms, possibly owing to the herbicide predisposing the plant to the pathogen. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry     

水稻纹枯病菌毒素致病机理研究

 Crude toxin of Rhizoctonia solani(RS-toxin) caused obvious damage to the cell of rice.The permeability of cell membrane changed and phosphorous permeated exterior when the sheath and leaves were treated with RS-toxin.After 12 hours treated with RS-toxin,chloroplast membrane was damaged and lamella was relaxed and swollen,with some cavities in the chloroplast.Treated with RS-toxin for 36 hours,the chloroplast was disassembled,other organelles became unclear and disappeared such as mitochondria,and some parts of the cell wall thinned and loosed.Treated with 10 times diluted RS-toxin,the chlorophyll content in the rice plants was reduced over 85%.With higher RS-toxin concentration and longer treatment time,the lower the chlorophyll content became.     

黄绿木霉发酵液对水稻纹枯病菌作用的研究

利用黄绿木霉菌发酵液处理水稻纹枯病丝核菌,初步探讨了黄绿木霉菌发酵液对水稻纹枯病丝核菌的抑菌能力及抑菌机理。试验结果表明：黄绿木霉菌发酵液抑菌作用稳定,经121 ℃处理25 min后,抑菌率为100%; pH3～8的范围内抑菌率均为100%。经黄绿木霉菌发酵液处理的水稻纹枯病丝核菌菌丝电导率与呼吸强度几乎下降为0,光学显微镜观察到菌体形态发生变化,透射电镜下观察到细胞壁出现孔洞。用处理后的水稻纹枯病丝核菌菌丝接种水稻植株,发病率明显降低。     

马铃薯立枯丝核菌生物学特性研究

采用生长速率法研究了黑龙江省马铃薯立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)菌丝生长的条件。结果表明病菌菌丝在10~35℃均能生长,适宜温度是25~30℃,30℃菌丝生长最快。在pH为3~12的范围内病菌菌丝均能生长,以pH 5~7菌丝生长速度较快。黑暗对菌丝生长有促进作用,光照可促进菌核的形成。不同碳源、氮源对立枯丝核菌菌丝生长的影响均较明显,可溶性淀粉和酵母粉对菌丝生长有显著的促进作用。立枯丝核菌菌丝体及菌核的致死温度分别为49℃和51℃。明确了黑龙江省马铃薯立枯丝核菌生长的环境条件,可为病害防治提供理论依据。