稻曲病菌致病机制研究进展

 稻曲病是一种水稻穗部病害,在世界各水稻主产区均有发生,已成为世界性病害,在我国也属于水稻主要病害之一。稻曲病的发生严重影响水稻产量和稻米品质。研究其病原菌致病机制,对找寻防治药物的特异性靶标具有重要作用,可为抗病分子育种提供新的思路,为稻曲病菌防治药剂研发提供新的靶标。本文综述了稻曲病菌侵染过程、致病相关基因功能研究、水稻响应稻曲病菌侵染等方面的研究进展,提出进一步研究的策略。现有研究表明,稻曲病菌能成功侵染水稻孕穗期雄蕊的花丝引起发病。病原菌可通过抑制多个水稻免疫途径实现成功侵染;还可模仿胚珠受精激活水稻灌浆、糖代谢等途径为稻曲球的形成提供营养物质;全基因组测序完成和基因编辑技术在基因敲除中的成功应用,为稻曲病菌功能基因研究提供了很好的基础。稻曲病菌独特的侵染过程和营养利用机制是未来研究的重要方向。     

稻曲病菌致病机制研究进展

 稻曲病是一种水稻穗部病害,在世界各水稻主产区均有发生,已成为世界性病害,在我国也属于水稻主要病害之一。稻曲病的发生严重影响水稻产量和稻米品质。研究其病原菌致病机制,对找寻防治药物的特异性靶标具有重要作用,可为抗病分子育种提供新的思路,为稻曲病菌防治药剂研发提供新的靶标。本文综述了稻曲病菌侵染过程、致病相关基因功能研究、水稻响应稻曲病菌侵染等方面的研究进展,提出进一步研究的策略。现有研究表明,稻曲病菌能成功侵染水稻孕穗期雄蕊的花丝引起发病。病原菌可通过抑制多个水稻免疫途径实现成功侵染;还可模仿胚珠受精激活水稻灌浆、糖代谢等途径为稻曲球的形成提供营养物质;全基因组测序完成和基因编辑技术在基因敲除中的成功应用,为稻曲病菌功能基因研究提供了很好的基础。稻曲病菌独特的侵染过程和营养利用机制是未来研究的重要方向。     

水稻稻曲病研究进展

水稻稻曲病(false smut of rice)又称伪黑穗病、绿黑穗病、青粉病,是由稻曲病菌[Ustilaginoidea virens(Cooke) Tak]引起的水稻穗部真菌性病害.自1874年Cooke在印度首次发现稻曲病以来,现以遍及世界各地的水稻种植区.近年来,随着水稻品种更替、杂交稻种植面积扩大和栽培方式的变化,稻曲病在我国南北各省相继大面积发生,现已成为影响我国水稻生产的重要病害之一.稻曲病不仅影响水稻产量,稻曲病菌所产生的有害毒素能够直接危害人畜的健康.因此,安全有效地控制稻曲病,同时关系到我国13亿人口的粮食安全和食品安全.     

稻曲病菌成灾机制与防控技术研究进展

过去数十年来我国稻曲病的发生一直呈不断加重趋势,并逐渐由一个水稻次要病害发展成为一个水稻主要病害。最近不断强化的针对稻曲病成灾机制和防控技术的研究有了新发现和新观点。稻曲病菌主要侵染水稻花期的花丝等细胞壁相对疏松的组织,细胞外扩展。我国长江中下游地区稻曲病的加重与稻曲病菌菌核生成密切相关,菌核在其生活史中发挥了重要作用,可能是其主要的初侵染源。目前水稻孕穗初期使用杀菌剂是最为有效的稻曲病防控措施。未来对其生活史深入持续的研究是稻曲病发生流行中长期预测预警的重要前提。     

来源于同一穗不同稻曲球的稻曲病菌的致病性及遗传多样性

 本研究从源于6穗稻曲病穗的48个稻曲球中分离获得稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）48株,从3个稻曲球的不同部位分离获得稻曲病菌23株。用注射接种法将菌株分别接种到水稻品种两优培九（感病品种）、淮稻5号（中抗品种）和武育粳3号（抗病品种）上,结果显示分离的菌株致病力分化较大,而菌株在水稻品种上的致病力强弱与已知水稻品种对稻曲病菌的感、抗性趋势基本一致。相同孢子量接种水稻,不同分离菌株之间仍有致病力分化,生长速率测定也发现菌株之间可能存在差异。利用REP PCR (repetitive extragenic palindromic sequence PCR)技术进行菌株遗传多样性分析表明,同穗不同稻曲球分离的菌株中,1号穗分离的4个菌株聚在同一簇群,其余5穗的菌株分别聚在3～5个簇群;同一稻曲球不同部位分离的菌株中,一个稻曲球分离的8个病菌聚在同一簇群,而其余2个稻曲球分离的病菌则分别聚在2～3个簇群。由此推测同一稻穗上不同稻曲球可能是由来源不同的稻曲病菌侵染所形成;而一个稻曲球可以由同一稻曲病菌引起,也存在多个侵染源共同侵染的可能。     

稻曲病侵染时期和流行因素研究

分期接种试验的结果表明,稻曲病对水稻的侵染时期,主要在孕穗末期至破口期,病菌侵入籽粒在水稻开花前。3a的系统调查和对比分析结果说明,水稻穗期最高气温>32℃的天数少,降雨量大,有利病菌的侵入和发展流行,品种间抗(耐)病性差异显著。近年来稻曲病发生严重的主要原因是单季晚稻的大面积种植,穗期气候条件适宜病害发生流行。     

水稻幼穗与Ustilaginoidea virens互作早期的转录组分析

 由子囊菌门真菌稻绿核菌Ustilaginoidea virens引起的稻曲病是世界范围内水稻生产上的重要病害之一。但是,对水稻抗稻曲病的抗性机制仍不清楚。为初步探明水稻与稻曲病菌之间互作早期的分子调控机制,本研究采用比较转录组测序技术对稻曲病菌接种抗病品种‘IR28’和感病品种‘两优培九’(LYP9)6 h的测序数据进行了分析,试图初步阐明水稻抗病分子机制。分析发现,在抗病和感病品种中均差异表达基因有1 005个共表达,在这些基因中,抗病品种中表达上调基因(697个)多于感病品种中表达上调的基因(626个),下调的基因(308个)少于感病品种中下调表达的基因(379个);随后通过GO富集和KEGG代谢途径分析,发现苯丙烷类代谢途径和双萜植保素合成途径相关的基因、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、糖基水解酶和过氧化物酶等基因在抗病品种中被显著诱导上调表达,而在感病品种中基因表达低于抗病品种或下调表达,推测这些基因很可能在水稻与稻曲病菌识别早期发挥重要的抗病作用。该研究结果可为水稻抗稻曲病基因克隆及抗稻曲病分子育种提供理论基础。     

江口县稻曲病的发生原因及防控技术

<正>水稻稻曲病是由真菌引起的病害,在当地俗称火焰苞。随着优质高产水稻品种的大面积推广和氮肥施用量的加大,稻曲病已由次要病害上升为主要病害。水稻被稻曲病为害后,不仅影响水稻产量、降低结实率和千粒重,而且严重影响稻米品     

稻曲病菌遗传多样性与群体结构的初步分析

 利用随机扩增多态性DNA (random amplified polymorphic DNA,RAPD)初步分析了稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)的群体遗传结构。从1 60个随机引物中筛选32个扩增带型清晰、重复性好的引物,对不同年份采自辽宁、云南、湖北和浙江等水稻种植区的5 6个菌株进行扩增。32个引物扩增出2 2 3条带,绝大多数引物对不同年度采自不同稻区的菌株扩增的DNA谱型相同,大多数菌株间相似性系数达0.80以上。根据扩增DNA片段的多态性,从空间分布来看,来源于北方、长江流域和南方的菌株难以划分出明显的地理宗谱;不同年度的菌株DNA多态性也无明显的差异。上述结果初步表明稻曲病菌遗传稳定,寄主选择作用(寄主的基因型及其时空分布)对稻曲病菌变异的影响较小。但是尚需采用其它的分子技术测试更多的菌系,才能较系统地分析我国稻曲病菌系的遗传变异及群体结构特点。     

稻曲病防治有效药剂筛选及施药适期研究

随着水稻品种（组合）的不断更新及水稻孕穗抽穗期天气情况的变化，稻曲病已由水稻次要病害上升为主要病害．造成大面积水稻减产，稻米品质下降。为了寻求对该病的有效防治途径，2004—2005年笔者开展了稻曲病防治有效药剂筛选和施药适期的研究。     

采用AFLP技术分析稻曲病菌的遗传多样性Ⅰ:同一块稻田中稻曲病菌的遗传结构

 采用AFLP (Amplified fragment length polymorphism)技术分析了来自北京昌平同一块稻田中不同水稻品种和育种中间材料上稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)的遗传多样性。从256对EcoRⅠ和MseⅠ引物中选择30对扩增40个菌株。结果表明,同一块稻田中稻曲病菌菌株间的相似性系数达0.72以上,来自同一小区的多数菌株能聚成亚类;发现从同一水稻品种分离的菌株没有特异性的AFLP谱带。初步推断稻曲病菌与水稻品种不存在明显的专化性互作。     

辽宁省稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性监测

 利用菌丝生长速率法,测定了自辽宁省主产稻区2009-2010年分离的87株稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性。结果表明,稻瘟灵的抑制中浓度EC₅₀值为0.35~7.01 μg/mL,敏感性差异达20倍;且2009年稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性高于2010年。根据野生敏感型病原群体对药剂敏感性呈正态分布的原理,辽宁省稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性基线定为(1.77±0.80)μg/mL,辽宁省主要稻区均有抗稻瘟灵菌株出现,除2010年在铁岭稻产区监测到1株中抗菌株外,大部分稻瘟病菌株都表现为低抗水平。稻瘟病菌不同生理小种群对稻瘟灵的敏感性无明显差别。     

苏辽粳稻区稻瘟病菌群体多样性比较

 采用四套鉴别品种对苏辽稻瘟菌进行鉴定,结果表明:257株菌被中国鉴别品种分为7群23个小种,其中苏辽菌株分别为5群12个小种、7群21个小种,江苏优势小种ZG1占其菌株数的52.92%;辽宁优势小种ZG1、ZC15占其菌株数的30.84%、19.63%。苏辽菌株分别含37、46个日本小种,江苏优势小种011、011.2、000占其菌株数的25.33%、14.67%、12.67%,辽宁优势小种011.2占其菌株数的28.97%;LTH近等基因系将苏、辽菌株划分为27、23个反应型。利用Pot2-rep-PCR技术进行遗传多样性分析,在75%相似水平上可将参试菌株划分为13个系谱,江苏12个系谱中优势系谱L11、L12、L4分别占其菌株数的22.67%、16.67%、17.33%,辽宁6个系谱中优势系谱L12占其菌株数的55.14 %。苏辽相比,辽宁菌株毒力普遍强于江苏,两地稻瘟菌株的毒性多样性与遗传多样性的丰富度相反。综合分析显示,苏辽两地稻瘟菌是两个在致病型和遗传结构上相近而又异质性明显的不同群体。     

中国东北地区水稻纹枯病病原菌种类及融合群的分子鉴定

为明确中国东北地区水稻纹枯病病原菌种类及融合群的归属情况, 2015－2017年从黑龙江省、吉林省和辽宁省的17个水稻主产区采集水稻纹枯病标样, 分离获得水稻纹枯病菌214株, 运用水稻纹枯病菌的不同病原菌及融合群的特异性引物对214株水稻纹枯病菌进行病原菌种类和融合群鉴定, 并利用rDNA内转录间隔区(ITS)序列, 对供试水稻丝核菌的融合群归属进行了分析。结果表明:供试214株水稻纹枯病菌分属于茄丝核菌Rhizoctonia solani和水稻丝核菌Rhizoctonia oryzae-sativae, 菌株数分别为198株和16株, 占比分别为92.52%和7.48%。茄丝核菌菌株分属于2个融合群, 分别为AG1-IA和AG4, 菌株数分别为191株和7株, 占比分别为96.46%和3.54%。水稻丝核菌菌株均属于AG-Bb融合群, 菌株数为16株。不同年份水稻纹枯病的病原菌种类及融合群出现的频率和地域分布无明显变化, 而不同地域间水稻纹枯病病原菌的种类及融合群具有明显的分化特征, AG1-IA融合群在中国东北三省各个水稻产区均有分布且均为优势融合群, AG4融合群在辽宁省盘锦市出现频率最高, 水稻丝核菌AG-Bb融合群在吉林省吉林市、通化市和梅河口市出现频率最高。     

辽宁省稻曲病菌遗传多样性和致病力分析

为有效防治辽宁省稻曲病菌Ustilaginoidea virens,利用重复序列PCR(repetitive elementbased PCR,rep-PCR)分子指纹技术,对2017年自辽宁省8个市8个主产稻区采集的51株稻曲病菌菌株进行遗传多样性和致病力分析。结果显示,在3对引物中,以BOX1/BOX2和ERIC1/ERIC2为引物扩增的DNA指纹图谱的遗传多样性值分别为0.764、0.707,均大于0.7,故选择这2种引物扩增的DNA指纹图谱进行遗传多样性分析;当DNA指纹相似系数为0.78时,以BOX1/BOX2为引物和以ERIC1/ERIC2为引物扩增的DNA指纹图谱分别将供试菌株划分为12个和10个遗传类群;供试菌株致病力可划分为弱致病型、中等致病型和强致病型3个致病型,所占比例分别为33.33%、58.82%和7.85%,强致病型菌株仅在沈阳市、鞍山市和大连市出现;所有优势类群均包含3种致病型菌株。表明辽宁省稻曲病菌遗传结构复杂,不同地理来源的稻曲病菌菌株致病力存在一定差异,相同致病型的稻曲病菌菌株分属于不同的遗传类群,同一遗传类群中包含不同的致病型菌株。     

云南元阳哈尼梯田稻瘟病菌遗传多样性分析

 利用12对SSR引物,对来自云南元阳哈尼梯田不同海拔高度、不同水稻品种上的稻瘟病菌菌株进行遗传多样性分析,并运用日本清泽建立的鉴别品种对其中62个菌株进行生理小种鉴定。结果显示:稻瘟病菌总体遗传多样性水平较高(He=0.57±0.27,I=1.17±0.60)。聚类分析表明,在80%相似水平下菌株可划分为9个多样性群体。供试菌株划分为16个生理小种,其中002、000和006为优势小种。分离的不同海拔稻瘟病菌生理小种和遗传多样性存在差异。海拔1600~1700m生理小种最丰富,达9个生理小种;海拔1500~1600m、1400~1500m和1700~1800m,生理小种分别为6、5和4个;遗传多样性分析表明,从海拔1400~1500m分离的菌株遗传多样性水平最高(He=0.57±0.24),并划分为6个群体。综合分析表明,在元阳哈尼梯田系统中,栽培传统品种遗传多样性越丰富的区域,其稻瘟病菌群体多样性和生理小种也越丰富。     

辽宁省稻瘟病菌对肟菌酯敏感性监测

为了明确稻瘟病菌对肟菌酯的敏感性,利用菌丝生长速率法测定了 2018～2019年辽宁省11个水稻产区分离的220株稻瘟病菌对肟菌酯的敏感性,并在此基础上对供试菌株的抗药性水平进行了分析.结果表明:稻瘟病菌对肟菌酯的EC50值分布范围为0.0111～0.4983 μg·mL-1,敏感性差异达44.89倍.220株稻瘟病菌...     

江苏省稻瘟病菌对稻瘟灵的抗药性监测及特性分析

 近几年我国山东省、黑龙江省、辽宁省等多地稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)已对稻瘟灵杀菌剂产生了抗药性。江苏省是我国水稻生产大省,为明确江苏省稻瘟病菌对稻瘟灵的敏感性,本研究分离了2019年采自江苏省6个地区的稻瘟病菌单孢菌株101株,监测到13株稻瘟病菌为稻瘟灵的抗药性菌株,全省稻瘟病菌对稻瘟灵的抗性频率为12.9%。除仪征市未监测到抗药性菌株外,其他5个地区徐州市、淮安市、连云港市、东台市以及宜兴市稻瘟病菌对稻瘟灵的抗性频率分别为40.0%、33.3%、11.5%、5.0%和5.9%。利用菌丝生长速率法对其进行了敏感性测定,结果表明,这13株抗药性菌株的EC₅₀值为15.0~20.6 mg·L^-1,其抗性水平在3.6~5.0之间,均表现为低抗水平。进一步对筛选到的稻瘟灵抗性菌株适合度分析发现,只有2株抗性菌株2019-33和2019-45适合度降低,其余抗性菌株均无明显变化。这13株抗性菌株与嘧菌酯、咪鲜胺以及稻瘟酰胺均不存在交互抗性,且抗性相关基因MoIRR未发生任何位点突变。     

湖南首次检测到黄瓜绿斑驳花叶病毒

 黄瓜绿斑驳花叶病毒（Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV）自1935年首次报道^［1］以来,已广泛分布于亚洲、欧洲、南美洲的多个国家和地区,对葫芦科作物的生产造成了严重损失。CGMMV主要有两种重要的传播途径,一是带毒种子造成远距离传播,二是授粉、嫁接等农事操作造成的田间传播^［2］。