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。     

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。     

人工培养基上稻曲病菌拟菌核诱导的初步研究

 稻曲病菌在水稻孕穗期侵染水稻小花,在水稻灌浆后期只在个别稻曲球上形成菌核。因此,稻曲病菌菌核分化与发育基因功能研究的相关试验难度较高。为了探究稻曲病菌在人工培养基上能否形成菌核,本文利用低温或杀菌剂环境对稻曲病菌进行了筛选。结果发现,在81个菌株中有13个在人工培养基上形成拟菌核组织,且它们可在低温处理时稳定地产生拟菌核组织。这些拟菌核组织在结构上与菌核类似,但体积较小且组织较为疏松,无法像菌核一样越冬和完成有性生殖。     

稻曲病菌侵入期的研究

通过病菌分期接种试验表明 ,稻曲病菌侵染稻粒的时期在水稻破口期 ,尤以刚破口处的嫩颖最易遭受侵染 ,潜育期约10d.     

稻曲病菌侵染对水稻小穗发育的影响及H_2O_2的变化趋势

稻曲病是由稻绿核菌(Ustilaginoidea virens)侵染引起的水稻穗部病害,在全世界不同稻作区均有发生,并在近年呈加重趋势。本研究通过水稻穗期接种后的显微观察及H_2O_2检测,分析了稻曲病菌侵染引起的小穗结构变化及侵染过程中H_2O_2变化趋势。结果表明,稻曲病菌侵染会导致水稻花粉粒畸形、雌蕊发育受抑制、小穗无法正常扬花授粉,抑制谷粒的正常形成,造成稻曲球及白色秕粒的产生。受侵染小穗的H_2O_2含量显著高于对照,其中处于突破颖壳期的受侵染小穗H_2O_2含量是对照的7倍;形成白色秕粒的小穗H_2O_2含量是对照的11倍;二氨基联苯胺染色结果显示,形成稻曲球的小穗中,在受侵染小穗的花药基部、花药顶端、浆片等部位颜色变深,形成H_2O_2富集区;形成白色秕粒的小穗中,H_2O_2富集的特征更为明显,富集区域与病菌在小穗内的侵染途径密切相关。     

Ustilaginoidea virens在自然发病水稻植株体内分布情况的检测

水稻稻曲病(rice false smut)近年来在我国长江中下游地区和东北地区发生趋于严重,已经上升为水稻生产的主要病害之一,但是关于该病害的侵染方式尚存在争议。本研究以稻曲病菌线粒体核酸序列为检测靶标,建立了一套更加简便快速的PCR检测体系,并通过该检测体系对常发病田内30 d秧龄移栽后35 d的苗期水稻植株以及灌浆期发病植株体内稻曲菌的分布情况进行了检测。研究结果表明,所建立的检测体系具有较好的特异性,灵敏度可达到1 pg水平。对移栽后35 d的苗期样品和灌浆期病株不同组织进行检测发现,在苗期水稻的根和叶鞘组织以及灌浆期发病植株的茎组织中,均可检测到稻曲菌。该结果为稻曲病菌在水稻不同发育时期、不同组织内的分布情况提供了直接的分子证据,并为稻曲病侵染过程的进一步研究以及大田防治策略的制定奠定了基础。     

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.