水稻紋枯病抗性鑒定體系的確立與遺傳多樣性研究

田鳳杰

[摘 要]水稻是人民生活不可缺少的農(nóng)作物，而水稻紋枯病的出現(xiàn)使得糧食大幅減產(chǎn)。目前，我國(guó)對(duì)于田間水稻紋枯病的研究技術(shù)還不能夠達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。因此，本研究通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)方法與菌株鑒別技術(shù)，來(lái)確立并完善水稻紋枯病的抗性鑒定體系，希望能夠明確紋枯病菌的遺傳結(jié)構(gòu)，從而防治病害。

[關(guān)鍵詞]水稻紋枯病 抗性鑒定 遺傳多樣性

中圖分類號(hào)：S5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0189-01

田間水稻紋枯病的泛濫嚴(yán)重威脅著我國(guó)糧食的總體產(chǎn)量，在其發(fā)展的多年時(shí)間里，有很多科研人員研究其發(fā)病機(jī)理，隨著人們對(duì)于紋枯病菌重視程度的提高，我們已了解其適宜的生長(zhǎng)環(huán)境與病害發(fā)生程度的相關(guān)因素。但是，紋枯病菌的適應(yīng)能力超強(qiáng)，容易大量繁殖，我國(guó)在水稻紋枯病抗性遺傳方面的研究非常有限。本研究將從紋枯病菌入手，同時(shí)闡述病菌致病型的鑒定技術(shù)，希望能夠?yàn)槲覈?guó)水稻種植提供幫助。

1、 水稻紋枯病菌的相關(guān)探究

要想確立并完善田間水稻紋枯病抗性鑒定體系，應(yīng)該首先了解紋枯病菌的生長(zhǎng)形態(tài)與致病機(jī)理。水稻紋枯病的病原菌為立枯絲核菌，其有性態(tài)為瓜王革菌，初生菌絲無(wú)色，分枝與主枝近于直角，分枝基部明顯縊縮，距分枝不遠(yuǎn)處具分隔。通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定認(rèn)為，水稻紋枯病菌菌絲細(xì)胞為多核，菌核由菌絲體交織糾結(jié)而成，開始的時(shí)候?yàn)槿榘咨?，之后逐漸變黑，成熟之后具有粗糙的表面與堅(jiān)固的保護(hù)層，可以讓紋枯病菌抵抗嚴(yán)寒與惡劣的自然環(huán)境。對(duì)于紋枯病菌的多樣性研究也是十分必要的，運(yùn)用菌絲融合作為立枯絲核菌的種內(nèi)分類與鑒定方法，能夠最大限度的將各種融合群的遺傳本質(zhì)體現(xiàn)出來(lái)，有利于接下來(lái)的融合菌群與遺傳菌群的關(guān)系研究，立枯絲核菌不同菌系間的菌絲生長(zhǎng)速度、菌核形成所需時(shí)間、菌核多少等性狀存在明顯的差異，筆者通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)室研究并觀察菌群在培養(yǎng)皿中的分布情況認(rèn)為，紋枯病菌的培養(yǎng)性狀可以分為中央分布、邊緣分布于隨機(jī)分布三種。

2、 田間水稻紋枯病抗性鑒定體系的建立

2.1 水稻紋枯病菌的致病型鑒定

分析植物致病的原因以及病菌的類型與分化方式能夠有助于植物物種的抗性鑒定與品種雜交。尤其是對(duì)水稻種植而言，應(yīng)該廣泛地采取多種鑒定體系實(shí)現(xiàn)水稻紋枯病菌的致病型的鑒定，其中成株接種測(cè)定的方法最為常見，其優(yōu)點(diǎn)是能夠客觀的分析出致病菌株的程度與擴(kuò)展進(jìn)度之間的關(guān)系，從而便于合理的分配水稻的種植空間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了紋枯病菌致病的多樣性，表現(xiàn)為水稻不同面積的患病。事實(shí)上，致病菌株的數(shù)量呈現(xiàn)連續(xù)的分布界限，這也體現(xiàn)為致病能力的不同。還有一種方法就是稻桿離體接種法，就是將水稻置于實(shí)驗(yàn)室的特殊環(huán)境下。當(dāng)然，這也要模擬水稻實(shí)際的生長(zhǎng)環(huán)境，通過(guò)將患有紋枯病的稻桿與正常的水稻接種，組成新的稻桿后培養(yǎng)觀察，從而探究紋枯病菌的致病類型。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，但對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)要求較高，而我國(guó)大部分地區(qū)不能夠?qū)崿F(xiàn)全面推廣。所以，目前我國(guó)對(duì)于田間水稻紋枯病菌的致病類型還沒(méi)有全面的研究，建立完善的紋枯病抗性鑒定體系迫在眉睫。

2.2 菌株與紋枯病抗性鑒定

由于田間水稻紋枯病的生長(zhǎng)速度較其他的菌株生長(zhǎng)遲緩，因此在選擇致病菌株做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候要收集不同的水稻做實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為了建立水稻紋枯病抗性鑒定體系，最好選擇生長(zhǎng)三個(gè)月的水稻幼苗，水稻幼苗的抗性與致病性能夠有統(tǒng)一的表現(xiàn)型。與此同時(shí)，完善的水稻紋枯病抗性鑒定系統(tǒng)需要相應(yīng)的評(píng)價(jià)機(jī)制，這不僅有利于紋枯病害的防治，還有利于水稻紋枯病菌遺傳工作的展開，相關(guān)的科研人員需要認(rèn)真的工作態(tài)度與理想的鑒定方法。幸運(yùn)的是，水稻紋枯病的抗性性狀比較典型，也就是說(shuō)，可以通過(guò)已感染病害的水稻來(lái)研制抗性更高的品種。可見，科學(xué)高效的資源評(píng)價(jià)機(jī)制至關(guān)重要，需要大量的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)知識(shí)做基礎(chǔ)，制定出符合我國(guó)國(guó)情的水稻紋枯病抗性鑒定體系。菌株與紋枯病抗性鑒定實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)該將菌株放在適宜的培養(yǎng)基中，當(dāng)新的接種菌株培養(yǎng)完成后，再加入一定濃度的四環(huán)素，要保證避光的培養(yǎng)條件，溫度不要超過(guò)三十?dāng)z氏度，最后，把新培養(yǎng)出的菌種放在另一種堿性培養(yǎng)基中使其繼續(xù)繁殖一個(gè)星期，即得到我們要研究的菌絲團(tuán)。需要注意的是，實(shí)驗(yàn)室模擬的是正常的田間環(huán)境，取樣時(shí)選擇被實(shí)驗(yàn)水稻的實(shí)際生長(zhǎng)土壤，在其中注入消毒液，使得土壤底部有一定的預(yù)留空間，植株對(duì)紋枯病菌抗感表現(xiàn)的表型數(shù)據(jù)是將病斑生長(zhǎng)高度除以幼苗底部到第一個(gè)葉領(lǐng)的高度的比率。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，紋枯病菌不容易產(chǎn)生芽孢，因此很難確定致病菌株的數(shù)量與分布，以往的接種方法不能夠有效的防止周邊菌株被傳染。而且目前我國(guó)發(fā)現(xiàn)的水稻高抗品種價(jià)格昂貴，不能夠大規(guī)模使用，還需要一套鑒別寄主之間細(xì)微差別的抗性鑒定技術(shù)。

3、 對(duì)水稻紋枯菌的遺傳多樣性研究

3.1 水稻紋枯病菌的分子遺傳

研究田間水稻紋枯病的遺傳多樣性具有十分重要的意義，尤其是菌群的遺傳結(jié)構(gòu)可以反映出遺傳的變異類型及空間分布方式，其中包括菌株之間與菌株內(nèi)部的研究、有性生殖與無(wú)性生殖的影響以及選擇作用對(duì)于遺傳變異的影響等，選擇不同的病害防治方法在一定程度上影響著致病菌的遺傳性狀。同時(shí)，外界環(huán)境的改變也決定著變異的速度與程度。另一方面，對(duì)紋枯病菌進(jìn)行遺傳標(biāo)記能夠更方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，要隨機(jī)擴(kuò)增基因片段的多態(tài)性，引入目的基因進(jìn)行核算復(fù)制，再通過(guò)擴(kuò)增反應(yīng)將紋枯病菌引物與核算模板配對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)致病菌的人工繁殖，需要注意擴(kuò)增的特異性以及退火溫度的控制。水稻紋枯病菌的分子遺傳是建立抗性鑒定系統(tǒng)的基礎(chǔ)，應(yīng)用核糖體限制菌核的融合，再分析同一融合群內(nèi)的特征譜帶數(shù)目。盡管紋枯病菌的分子遺傳方法眾多，但是各有利弊，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇使用，最大限度的避免實(shí)驗(yàn)偏差，提高菌株遺傳準(zhǔn)確性。

3.2 菌株生物學(xué)指標(biāo)與遺傳多樣性分析

紋枯病菌的致病能力與菌株的生長(zhǎng)速度存在正相關(guān)，通過(guò)計(jì)算線性回歸方程能夠發(fā)現(xiàn)紋枯病菌的毒性與生殖能力之間的關(guān)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較還不能夠非常準(zhǔn)確的確定紋枯病菌的生物學(xué)指標(biāo)。但是，從中可以得出水稻紋枯病菌的生長(zhǎng)速率以及致病力與 ISSR 遺傳聚類組群的相關(guān)性不明顯。我國(guó)種植水稻的地域極為廣闊，不同地區(qū)由于環(huán)境因素與種植方法的不同，使得水稻紋枯病的遺傳基因出現(xiàn)多樣性。例如，福建地區(qū)水稻紋枯病的發(fā)病就較為迅速，且波及范圍大，而北方地區(qū)的水稻種植雖然面積較南方小，但是紋枯病的遺傳性狀較為穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)發(fā)范圍的爆發(fā)。那么，如何鑒定紋枯病菌的致病力，采用谷物接菌法接菌鑒定不同地理來(lái)源菌株的致病力，結(jié)果表明不同地理來(lái)源以及同一地理來(lái)源不同菌株的致病力差異明顯。

4、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本研究對(duì)如何建立與完善田間水稻紋枯病抗性的鑒定系統(tǒng)進(jìn)行了闡述，強(qiáng)調(diào)了研究紋枯病菌遺傳多樣性的重要意義。同時(shí)，對(duì)于水稻等寄主的協(xié)同進(jìn)化研究成為分析區(qū)域分化群體特征的依據(jù)。盡管目前許多學(xué)者對(duì)紋枯病菌展開研究，但尚未確定統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)鑒定體系。如何采用正確的實(shí)驗(yàn)方法獲取盡可能可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是研究工作成敗的關(guān)鍵，也是今后值得重視的課題。希望通過(guò)研究水稻紋枯病菌遺傳結(jié)果的變化，能夠?qū)λ静∠x害的防治提供一定的幫助。

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