水稻抗稻瘟病免疫機制分析與抗病育種措施應用

王春紅

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，我國水稻產(chǎn)出大省是黑龍江、湖南和江西，均已超過2000萬噸。黑龍江2020年全省水稻產(chǎn)量為2896.15萬噸，2021年水稻產(chǎn)量則達到2913.7萬噸，同比增長了0.61%。而湖南水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯波動增長趨勢，2020年水稻產(chǎn)量2638.94萬噸，而2021年產(chǎn)量為2683.1萬噸，同比增長為1.67%。江西水稻產(chǎn)量整體呈現(xiàn)先上升后下降，2020年產(chǎn)量為2051.2萬噸，2021年則為2073.9萬噸。

在水稻作物種植過程中，常會出現(xiàn)較為嚴重的病蟲害，其中最為嚴重的典型水稻病害為抗稻瘟病，大幅度降低水稻產(chǎn)量，需要重點研究水稻抗稻瘟病免疫機制，并制定出科學有效的抗病育種策略。

1 水稻抗稻瘟病免疫機制分析

以黑龍江省水稻種植為例，黑龍江省水稻種植面積超過400萬公頃，稻瘟病發(fā)病嚴重。其中，穗頸瘟發(fā)病比例為9%～10.3%，區(qū)域比例種植達到65%以上。該品種苗瘟9級、葉瘟7級、穗頸瘟9級，經(jīng)過近年來綜合抗病品種研究得出，長期種植單一品種，田間會存有大量對該品種致病性較強的菌源，促使侵染該品種的生理小種變?yōu)閮?yōu)勢小種或稻瘟病菌生理小種產(chǎn)生變異。稻瘟病可以發(fā)生在水稻生長的任何一段時期內(nèi)，而且其發(fā)病部位較多，包括苗、節(jié)、葉和稻穗等諸多部分，會嚴重威脅水稻生長質(zhì)量和產(chǎn)量。因此，需要著重對水稻抗稻瘟病免疫機制的分析與研究。

首先，針對稻瘟病PTI防御機制進行仔細分析，其主要是由PRR蛋白進行精準識別，在準確識別PAMPs后，可有效激發(fā)其自身抗性，從而引發(fā)一系列反應。PAMPs是屬于相對保守的病毒結構分子，其中較為常見的主要包括細菌鞭毛蛋白與延伸因子。近年來，伴隨著現(xiàn)代科技的快速進步，水稻PTI信號機制也得到了完善，例如較為常見的flg22與flg22受體OsFLS2等，其中就涵蓋了內(nèi)部信號通路flg22屬于細菌毛蛋白中的一類，由于蛋白終端有22個氨基酸多肽，而這一肽段具有較強的抗菌性，flg22與其受體結合之后，可有效激活水稻抗稻瘟病水平。

其次，針對稻瘟病ETI防御機制的研究，這一防御機制主要可劃分為兩部分，包括稻瘟病抗性基因的克隆與R、Avr蛋白作為介質(zhì)的ETI激活機制。稻瘟病抗性基因克隆主要是指運用抗性基因和相對應的無毒基因，依據(jù)兩種基因之間所存在的聯(lián)系進行 ETF防御機制的調(diào)整。研究表明，水稻中已經(jīng)包含110多個稻瘟病抗性基因，而能夠被應用和報導的抗性基因已多達30個。對于已經(jīng)克隆的R基因和AVR基因來講，將Pi-ta與AVR-Pi-ta組合，可確保水稻抗稻瘟病免疫機制提升，從而降低發(fā)生稻瘟病的概率。

2 水稻抗稻瘟病抗病育種措施應用

2.1 基因組合理選擇育種

依據(jù)對水稻基因組的分析，較為常用的技術措施在于全基因組SNP標記，采用全基因組SNP標記準確定位水稻內(nèi)部抗性基因，實現(xiàn)抗性基因的有效組合，從而提高水稻抗病性。

2.2 應用靶基因調(diào)控技術應用

靶基因調(diào)控技術主要涵蓋了兩個部分，包括TALEN與CRISPR技術，其中TALEN技術是屬于較新的育種技術，其機理為運用TAL效應及識別因子進行靶基因的識別，識別過程中可實現(xiàn)水稻基因中非抗性因子的切割，適當提高水稻種子的抗性因子數(shù)量，從而提高水稻抗性。實際應用中，其重點在于要確保育種環(huán)境的整潔以及育種溫度的精準控制，溫度過高會降低成活率，溫度過低則后期種植中水稻生長速度會明顯遲緩，從而降低產(chǎn)量。