四川稻瘟病菌对杂交稻毒性的研究

论文摘要

稻瘟病是全世界范围内水稻上的毁灭性病害,发生严重时可导致稻谷严重减产甚至绝收。实践证明选育和推广抗病品种是防治稻瘟病最好的方法,但是抗瘟品种的田间表现受到病菌群体毒性的影响,因此研究和监测稻瘟病菌毒性的变化,对预警水稻品种抗性变化和指导水稻稻瘟病的防治具有重要意义。本研究采用喷雾和离体接种相结合的方法,鉴定了2002-2009年分离自四川省各县（市）638个稻瘟病菌的毒性类型；在分析国际水稻所抗稻瘟病近等单基因系中三个含Pi-ta基因的材料Pi-ta基因碱基序列的基础上,测定了2002-2009年220个菌株对Pi-ta基因毒性频率,取得的主要结果如下：1.建立了一套四川稻瘟病菌毒性类型的划分和命名方法：将病菌对丽江新团黑谷（LJH）、IR24、明恢63、多恢一号、成恢448、内恢99-14和RHR-1具毒性的毒性得分分别赋值以1、2、4、8、16、32、64,不同毒性谱菌株的毒性积分等于其侵染各品种的毒性得分之和,因毒性积分与不同毒性类型的毒性谱具有严格的对应关系,可将其作为各毒性类型的代号。2.根据病菌不同菌株对LJH、IR24、明恢63、多恢一号、成恢448、内恢99-14和RHR-1的毒性谱,所测定的638个菌株被划分为56个毒性类型,其中出现频率大于0.5%的有24个毒性类型,毒性类型“15”（对LJH、IR24、明恢63和多恢一号具毒性）和“127”（对上述7个品种全部具毒性）为主要毒性类型,其出现频率分别为15.99%和15.83%；而毒性类型“19”等8个毒性类型则未检出。3.在出现频率高于2.0%的毒性类型中,对多恢一号致病的毒性类型多数对明恢63致病,对成恢448、内恢99-14或RHR-1致病的毒性类型则全部对明恢63具有毒性,且多数对IR24和多恢一号具毒性,说明对这三个四川省历史上先后大面积推广的抗病品种的毒性,是四川稻瘟病菌毒性进化的主要途径。4.638个菌株中对IR24、明恢63、多恢一号、成恢448、内恢99-14和RHR-1毒力频率分别为74.6%、79.5%、73.8%、37.0%、39.0%和40.4%。5.对不同年份稻瘟病菌毒性类型构成分析发现,2002、2003、2004、2007年以毒性类型“15”出现频率最高,在当年群体中分别占26.8%、30.0%、25.4%和25.9%；2005、2006、2008和2009年则以"127"为主,其在当年群体中分别占24.6%、19.3%、20.3%和23.3%。2005年后,除个别（2007）年份外,病菌群体对成恢448和RHR-1的毒性均显著增强,其毒力频率分别从2004年的25.42%和25.42%增加到40.00%和40.35%以上。6.对2008-2009年不同毒性类型病菌的寄主品种来源的分析发现,不同品种来源的菌株毒性具差异：76.9%的毒性类型“1”分离自常规稻和糯稻,90%的毒性类型“127”来自于杂交稻,杂交稻D优177上分离的3个菌株和西农优30分离的4个菌株对上述所有品种都致病。7.对国际水稻所抗瘟单基因系IRBL12、13、29和特特普的Pi-ta基因碱基序列测定结果表明,IRBL13和特特普编码的Pi-ta蛋白在918位点为抗性等位基因特有的丙氨酸,而IRBL12和IRBL29在该位点则为感病等位基因所特有的丝氨酸。8.对近等基因系IRBL13接种220个四川稻瘟病菌发现,207个菌株对其致病,2002-2009年四川稻瘟病菌对Pi-ta的毒力频率均在86.36%以上,表明来自特特普的Pi-ta基因在四川2002年后已失去作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1. 文献综述
• 1.1 稻瘟病的分布及其危害
• 1.2 稻瘟病的识别及防治方法
• 1.3 杂交稻的推广与稻瘟病流行
• 1.3.1 杂交稻在全国和四川省的推广
• 1.3.2 四川稻瘟病的流行
• 1.4 稻瘟病菌的毒性研究
• 1.4.1 生理小种监测法
• 1.4.2 毒性类型监测法
• 1.4.3 毒力频率监测法
• 1.5 抗性基因Pi-ta
• 1.6 本研究的目的和意义
• 2. 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 水稻品种
• 2.1.2 供试菌株
• 2.1.3 培养基
• 2.1.4 主要仪器与试剂
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 单孢分离与菌株保存
• 2.2.2 播种和育苗
• 2.3 培养基的制备和菌株的培养
• 2.3.1 培养基的制备
• 2.3.2 接种体的制备
• 2.3.3 喷雾接种
• 2.3.4 离体接种
• 2.4 病情的调查
• 2.5 数据处理
• 2.6 近等基因系育苗、DNA提取、PCR扩增和Pi-ta测序
• 2.6.1 水稻DNA的提取（采用CTAB法抽提）
• 2.6.2 PCR扩增
• 2.6.3 PCR反应产物电泳检测
• 2.6.4 回收PCR产物
• 2.6.4 测序
• 2.6.5 数据处理
• 2.7 近等单基因系IRBL13和IRBL29的毒性测定
• 3. 结果与分析
• 3.1 毒性类型的命名和划分
• 3.2 四川稻瘟病菌的毒性组成
• 3.2.1 2002-2009年四川稻瘟病菌的毒性类型
• 3.2.2 毒性类型组成的年度间变化
• 3.2.3 2002-2009年菌株对杂交稻恢复系的毒力频率
• 3.3 不同来源稻瘟病菌的毒性类型
• 3.4 IRBL近等基因系抗性基因Pi-ta测序
• 3.4.1 IRBL近等基因系Pi-ta外显子PCR扩增测序比对氨基酸序列
• 3.4.2 不同品种和材料Pi-ta基因编码蛋白的氨基酸序列
• 3.4.3 IRBL13和IRBL29的室内接种结果
• 4. 讨论
• 4.1 丽江新团黑谷广谱感病性
• 4.2 四川省稻瘟病菌的毒性组成
• 4.3 常规稻在病菌对杂交稻毒性进化的中的作用
• 4.4 毒力频率、毒性类型和生理小种
• 4.5 四川稻瘟病菌对Pi-ta的毒性
• 参考文献
• 附录
• 附表1 单孢菌株对各品种抗感反应型
• 附表2 实验仪器和设备
• 致谢