东北地区水稻纹枯病菌致病性及遗传多样性研究

高雪冬 顾鑫 杨晓贺 张茂明 姚亮亮 刘伟 孟庆英 邱磊 朱宝国

摘要：水稻是人类农业生产的主要粮食作物，水稻纹枯病菌是作物生长过程中的常见病害，在世界范围内都经常发生，了解其致病性和遗传多样性能提高防治效率。本文将结合东北地区水稻纹枯病菌发生的特点，利用SRAO-PCR技术对群体遗传结构和致病性进行分析，为提高水稻抗病能力，筛选优秀基因资源做出有力参考。

关键词：东北地区;水稻纹枯病菌;致病性;遗传多样性

1  水稻纹枯病菌概述

水稻纹枯病菌的病原菌属于半知菌门真菌，当作物感染稻纹枯病菌后，叶片、叶穗、根茎都会出现损害，初期叶片出现暗绿色小斑纹，然后演变成云纹形，斑纹中间为褐色。后期水稻内组织被破坏，出现边缘暗褐色的半透明状叶片，最后导致叶片发黄枯萎。水稻纹枯病菌的病原菌具有很强的寄生性，在温湿度较高的环境下易生存，生长温度为28～32℃，虽然日照可以抑制菌丝，但是菌核反而会因为光照而加快形成。如今，我国水稻种植速度不断加快，肥料使用频繁，作物密植程度不断提高，导致水稻纹枯病频发，东北地区尤其在高温高湿天气时，作物最容易感染病菌。感染水稻纹枯病菌后，水稻会出现抽穗困难，抽穗秕谷增多，生产粒重下降。例如：2016年我國曾发生水稻纹枯病大范围发生，面积可达0.18亿hm2，造成严重经济损失。目前针对水稻纹枯病的防治，主要有以下几种方法：（1）选用优质抗病品种，如：中抗品种7038、鉴262等;（2）将抗病资源应用到水稻育种中，但因为病原菌生物学特性容易发生改变，导致抗病能力丧失，所以这一技术仍处于研究阶段;（3）农业方式，将水面上的菌核打捞起来，统一晒干、深埋或烧毁，或使用灭菌喷剂净化土壤环境，防止病害的出现[1]。

2  纹枯病菌致病性及遗传多样性研究

2.1  SRAO-PCR技术应用

RT- PCR即逆转录PCR，是将RNA的逆转录和cDNA的聚合酶链式进行扩增反应。RT- PCR技术在使用时，会先根据反转录酶的作用，以RNA来合成cDNA，再根据cDNA情况，建立模板，扩增合成目的片段。RT-PCR技术灵敏而且对各类工作都有良好适应性，所以可将其用于检测细胞组织中基因表达水平、细胞中RNA病毒的含量和基因cDNA序列等。SRAP标记技术具有效率高、稳定性强、操作便捷等优势，能够分析地区间病原真菌多样性分析及寄主、生态区等遗传背景差异造成的遗传多样性。因个体不同及其物种的内含子、启动子与间隔长度不等而产生多态性，这一方法具有简便、稳定、中等产率和选择条带序列便于得到等特点。所以，近几年来，在分析物种资源、生物致病性、遗传多样性时，工作人员开始频繁使用SRAP技术。

2.2  水稻材料选择

2017年、2019年分别从东北三省18个主稻区、辽宁省9个主稻区采集临近时间发病、病症典型的水稻纹枯病标样，两个采样点之前距离最少15～20km，确保典型症状的取样具有随机性。在对感染植株进行水稻纹枯病菌提取时，使用了组织分离法、水琼脂法。然后把活化的水稻纹枯病菌菌株接种到培养液中的恒温摇床，培养5～7d后，由技术人员统一过滤，并收集菌丝体，放入45～50℃的烘箱中，10～12h后，将干燥菌丝取出，并放置在-20℃的冰箱内备用。另外，还要使用DNA提取试剂盒将水稻纹枯病菌的DNA提取出来，同样也放到-20℃的冰箱内备用。上述实验使用到的器材有：全自动高温灭菌器、恒温干燥箱、电子天平仪器、超净工作台、菌丝培养箱、移液枪等。

2.3  检测数据统计

统计检测数据后发现，同一遗传组群里存在不同来源的感染菌株，这些菌株也表现出了不同的致病性，而相同地理来源及致病性的菌株中也有一部分出现在不同的遗传组群中。其中，优势组群5包括辽宁和黑龙江省的2株中等致病性和25株强致病性菌株;优势组群2的菌株均为吉林省和黑龙江省菌株，组群1、3、4 、5都是吉林省菌株，组群7、8的菌株地域则为黑龙江省，其余组群都没有明显致病性，因此本文不针对弱致病性菌株展开讨论。

2.4  致病性结果分析

本次测试水稻种为辽星1号，根据对供试菌株进行致病性测定的实验结显示，水稻纹枯病菌的菌株间致病性也有很大差异性。其中，大部分多核菌株表现出强致病性，但致病效果和种植地域没有明显关联。因为，即使是同一地区的水稻纹枯病菌株之间的致病性也有很大差异，甚至会大于异地水稻文库病菌株。这也说明菌株的致病力强弱可能与菌株自身的的遗传特点有关，其遗传结构与其致病性之间没有发现单一的对应关系[2]。

3  结论

综上所述，水稻纹枯病菌的多核菌株具有很强的结构多样性，其菌株致病性和遗传性会受到地区的影响而出现变化。作为重要粮食作物，水稻的生产质量对地区经济发展有深远影响，因此要做好病害防治工作，一旦出现大范围水稻纹枯病感染，要及时使用井冈霉素，该药物效率高，对环境影响小，可溶于水。

参考文献

[1] 陈功友，徐正银，杨阳阳，等.我国水稻白叶枯病菌致病型划分和水稻抗病育种中应注意的问题[J].上海交通大学学报（农业科学版），2019，37（1）：67-73.

[2] 周梦琳，夏园，刘尧，等.水稻纹枯病菌不致病菌株基因组重测序以及致病力相关基因分析[J].植物病理学报，2017，47（6）：756-766.