湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)病菌群體致病性分化的研究

摘要：基于中國(guó)鑒別品種和單基因品系，對(duì)湖北省稻瘟?。∕agnaporthe oryzae）重發(fā)區(qū)病菌群體的毒性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，湖北省稻瘟病菌群體具有較豐富的毒性類型。根據(jù)對(duì)中國(guó)鑒別品種的致病性反應(yīng)，2006-2010年的單孢菌株可分成7群53個(gè)生理小種；根據(jù)對(duì)單基因品系的致病性反應(yīng)，2009-2010年的菌株可分成72個(gè)致病類型。不同年份的稻瘟病菌群體在致病型組成上有差異，但在優(yōu)勢(shì)致病類型上沒有明顯的不同。湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)稻瘟菌群體對(duì)抗性基因Pi-kh的毒性頻率較低，表明Pi-kh基因在湖北省水稻稻作區(qū)有很好的利用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水稻；稻瘟?。∕agnaporthe oryzae）；生理小種

中圖分類號(hào)：S432.4+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）16-4169-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.023

水稻稻瘟病（Magnaporthe oryzae）是危害全球水稻生產(chǎn)最嚴(yán)重的病害之一，利用抗性品種是防治稻瘟病的重要措施，然而田間病菌在長(zhǎng)時(shí)期的高壓選擇下會(huì)發(fā)生變異，病菌群體的生理小種結(jié)構(gòu)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，使得具有單一R基因的品種抗性喪失[1，2]。因此為了不斷挖掘抗性資源、克服抗病品種的感病化、合理布局抗病品種，對(duì)稻瘟病菌群體的致病型結(jié)構(gòu)及其變異規(guī)律的研究尤其重要。

圍繞稻瘟病菌群體生理小種變異動(dòng)態(tài)的研究報(bào)道很多[3，4]。開展對(duì)湖北稻區(qū)稻瘟病菌群體小種組成的監(jiān)測(cè)具有重要意義。本研究以湖北省水稻稻瘟病重發(fā)區(qū)遠(yuǎn)安縣2006-2010年稻瘟病菌為材料，根據(jù)中國(guó)鑒別品種和單基因品系對(duì)其進(jìn)行群體毒力結(jié)構(gòu)的分析，旨在明確湖北省稻瘟病菌群體的致病型結(jié)構(gòu)，并揭示其變異規(guī)律，以期為湖北省水稻稻瘟病抗病品種的合理使用提供可靠信息。

1 材料與方法

1.1 供試菌株的分離與培養(yǎng)

2006-2010年從湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)遠(yuǎn)安縣不同類型的水稻品種上采集稻穗瘟標(biāo)樣267份，共計(jì)分離得到500個(gè)有效單孢。稻瘟病菌單孢參照楊小林等[5]的方法進(jìn)行稻瘟病菌單孢的分離與保存。

1.2 稻瘟病菌致病型測(cè)定方法

1.2.1 鑒別品種及其播種栽培 以7個(gè)中國(guó)鑒別品種和9個(gè)攜帶單個(gè)已知抗性基因的品系鑒定湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)的稻瘟病菌群體生理小種（致病型）。水稻種子按常規(guī)方法浸種、催芽，以水培方法進(jìn)行栽培管理。

1.2.2 稻瘟病菌懸浮液的制備 孢子懸浮液的制備參照陸凡等[6]的方法。

1.2.3 接種鑒定、病情調(diào)查及小種命名 秧苗4～5葉期時(shí)噴霧接種鑒定。7 d后待苗葉瘟發(fā)病穩(wěn)定后進(jìn)行病情調(diào)查，調(diào)查參照Silué等[7]的標(biāo)準(zhǔn)。病級(jí)統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，1～3級(jí)歸為抗病反應(yīng)類型，記為R；4～6級(jí)歸為感病反應(yīng)類型，記為S。

對(duì)利用單基因品系鑒別品種鑒定出的小種依Kiyasawa[8]的命名法命名，對(duì)中國(guó)鑒別品種的小種依中國(guó)稻瘟病菌生理小種聯(lián)合試驗(yàn)組[9]的命名法命名。

2 結(jié)果與分析

2.1 基于中國(guó)鑒別品種的稻瘟病菌群體生理小種分析

根據(jù)在中國(guó)鑒別品種7個(gè)品種上的反應(yīng)，對(duì)湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)遠(yuǎn)安縣的500個(gè)稻瘟病菌菌株進(jìn)行了生理小種的測(cè)定。結(jié)果表明，以麗江新團(tuán)黑谷為感病對(duì)照，500個(gè)菌株對(duì)其均有致病性，7個(gè)鑒別品種中除對(duì)照外的6個(gè)品種，有2.0%的菌株對(duì)其中任1個(gè)品種均不致病，有7.2%的菌株對(duì)其中1個(gè)品種有致病性，有15%的菌株對(duì)其中2個(gè)品種有致病性，有24.2%的菌株對(duì)3個(gè)品種有致病性，有29.2%的菌株對(duì)4個(gè)品種有致病性，有12.6%的菌株對(duì)5個(gè)品種有致病性，有9.8%的菌株對(duì)6個(gè)品種均有致病性（表1）。供試的500個(gè)菌株包含了ZA、ZB、ZC、ZD、ZE、ZF、ZG 7個(gè)中國(guó)稻瘟病菌生理小種群，出現(xiàn)53個(gè)生理小種。7個(gè)種群中ZA、ZB、ZC 3個(gè)種群出現(xiàn)頻率分別為33.6%，27%，27.8%，其余4個(gè)種群的出現(xiàn)頻率均未超過10%。在出現(xiàn)的53個(gè)生理小種中，ZA1和ZB1的出現(xiàn)頻率相比其他小種較高，分別為9.8%和9.6%，其次是ZC1和ZC9，出現(xiàn)頻率超過5%，其余生理小種的出現(xiàn)頻率均非常低（<5%）。

2.1.1 不同年份稻瘟病菌生理小種組成 為了研究稻瘟病菌群體生理小種的演化規(guī)律，分別采集、分離2006-2010年的稻瘟病菌單孢菌株進(jìn)行生理小種的測(cè)定。結(jié)果（圖1）表明，2006年的120個(gè)菌株出現(xiàn)了6個(gè)種群22個(gè)生理小種型，沒有出現(xiàn)ZF群；2007年的80個(gè)菌株分屬7個(gè)生理小種群，出現(xiàn)19個(gè)生理小種型；2008年的100個(gè)菌株可劃分為5群30個(gè)生理小種型，沒有出現(xiàn)ZE和ZG群；2009年的100個(gè)菌株可分為6個(gè)種群28個(gè)生理小種型，沒有出現(xiàn)ZF群；2010年的100個(gè)菌株分為5個(gè)種群34個(gè)生理小種型，與2008年的菌株一樣，沒有出現(xiàn)ZE和ZG兩群。5年里共同出現(xiàn)的種群是ZA、ZB、ZC、ZD 4個(gè)種群，ZE、ZF、ZG 3個(gè)種群在不同的年份中有消長(zhǎng)，且ZA、ZB、ZC 3個(gè)種群的出現(xiàn)頻率明顯高于ZD群，ZA群的出現(xiàn)頻率除在2007年有回落，低于ZB群的出現(xiàn)頻率外，在其余年份里均略高于ZB、ZC群的出現(xiàn)頻率，ZB的出現(xiàn)頻率在有些年份里稍高于ZC群的出現(xiàn)頻率?？傮w上講，在這5年里ZA、ZB、ZC、ZD 4個(gè)種群出現(xiàn)頻率的波動(dòng)幅度不大。

同屬一個(gè)生理小種群的不同生理小種，在不同的年份其出現(xiàn)頻率有回落或上升。作為優(yōu)勢(shì)生理小種，ZA1、ZB1、ZC1分別在5年的菌株群體中有出現(xiàn)（表2），2007年菌株群體的優(yōu)勢(shì)生理小種、次優(yōu)勢(shì)生理小種同屬ZB群。應(yīng)用Bowman等[10]的信息統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，可發(fā)現(xiàn)5年菌株群體的生理小種豐富度有變化，2008-2010年3年的菌株數(shù)同為100，但在生理小種的豐富度上有差異，分別為3.04、3.02、3.35，可以看出2010年的小種豐富度明顯高于前兩年，也高于2006年和2007年的結(jié)果，生理小種豐富度最低的是2007年的菌株群體，其豐富度為2.77。

2.1.2 不同水稻類型稻瘟病菌生理小種特點(diǎn) 2006-2010年稻瘟病標(biāo)本均采集于湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)遠(yuǎn)安縣，該縣以種植秈型水稻為主，粳稻和糯稻為次，通過分離、純化、培養(yǎng)收集的500個(gè)稻瘟病菌單孢菌株中有89.3%的菌株來(lái)源于秈型水稻，極少數(shù)來(lái)源于粳稻和糯稻，秈型水稻上的菌株出現(xiàn)優(yōu)勢(shì)種群和優(yōu)勢(shì)生理小種（ZA群和ZA1），而在粳稻和糯稻上因獲得的菌株少，小種分化也很少，沒有出現(xiàn)明顯的優(yōu)勢(shì)種群和優(yōu)勢(shì)生理小種。

2.2 基于已知抗性基因的鑒別品種的稻瘟病菌群體致病型分析

根據(jù)在已知抗性基因鑒別品系的9個(gè)品種上的反應(yīng)，對(duì)2009-2010年的203個(gè)稻瘟病菌菌株進(jìn)行了致病型的測(cè)定。結(jié)果表明，以麗江新團(tuán)黑谷為感病對(duì)照，203個(gè)菌株對(duì)其均有致病性，對(duì)于除麗江新團(tuán)黑谷外的9個(gè)鑒別品種，有0.49%的菌株對(duì)其中任意1個(gè)品種都不致病，有4.43%的菌株對(duì)其中1個(gè)品種有致病性，有21.18%的菌株對(duì)其中2個(gè)品種有致病性，有26.60%的菌株對(duì)3個(gè)品種有致病性，有16.75%的菌株對(duì)4個(gè)品種有致病性，有22.66%的菌株對(duì)5個(gè)品種有致病性，有6.90%的菌株對(duì)6個(gè)品種有致病性，有0.99%的菌株對(duì)7個(gè)品種有致病性，沒有發(fā)現(xiàn)對(duì)其中8個(gè)或9個(gè)品種致病的菌株。供試的203個(gè)菌株在可能的29個(gè)致病型中出現(xiàn)72個(gè)毒性類型，此72個(gè)毒性類型在菌株中松散分布，沒有任何1個(gè)類型的出現(xiàn)頻率超過5%，能侵染3個(gè)品種的11、43、54等3個(gè)致病類型相對(duì)而言有較高的出現(xiàn)頻率（3.45%、2.96%和2.96%），其次是侵染2個(gè)品種的致病型10（2.96%），其余致病類型的出現(xiàn)頻率都非常低（<2.5%）（表3）。

2.3 稻瘟病菌對(duì)鑒別品系的侵染力

對(duì)于中國(guó)鑒別品種，除感病對(duì)照麗江新團(tuán)黑谷外，受侵染最低的是特特勃（33.6%），其次是珍龍13、四豐43和東農(nóng)363（受侵染率60%左右），最高的是合江18（71.6%）。而對(duì)于已知抗性基因的單基因品系，有18.2%的菌株對(duì)攜帶抗性基因Pi-kh的品種有致病力，其次是對(duì)攜帶抗性基因Pii的品種（25.1%），有35%～45%的菌株對(duì)抗性基因Pik、Pi9、Pish、Piz、Piz5有致病力，受侵染最高的是抗性基因Pi1和Pita2（50%左右）。這說明Pi-kh在湖北省的抗病育種中有很好的利用價(jià)值。

3 小結(jié)與討論

研究表明，稻瘟病菌群體的致病型結(jié)構(gòu)具有多樣性和變異性，致病型結(jié)構(gòu)的研究對(duì)掌握稻瘟病菌群體田間的時(shí)空變異動(dòng)態(tài)、合理布局抗病品種、進(jìn)而控制病害的流行和發(fā)生有著重要的意義。

本研究基于中國(guó)鑒別品種和單基因品系，對(duì)來(lái)源于湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)遠(yuǎn)安縣的稻瘟病菌單孢菌株進(jìn)行生理小種（致病型）和遺傳系譜的測(cè)定。結(jié)果表明，湖北省稻瘟病菌群體具有豐富的生理小種多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)多樣性。根據(jù)對(duì)中國(guó)鑒別品種的致病性反應(yīng)，單孢菌株可分成7群53個(gè)生理小種；根據(jù)對(duì)單基因品系的致病性反應(yīng)，單孢菌株可分成72個(gè)致病類型。不同年份的稻瘟病菌群體在致病型組成上有差異，但在優(yōu)勢(shì)致病類型和優(yōu)勢(shì)譜系上沒有明顯的不同，表明湖北省稻瘟病抗性品種布局穩(wěn)定。通過來(lái)自于大田稻穗頸瘟標(biāo)本的病菌對(duì)鑒別品系的侵染力分析，發(fā)現(xiàn)在Pikp、Pii、Pita2、Pi9、Pish（1）、Piz、Pikh、Pi1（t）、Piz5 9個(gè)稻瘟病抗性基因中，Pi-kh受病菌的侵染力最低，根據(jù)基因?qū)驅(qū)W說[11]，初步認(rèn)為在湖北省稻瘟病重發(fā)區(qū)，含有Pi-kh基因的品種在抗性育種中有很好的利用價(jià)值。

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