論水稻抗稻瘟病天然免疫機制及抗病育種新策略

梁慧明

摘 要：基于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，水稻種植已經(jīng)引起人們的重視。在水稻生長過程中，如果感染水稻抗稻瘟病毒，不但會影響水稻產(chǎn)量，還會給農(nóng)民帶來很大的經(jīng)濟損失。因此，本文主要研究水稻抗稻瘟病天然免疫機制及抗病育種新策略，希望能夠給相關(guān)工作人員提供一定的參考與幫助。

關(guān)鍵詞：水稻抗稻瘟病 天然免疫機制 抗病育種新策略

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（b）-0251-02

大量研究數(shù)據(jù)表明，抗稻瘟病屬于最嚴重的水稻病害，如果不嚴加控制，水稻產(chǎn)量會明顯下降。因此，采用先進的抗病育種新策略具有非常重要的作用。通過分析水稻抗稻瘟病天然免疫機制及抗病育種新策略，不但能夠有效提高水稻資源的利用率，還能夠提高水稻產(chǎn)量，從而提高農(nóng)民的經(jīng)濟收入，促進我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟能夠更好地發(fā)展。

1 水稻抗稻瘟病的癥狀

水稻任何生長時期，均可發(fā)生稻瘟病，根據(jù)其發(fā)病部位的不同，水稻抗稻瘟病的癥狀主要體現(xiàn)在苗、節(jié)、葉與穗頸等部位。

1.1 苗瘟

水稻苗瘟主要發(fā)生在水稻幼苗時期，在水稻幼苗的葉片上，會形成大量的褐色病斑，由于生長環(huán)境不同，幼苗葉片上可能會出現(xiàn)大面積的病斑，有的病斑上會附著灰綠色的霉菌。

1.2 節(jié)瘟

節(jié)瘟多發(fā)生在水稻抽穗時期，在水稻的節(jié)上產(chǎn)生大量的黃褐色斑點，隨著水稻的生長，黃褐色斑點也會逐漸變大，水稻節(jié)部開始變黑，節(jié)點處向內(nèi)凹陷，一旦碰觸，很容易發(fā)生折斷。由于水稻生長環(huán)境不同，嚴重的時候還會發(fā)生白穗等，影響水稻的生長速度，降低水稻產(chǎn)量[1]。

1.3 葉瘟

葉瘟主要發(fā)生在水稻生長后期，由于氣候的不同，水稻葉瘟主要有4種癥狀，分別是褐點行、白點型、急性型與慢性型等，其中，常見的是急性型與慢性型。急性型病斑主要指的是氣候較好的條件下發(fā)生的，水稻葉片上的病斑主要表現(xiàn)為綠色，通常情況下，呈現(xiàn)出橢圓形或者是圓形，在病斑背面或周圍會產(chǎn)生大量的綠色霉菌層。慢性型病斑主要在氣候變化較大的條件下產(chǎn)生的，通常由急性病斑轉(zhuǎn)化而成，其病斑形狀呈梭形與紡錘形，病斑顏色為褐色，中間為會灰色，病斑的外層主要是黃色斑圈，斑圈周圍有一條壞死線，在潮濕環(huán)境下，病斑周圍或者背面也會產(chǎn)生大量的綠色霉菌層。由于葉瘟發(fā)生在水稻生長后期，一旦水稻患病，很容易枯死，嚴重影響水稻的產(chǎn)量[2]。

1.4 穗頸瘟

穗頸的上半部分主要呈現(xiàn)褐色病斑，病斑的周圍有水漬，隨著水稻的生長，該水漬也會不斷擴散，一般呈現(xiàn)2～3cm的斑點。如果水稻生長初期患有稻瘟病，很容易發(fā)生白穗，如果在水稻生長后期感染該病，水稻的產(chǎn)量會明顯下降，影響農(nóng)民的經(jīng)濟收入。

2 水稻抗稻瘟病天然免疫機制

2.1 稻瘟病PTI防御機制

稻瘟病PTI主要由PRR蛋白進行有效識別，PAMPs被識別出來之后，能夠有效激發(fā)其內(nèi)部抗性，并進行一系列反應(yīng)。研究表明，PAMPs屬于比較保守的病毒結(jié)構(gòu)分子，常見的有細菌鞭毛蛋白與延伸因子等[3]。近些年來，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，水稻PTI信號機制也在不斷完善。例如，常見的flg22與flg22受體OsFLS2等，包括其內(nèi)部的信號通路，flg22屬于細菌毛蛋白的一種，由于其蛋白終端有22個氨基酸多肽，而該肽段具有很強的抗菌性，flg22與其受體結(jié)合之后，能夠有效激活抗病結(jié)構(gòu)，從而提高了水稻的抗病性，從根本上減少水稻稻瘟病的發(fā)生。

2.2 稻瘟病ETI防御機制

稻瘟病ETI防御機制主要分為兩個部分，分別是稻瘟病抗性基因的有效克隆與R和Avr蛋白作為介質(zhì)的ETI激活機制。其中，稻瘟病抗性基因的有效克隆主要指的是利用抗性病基因與其對應(yīng)的無毒基因，根據(jù)兩種基因之間的關(guān)系，不斷調(diào)整ETI防御機制[4]。研究表明，水稻中已經(jīng)有110多個稻瘟病抗性基因，已經(jīng)有30個抗性基因被報導，例如富亮氨酸重復蛋白與各個受體蛋白等。對于已經(jīng)克隆完畢的 R基因與Avr基因來說，將Pi-ta與Avr-Pi-ta組合在一起之后，能夠保證水稻抗稻瘟病天然免疫機制更好的運行，還能夠有效減少病蟲害的發(fā)生，提高水稻產(chǎn)量。

3 水稻抗稻瘟病育種新策略

3.1 基因組選擇育種

為了有效減少水稻稻瘟病的發(fā)生，相關(guān)工作人員需要合理育種，常見的育種新策略就是基因組的選擇育種。由于高通技術(shù)的快速發(fā)展，采用基因組選擇育種方案，能夠有效降低水稻感染稻瘟病的概率，從而提高水稻產(chǎn)量。根據(jù)基因組分析，最常采用的全基因組SNP進行標記，采用全基因組SNP標記，能夠準確定位水稻內(nèi)部的抗性基因，并將抗性基因進行有效組合，提高水稻的抗病性。

研究表明，采用基因組選擇育種的方法，能夠有效減少水稻發(fā)生病瘟的概率，保證水稻的抗病性，讓水稻能夠更好的生長。通過采用全基因組SNP標記，能夠?qū)⑺緝?nèi)部的抗性基因與外部的抗性基因進行有效組合，減少水稻的發(fā)病率，讓水稻能夠更好地生長，從根本上提高了水稻的抗性，還能夠有效提高水稻的生長速度。

3.2 應(yīng)用靶基因調(diào)控技術(shù)

靶基因調(diào)控技術(shù)主要分為兩個部分，分別是TALEN和 CRISPR技術(shù)，其中，TALEN技術(shù)屬于新技術(shù)，利用TAL效應(yīng)識別因子對靶基因進行有效識別，在識別的過程中，可以將水稻基因中的非抗性因子進行有效切割，并適當增加抗性因子，從根本上提高水稻抗性，減少水稻稻瘟病的發(fā)生。在應(yīng)用靶基因調(diào)控技術(shù)進行育種的過程中，相關(guān)工作人員需要保證育種環(huán)境的整潔性，保證育種溫度，如果育種溫度過高，水稻種子的成活率會明顯下降，如果溫度過低，水稻以后的生長速度會明顯下降。因此，為了保證水稻今后能夠更好的生長，在育種的過程中，需要嚴格控制育種溫度[5]。

除此之外，宿主誘導的基因沉默技術(shù)應(yīng)用也比較廣泛，該技術(shù)的應(yīng)用原理是利用RNAi策略，利用該策略能夠有效抑制病原感染，降低水稻感染稻瘟病的概率，提高水稻幼苗的存活率。宿主誘導的基因沉默技術(shù)主要將病原細菌等相關(guān)基因存放到植物體內(nèi)，并利用RNAi沉默特點，降低水稻感染病蟲害的概率。為了保證水稻育種工作能夠更加順利地進行，相關(guān)工作人員在實際工作當中，需要結(jié)合水稻生長地區(qū)的實際情況，并根據(jù)以往的工作經(jīng)驗，選擇合理的育種技術(shù)，從而不斷提高水稻的存活率與抗病性。

4 結(jié)語

綜上所述，采用合理的抗病育種新策略，能夠有效減少水稻稻瘟病的發(fā)生，提高水稻產(chǎn)量。但是，由于我國水稻抗病策略發(fā)展比較緩慢，相關(guān)工作人員在實際工作中，依然會遇到很多問題，這就需要工作人員不斷學習先進的水稻抗稻瘟病育種知識，提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，從而不斷提高農(nóng)民的經(jīng)濟收入，促進我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟能夠更加快速地發(fā)展。

參考文獻

[1] 易怒安，李魏，戴良英.水稻抗稻瘟病基因的克隆及其分子育種研究進展[J].分子植物育種，2015（7）：1653-1659.

[2] 李進波，夏明元，戚華雄.水稻抗稻瘟病基因Pi1和Pi2聚合系的獲得及其抗性評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2015（5）：12-14，31.

[3] 徐未未，王興，黃永相，等.水稻抗稻瘟病基因的分子標記與標記輔助育種研究進展[J].江蘇農(nóng)業(yè)學報，2015（4）：898-906.

[4] 郝鯤，馬建，程治軍，等.水稻抗稻瘟病基因資源與分子育種策略[J].植物遺傳資源學報，2016（3）：479-485.

[5] 劉洋，徐培洲，張紅宇，等.水稻抗稻瘟病Pib基因的分子標記輔助選擇與應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2015（1）：9-14.endprint