湖北省稻瘟病菌群体遗传多样性及水稻品种(系)抗瘟性研究

摘要

稻瘟病是我国水稻的“三大病害”之一，该病在湖北主要水稻产区均有不同程度发生危害，尤其是在山区、丘陵地带发生频率较高，危害程度较大，造成的经济损失也最为严重。稻瘟病的发生与流行，除受稻瘟菌生理小种的组成及其致病力强弱的影响外，水稻品种的抗性、地理环境与气候条件等也是影响病情的重要因素。因此，明确稻瘟菌生理小种类群、致病性和地区分布，对进一步研究病菌的群体遗传多样性具有重要的意义。鉴定分析水稻品种（系）的抗瘟性，对抗病品种的合理利用和抗病良种的选育，以及有效控制稻瘟病的发生与危害具有重要实践应用价值。
　　 本研究采用水稻苗期叶片人工离体接种的方法，鉴定了湖北省主要水稻种植区稻瘟菌生理小种类群及其种群分布，并应用分子生物学方法对病菌的群体遗传结构进行分析，从分子角度明确了湖北省稻瘟菌的遗传多样性。在此基础上，对湖北省稻瘟菌主要菌株的致病性进行鉴定，并对部分水稻主栽品种（系）进行抗病性分析。为湖北省稻瘟病害防治和水稻品种布局以及新品种培育等方面提供科学依据。取得的主要研究结果如下：
　　 1.稻瘟病菌生理小种组成与地理分布。对采自湖北省13个县市稻瘟病标样分离得到的89个稻瘟菌单孢分离物，采用七个鉴别品种进行人工接种，共鉴定出6群20个生理小种，除ZD种群外，ZA、ZB、ZC和ZG、ZE、ZF都有出现，其中ZB群为优势种群，ZB31为优势生理小种。ZG种群的ZG1小种出现频率仅次于ZB31生理小种。其它小种出现的频率均低于9％。山区与平原交界处和丘陵种植区生理小种分布相对较丰富，有ZA、ZB、ZC和ZG四个种群的13个生理小种，且多为籼型小种群。分析其原因，小种的分布与不同地区种植水稻品种类型、耕作制度、地理环境与气候条件等密切相关。
　　 2.指纹图谱分析。应用指纹图谱方法从分子角度分析了湖北省稻瘟病菌109个菌株的群体遗传结构，明确了在64.872％相似水平下湖北省稻瘟病菌由以A5为优势谱系的13类谱系组成，A5的构成最复杂。稻瘟病菌的山区生态系遗传结构比丘陵和平原生态系更具遗传多样性，且寄主品种组成多样化程度越高，病原菌群体遗传多样性越丰富。指纹图谱分析测定结果与生理小种鉴定结果二者不存在明显对应关系，但指纹鉴定结果更稳定。
　　 3.稻瘟菌致病力分析。根据稻瘟病菌生理小种和聚类分析结果选择出具有代表性的51个菌株，进行致病力分析。结果显示，各代表菌株致病频率差异较大，其范围分布在19.61％～70.59％之间。总的分布基本都能进行致病力归类，高致病菌株在各类中呈特异的分布。鄂西北菌株致病力强且致病类型多，高、强、中、弱4个致病力组均有分布；鄂北和鄂东北到鄂东南菌株致病类型次之，各组也基本都有分布；鄂中部菌株致病力相对较弱，主要为中弱型菌株。各致病菌类型的分布，可能与当地的地理环境等条件有一定的关系。
　　 4.水稻品种（系）抗瘟性分析。对选用的49个水稻品种（系）抗瘟性鉴定结果分析显示，水稻品种（系）对稻瘟菌的抗感性差异较大，抗病频率分布在37.74％～77.36％之间。同时聚类分析表明，水稻品种（系）的抗病能力的表型反应是其对稻瘟菌抗性机理的具体表现。新品种中VE6208、华413、矮川香29B三个品种抗性属于高抗亚类，可应用于实践生产。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1 稻瘟菌多样性

1.1寄主范围的多样性

1.2致病性变异的发现与生理小种的多样性

1.3生理小种多样性产生的原因

2 稻瘟菌生理小种的鉴定方法

2.1生理小种的传统鉴定方法

2.2指纹分析法在稻瘟菌群体多样性研究中的应用

3 rep-PCR指纹分析法

3.1 Pot2引物

3.2 rep-PCR

4 Lineage(谱系、宗谱)与致病性的关系

5水稻品种与稻瘟病菌的互作关系

5.1水稻品种与稻瘟病菌存在“基因对基因”关系

5.2基因对基因作用关系的表现与应用

6品种抗瘟性鉴定

7本研究的目的意义

第二章湖北稻区稻瘟病菌生理小种的鉴定

1材料与方法

1.1稻瘟病标样的采集

1.2鉴别寄主

1.3病原菌的分离培养

1.4稻瘟病孢子悬浮液的制备

1.5鉴别寄主的培育

1.6离体接种方法

1.7病情调查和统计

1.8生理小种的命名

2结果与分析

2.1稻瘟病菌分离结果

2.2稻瘟病菌的生理小种鉴定结果

2.3不同地区稻瘟菌生理小种的组成

2.4不同水稻品种的稻瘟病菌生理小种分布

3讨论

第三章湖北省稻瘟菌群体遗传多样性分析

1材料与方法

1.1稻瘟病菌菌株的来源

1.2稻瘟病菌的单孢分离

1.3菌丝体的培养制备

1.4稻瘟病菌全基因组DNA提取

1.5 DNA浓度检测

1.6 rep-PCR扩增

1.7 rep-PCR扩增结果检测

1.8统计与分析

2 结果与分析

2.1不同生态系稻瘟菌的分离及DNA检测结果

2.2稻瘟病不同生态系病菌的群体遗传结构

2.3稻瘟病菌宗谱的群体遗传组成及其与寄主的关系

3讨论

3.1稻瘟病菌遗传结构与稻瘟病菌地理生态分布的关系

3.2稻瘟病菌群体遗传多样性与品种组成多样化的关系

3.3稻瘟病菌的谱系、单元型与生理小种的关系

第四章稻瘟菌致病力分析

1 材料与方法

1.1参试菌株

1.2参试品种

1.3菌株致病力接种鉴定

1.4菌株致病频率及致病菌株类群的划分

1.5聚类分析

2结果与分析

2.1稻瘟菌株致病频率分析

2.2稻瘟菌致病力聚类分析

3讨论

第五章不同水稻品种(系)对稻瘟病的抗性鉴定

1材料与方法

1.1参试菌株

1.2参试品种(系)

1.3抗瘟性接种鉴定

1.4品种(系)抗病频率及抗病类群的划分

1.5聚类分析

2结果与分析

2.1水稻品种(系)抗瘟性分析

2.2水稻品种(系)抗瘟性聚类分析

3讨论

参考文献

致 谢

附表1湖北省稻瘟菌代表菌株与部分主载水稻品种(系)互作表现统计表