噻唑锌对水稻白叶枯病菌的生物学活性及抗性风险评估

摘要

水稻白叶枯病是水稻上的重要病害之一。噻唑锌（zinc thiazole），是由浙江新农化工有限公司自主研发的新型、高效噻唑类杀菌剂，对于该药剂的生物学活性以及抗性评估少有报道。本文初步研究了噻唑锌对水稻白叶枯病菌的生物学活性、水稻白叶枯病菌对噻唑锌的抗药性风险、水稻对噻唑锌的应答反应和噻唑锌的作用机理。
　　研究表明噻唑锌在离体条件下对水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)生长具有抑制，平均EC50值为90.17±4.66μg/mL，活性低于噻枯唑，这可能与噻唑锌的难溶性有关。在水稻上对噻枯唑表现抗性的菌株2-1-1的生长对噻唑锌及噻枯唑仍然敏感。盆栽水稻上的温室试验表明，噻唑锌防治水稻白叶枯病表现良好的治疗作用和保护作用，EC50值分别为22.9和52.4μg/mL，治疗作用显著高于保护作用。而对照药剂噻枯唑防治水稻白叶枯病的治疗和保护作用EC50值分别为64.8和50.6μg/mL。说明噻唑锌的治疗作用显著优于噻枯唑。水稻白叶枯病菌个体对噻唑锌和噻枯唑无敏感性差异表明，噻唑锌和噻枯唑在抗药性机制上可能存在一定的相似性。内吸传导性研究表明，噻唑锌能被水稻根部和叶片吸收，且表现为向上传导性。水稻根部吸收噻唑锌，逐渐向上传导，优先运输至靠近处理部位的叶片。噻唑锌能够被水稻叶片吸收，并表现为向顶性传导，而不能向叶片基部传导。
　　经多次紫外光照射诱变，均未能获得水稻白叶枯病菌对噻唑锌的抗药性菌株，说明该病原菌的生长不易产生抗药性。但是，在噻唑锌处理的水稻上，筛选获得3株噻唑锌抗性菌株。这些在水稻上表现的抗药性菌株在含药培养基上的生长仍然表现敏感，且在无药培养基上经过10次转代培养后接种，在噻唑锌处理的水稻上仍能致病，但抗药性水平有所降低。在Xoo接种噻唑锌处理的稻苗上，从病斑上能够分离筛选到Xoo抗药性突变体，其突变频率为13.3％。交互抗性研究表明，噻唑锌与噻枯唑之间存在交互抗性，表明噻唑锌与噻枯唑可能有相似的抗药性机制。研究表明噻唑锌对Xoo致病力的抑制活性远远高于对生长的抑制活性，噻唑锌诱导水稻白叶枯病菌抗药性变异频率低于噻枯唑，而且抗药性水平较低，大部分抗药性突变体的致病力下降或丧失致病性，所以水稻白叶枯病菌对噻唑锌的抗药性风险较低，适用于防治水稻白叶枯病。
　　噻唑锌处理能够提高水稻过氧化氢(H2O2)含量、增加苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性，表明噻唑锌具有诱导寄主抗性作用。噻唑锌处理对水稻超氧化物歧化酶(SOD)活性没有显著影响，但1d后显著增加水稻叶片的叶绿素b含量。水稻喷施噻唑锌之后，水稻体内的基因PR1和PAL表达量发生变化，说明噻唑锌处理水稻后对寄主抗性有诱导作用。
　　在含噻唑锌的MM培养基中加入60 UM和180 UM的硫胺素(Vb1)，野生敏感的水稻白叶枯病菌ZJ173的生长量显著增加，证明Vb1对噻唑锌抑制生长的生物活性具有颉颃作用。但Vb1处理水稻，接种叶片形成的病斑长度随着Vb1处理浓度的增加而递减，而与噻唑锌混合处理，病斑长度则随着Vb1处理浓度的增加而增加。这一结果也表明，Vb1对噻唑锌防治白叶枯病的作用也具有颉颃作用。Vb1处理水稻，稻体内过氧化氢含量随着处理浓度的增加而增加，说明Vb1具有诱导水稻防卫反应的作用。此与随着Vb1浓度增加，水稻病斑长度降低的结论一致。通过在Vb1和噻唑锌处理的水稻上接种噻枯唑抗性菌株2-1-1，对病斑长度的分析，结果表明Vb1和噻唑锌可能存在交互抗性。通过荧光定量PCR分析，发现噻唑锌抗性菌株和敏感菌株的Vb合成关键基因THIG、THIE和THID的表达存在差异。但噻唑锌抗性机理是否与Vb合成基因的调控有关，尚需进一步研究。

目录

声明

摘要

符号及缩略语说明表

第一章 文献综述

1 水稻白叶枯病及其防治现状研究进展

1．1 水稻白叶枯病简介

1．2 水稻白叶枯病的症状

1．3 水稻白叶枯病的病原物

1．4 水稻白叶枯病菌的致病机制

1．5 水稻白叶枯病的病害循环

1．6 水稻白叶枯病的综合防治

2 噻唑锌杀菌剂研究进展

2．1 噻唑锌的基本性质

2．2 噻唑锌的合成路线

2．3 噻唑锌的毒性

2．4 噻唑锌研究现状

2．5 问题和展望

3 噻唑类化合物及其作用机制的研究现状

3．1 噻枯唑

3．2 硫胺素

第二章 噻唑锌对水稻白叶枯病菌的生物学活性研究

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 毒力测定方法

1．3 不同菌株的敏感性差异测定

1．4 噻唑锌内吸传导行为

2 结果与分析

2．1 毒力测定

2．2 水稻白叶枯病菌个体对噻唑锌的敏感性差异

2．3 噻唑锌内吸传导行为

3 结论与讨论

第三章 水稻白叶枯病菌对噻唑锌的室内抗药性风险评估

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 离体下噻唑锌抗性菌株的紫外诱变

1．3 施用噻唑锌后的抗药性菌株分离回收

1．4 活体上噻唑锌抗性诱导

1．5 噻唑锌抗性稳定性测定

1．6 噻唑锌抗性菌株的毒力测定

1．7 噻唑锌与噻枯唑的交互抗性测定

2 结果与分析

2．1 离体下噻唑锌抗性菌株的紫外诱变

2．2 施用噻唑锌后病原菌群体的敏感性分布

2．3 活体上筛选获得的噻唑锌抗性菌株

2．4 噻唑锌的抗性稳定性

2．5 噻唑锌抗性菌株的毒力

2．6 水稻白叶枯病菌对噻唑锌与噻枯唑的交互抗药性

3 结论与讨论

第四章 水稻对噻唑锌的应答反应初探

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 过氧化氢(H2O2)含量测定

1．3 超氧化物歧化酶(SOD)含量测定

1．4 苯丙氨酸解氨酶(PAL)含量测定

1．5 叶绿素含量测定

1．6 水稻RNA提取

1．7 荧光定量PCR

2 结果与分析

2．1 噻唑锌处理对水稻过氧化氢(H2O2)含量的影响

2．2 噻唑锌处理对水稻超氧化物歧化酶(SOD)含量的影响

2．3 噻唑锌处理对水稻苯丙氨酸解氨酶(PAL)含量的影响

2．4 噻唑锌处理对水稻叶绿素含量的影响

2．5 噻唑锌处理对水稻体PR1和PAL基因表达的影响

3 结论与讨论

第五章 噻唑锌作用机理初探

1 材料与方法

1．1 供试材料

1．2 离体下硫胺素与噻唑锌互作试验

1．3 活体上硫胺素和噻唑锌防治水稻白叶枯病的相互作用研究

1．4 硫胺素对水稻白叶枯病菌生长和致病力的作用研究

1．5 硫胺素和噻唑锌防治抗药性菌株的作用研究

1．6 硫胺素合成关键基因表达量的测定

1．7 敏感和抗药性菌株有关基因表达量测定

2 结果与分析

2．1 离体下硫胺素对噻唑锌的颉颃作用

2．2 硫胺素和噻唑锌防治水稻白叶枯病的相互作用

2．3 硫胺素对水稻白叶枯病菌生长和致病力的抑制作用

2．4 硫胺素和噻唑锌防治抗药性菌株的作用

2．5 水稻白叶枯病菌硫胺素合成关键基因表达分析

2．6 敏感性和抗药性菌株有关基因的表达量分析

3 结论与讨论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢