纹枯病菌毒素在水稻抗纹枯病育种上的利用研究及抗毒素基因初步定位

摘要

水稻纹枯病(Rice sheath blight)是由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)引起的水稻真菌病害。该病最先在日本由宫宅(1905年)发现，后在世界范围被广泛发现，且其发病趋势越来越重。长时期以来，对水稻纹枯病的防治主要依赖于化学药剂和栽培措施，但效果不理想。因此必须找到一个行之有效的方法来解决这一问题。选育抗病品种一直以来被认为是解决病害问题的最经济有效的方法。
　　 本实验用改良的Richard培养液培养水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)，滤液经活性炭吸附、甲醇洗脱、旋转蒸发后获得粗毒素。取抗性水平显著不同的代表性水稻品种Lemont和YSBR1的种子，用不同浓度的毒素稀释液进行胚根抑制实验，计算胚根伸长抑制率，比较同一浓度下两品种间抑制率差异，以差异最显著时的相应稀释倍数，作为后续毒素实验采用的适宜浓度。
　　 分析了一批水稻品种对纹枯病菌毒素的抗感反应及其与田间鉴定的抗性水平之间的相关性。结果显示，较感病品种对毒素均表现高敏感性，抗性水平相近的品种对毒素的忍耐性也基本接近，YSBR1对毒素表现出较强的忍耐性，该种质在田间亦表现出最高水平的纹枯病抗性。这表明，毒素鉴定法在抗纹枯病育种中具有较大的应用前景，可利用其筛选抗纹枯病个体。
　　 利用适宜浓度的毒素，用胚根抑制法筛选YSBR1/Lemont组合的F2群体，取毒素极端敏感和钝感的个体，对这些个体进行了温室接种鉴定试验。结果表明：在胚根抑制法中对毒素分别表现敏感和钝感的个体，其在苗期温室病原菌接种后分别表现出感病和抗病，抗性差异显著。为了验证是否真实存在毒素耐受性和纹枯病抗性之间的相关性，从上述组合和另一个组合(YSBR1/武陵粳1号)的F2群体中，筛选对毒素敏感性存在显著差异的个体，在大田成株期进行抗性接种鉴定试验，其结果与温室接种试验的趋势一致。结果表明：以适宜浓度毒素进行胚根抑制鉴定，可以作为纹枯病抗性的一种筛选方法。
　　 本研究组以Lemont为背景，YSBR1为供体亲本，构建了染色体片段代换系。对这些代换系进行抗毒素鉴定，发现第7染色体上发生代换的2个系，无论在抗毒素鉴定中还是在大田成株期都表现出较强的抗(耐)性。结果显示，在第7染色体上可能存在抗性QTL。此外，从YSBR1/Lemont组合F2群体中，筛选毒素极端敏感和钝感个体各30株，提取基因组DNA，等量混合形成抗、感池，在第6染色体上检测到与水稻耐毒素基因连锁的分子标记5个，初步定位了一个耐毒素QTL。由于第6染色体对应区间尚未建成片段代换系，而F2群体中第7染色体上有标记与抗性的连锁值接近阈值，所以，上述结果还需要进一步的实验验证。