稻曲病发病规律、病菌功能基因组以及免疫反应的遗传机制

稻曲病已成为我国水稻生产中重要病害之一,不仅影响水稻产量和品质,且危害人畜健康安全。目前对稻曲病研究已取得一定进展,但在抗性评价标准、抗性基因挖掘、病原菌侵染方式、致病机理以及防控预测等方面还存在局限性。本文综述了稻曲病简史与发生概况、稻曲病菌的生物学特征、稻曲病菌的侵染特征、稻曲病抗性遗传规律与基因鉴定、抗性遗传机制、抗性鉴定技术以及病害发生影响因子等方面的研究进展。同时,探讨当前稻曲病抗性鉴定方法、抗性基因挖掘、侵染机制、稻曲病菌与水稻互作以及病情监测预报和防治等方面存在的问题,分析与展望了相关问题及研究方向。

一种抗稻曲病菌的摩氏假单胞菌JP2-207及其抗性机制初探

从水稻根际表面土壤分离到一株能有效抑制稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)生长的细菌菌株JP2-207。16s r RNA基因片段扩增及系统发育树分析表明,JP2-207属于摩氏假单胞菌(Pseudomonas mosselii)。测序分析显示,JP2-207全基因组为1个大小5 702 443 bp的环状DNA,包含5 154个蛋白编码基因,22个r RNA和78个t RNA基因。生物信息学分析预测了9个与次生代谢产物生物合成相关的基因簇,其中多个基因簇产生的代谢物被报道对植物病原菌具有抑制活性。本研究为摩氏假单胞菌JP2-207及其代谢产物防治水稻稻曲病的研究奠定了初步的理论基础。

不同高效药剂对水稻稻曲病的防效试验

为了探索水稻稻曲病高效防治药剂的防治效果,本研究开展4种不同药剂(30%丙硫菌唑可分散油悬浮剂、75%肟菌·戊唑醇、18.7%丙环·嘧菌酯和25%咪鲜胺)防治水稻稻曲病试验,筛选出稻曲病防治的高效药剂。试验结果表明,各药剂均表现出良好的防效,对水稻保绿增产功效较明显,对功能叶有延缓衰老作用,并可增强水稻茎秆抗倒伏的能力。

6种杀菌剂组合对水稻稻曲病的防效研究

本文探究了在水稻分蘖末期、破口期、齐穗期施用6种杀菌剂组合对水稻稻曲病的田间防效试验。结果表明,在水稻分蘖末期施用24%噻呋酰胺SC,破口期施用18.7%丙环·嘧菌酯SC+43%戊唑醇SC,齐穗期施用18.7%丙环·嘧菌酯SC+43%戊唑醇SC,对水稻稻曲病的病穗防效达到67.98%,防效最佳;在水稻分蘖末期施用24%噻呋酰胺SC,破口期和齐穗期施用18.7%丙环·嘧菌酯SC或5%己唑醇SC,对水稻稻曲病的病穗防效均能达到67.50%,防效较好;在水稻分蘖末期施用24%噻呋酰胺SC,破口期和齐穗期施用19%啶氧·丙环唑SC,对水稻稻曲病的病穗防效为62.19%,防效相对最差。生产上建议在水稻分蘖末期施用24%噻呋酰胺SC,破口期和齐穗期施用18.7%丙环·嘧菌酯SC+43%戊唑醇SC的药剂组合来防治水稻稻曲病,能够有效的控制病菌的发生与蔓延。

稻曲病菌一种新型真菌病毒UvBV7的分子特征

为了挖掘稻曲病菌中的真菌病毒资源,深入解析新型真菌病毒基因组结构与功能的关系,以分离自海南省的一株表型异常的稻曲病菌菌株Uv321为研究对象,在前期宏转录组数据的基础上,鉴定该菌株中存在的新型真菌病毒的种类,并围绕着该新型真菌病毒开展了一系列的研究。结果表明,在菌株Uv321中鉴定到一种新型真菌病毒,命名为Ustilaginoidea virens botourmiavirus 7(UvBV7)。UvBV7基因组为正单链RNA(+ssRNA),全长2406 nt,GC含量为53.78%,包含一个编码RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)的开放阅读框(ORF),该ORF编码643个氨基酸,分子量约为72.727 ku。病毒末端二级结构预测表明,UvBV7的5′和3′末端的碱基均互补配对,形成发夹结构。BlastP比对表明,UvBV7与隶属于葡萄孢欧尔密病毒科、Botoulivirus病毒属的病毒Erysiphe necator associated ourmia-like virus 72有着最高的相似度,但仅为44.52%。基于UvBV7及其他相似病毒的RdRP序列的多重比对结果表明,UvBV7与葡萄孢欧尔密病毒科成员的RdRP氨基酸序列存在8个保守结构域,并在第Ⅵ保守结构域中发现GDD基序,这是病毒RdRP蛋白典型的高度保守核心基序;基于病毒RdRP氨基酸序列构建的系统发育树的结果也表明,UvBV7与隶属于Botoulivirus属的成员聚集成一簇。因此,UvBV7是隶属于葡萄孢欧尔密病毒科、Botoulivirus属的一种新型真菌病毒。稻曲病菌不同菌株的对峙培养结果表明,UvBV7可在营养体亲和的菌丝间进行水平传播,但菌丝尖端-利巴韦林法、高温-利巴韦林法和原生质体再生-利巴韦林法处理均不能将菌株Uv321中的真菌病毒UvBV7脱除。综上所述,本研究不仅丰富了稻曲病菌中真菌病毒的多样性,也为稻曲病的生物防治提供了潜在的低毒力生防因子。

丁香酚和香芹酚对稻曲病菌的抑菌作用及田间防效评价

基于天然成分开发防治水稻稻曲病的新型抑菌剂,本文选取了丁香酚和香芹酚两种两种功能丰富、来源广泛的天然植物源萜类化合物,通过浓度梯度试验测定发现,两者均能显著抑制稻曲病菌菌丝生长、分生孢子萌发,并呈现剂量依赖效应。0.2mmol/L的丁香酚和香芹酚对稻曲病菌的菌丝生长抑制率分别为12.53%和44.39%,分生孢子萌发抑制率分别为94.02%和72.24%。扫描电子显微镜观察结果表明,两者均能破坏稻曲病菌菌丝的完整性。田间药效试验中两者均有效抑制水稻稻曲病发生,减少稻谷中稻曲菌素A积累。本研究应用丁香酚和香芹酚防治稻曲病和防控稻曲菌素A,初步解析了两者抑菌防毒机理,展现了两者具有的广阔应用前景。

防治稻曲病的生物药剂筛选与评价

为了筛选出防治稻曲病的高效生物药剂,采用菌丝干重法和孢子萌发法测定了7种生物药剂对稻曲病菌菌丝生长和孢子萌发的抑制率,并进行了测试药剂的田间防治试验。结果表明,7种供试药剂在室内测试试验剂量下对稻曲病病原菌菌丝生长抑制率都达80%以上,其中井冈·蜡芽菌、井冈·枯芽菌、枯草芽孢杆菌对稻曲病病原菌菌丝抑制率都为100%;对稻曲病病原菌孢子萌发抑制率在70%以上的生物药剂有井冈·枯芽菌、蛇床子素、井冈·嘧苷素和井冈·蜡芽菌;田间防治效果较好的药剂是井冈·枯芽菌和蛇床子素,两者防效都在70%以上。研究结果证实在破口期前7 d左右和齐穗期前后施用6%井冈·240亿CFU·g^(-1)枯芽菌可湿性粉剂或1%蛇床子素水乳剂,可提高对稻曲病的综合防治效果。

稻曲病聚集度类型及抽样方法研究

为明确稻曲病聚集度类型及抽样方法,提高调查准确性,于2021年开展了辽宁省8个主栽水稻品种稻曲病聚集度类型及抽样方法研究。结果表明:通过5种聚集度指标、Iwao回归分析和Taylor幂法则验证等方法综合确定,辽宁稻曲病病穗和病粒均属于聚集分布型。病穗是相互吸引的个体群,存在明显的发病中心点;病粒呈现聚集成堆现象,并且聚集强度随着病株密度的增加而升高。聚集原因与气象和环境因素有关。通过对3种不同调查方法进行对比,平行线调查法适合辽宁稻曲病的调查。用Iwao理论抽样模型,计算出不同发病程度情况下所需的最适抽样数,随着病情的增加,所需抽样数递减,并制作稻曲病序贯抽样表用于指导田间防控。

怀化地区稻曲病气候风险时空特征分析

稻曲病是影响稻米品质的主要病害之一,其发生发展与气象环境密切关联。为怀化地区优质水稻生产季节安排和基地布局,以及我国西南地区东部其他区域的稻曲病时空气候风险特征分析提供参考,利用怀化地区6个县市2016—2020年的30组稻曲病最终病穗率及全市107个自动气象站2011—2021年气象资料,建立稻曲病病穗率气候模拟模型,分析怀化地区稻曲病时空气候风险特征。结果表明:怀化多数区域稻曲病平均病穗率低于5%,稻曲病气候风险低,总体为稻曲病不易发生区。孕穗-乳熟期R2020(日雨量)≥0.1 mm日数是影响其稻曲病病穗率的主要气象因子,且随海拔升高增多,进而使稻曲病病穗率随海拔升高而增加,表现为沅水及支流河谷平地地区的稻曲病气候风险相对较低,沅陵西北侧武陵山区和溆浦-中方-沅陵交界的雪峰山区稻曲病气候风险相对较高。从稻曲病病穗率的时间变化特征看,海拔400 m以下地区模拟病穗率呈明显的“V”字形变化,以7月中旬中期至7月下旬开始孕穗阶段的模拟病穗率相对较低;海拔400~600 m地区模拟病穗率呈一定的抛物线变化趋势,7月下旬开始孕穗阶段的模拟病穗率相对较低,8月上旬开始孕穗阶段的模拟病穗率相对较高;海拔600~900 m地区稻曲病模拟病穗率变化趋势相对较平直,8月中旬开始孕穗阶段逐步下降;海拔600 m以上地区模拟病穗率变化趋势与海拔400~600 m地区相仿,8月上旬开始孕穗阶段的模拟病穗率相对较高。总体上,怀化地区稻曲病病穗率在7月下旬开始孕穗阶段最低。

水稻抗稻曲病品种选育的研究进展

水稻稻曲病是由稻曲病菌引发的穗部病害,是目前国内外水稻主要真菌病害之一,该病害的发生会使水稻品质和产量下降.本文从水稻抗病入手,总结了抗病水稻品种选育、水稻与稻曲病菌的互作机理、抗性遗传模式和抗性基因定位等方面的研究,展望了将要开展的研究工作,为水稻抗稻曲病品种选育提供了参考.

一季中稻稻曲病防治药剂筛选试验

本研究开展了75%肟菌·戊唑醇WG、240 g/L噻呋酰胺SC、430 g/L戊唑醇SC、25%吡唑醚菌酯EC、30%苯甲·丙环唑EC、325 g/L苯甲·嘧菌酯SC、6%井冈·嘧苷素AS、20%井冈霉素AS等药剂对中稻稻曲病的防治效果试验。结果表明,325 g/L苯甲·嘧菌酯SC、75%肟菌·戊唑醇WG、240 g/L噻呋酰胺SC、30%苯甲·丙环唑EC、430 g/L戊唑醇SC对稻曲病有较好的防效。另外,在药剂防治筛选试验过程中进行了稻曲病0~5级的产量损失率测定,试验结果表明,发病程度越重,产量的损失影响越大,5级产量损失率可达52.61%。

基于高光谱的水稻稻曲病早期监测研究

为了快速、精准地感知水稻稻曲病的发生,实现稻曲病大面积早期监测,利用机载UHD185高光谱仪采集带有发病区域的多组水稻冠层高光谱图像数据,对图像数据进行预处理并建立数据集。对健康区域和发病区域进行分类训练,建立支持向量机(SVM)识别模型和主成分分析(PCA)加人工神经网络(ANN)的识别模型,通过验证样本来检验识别模型的准确性,达到识别发病水稻的目的。支持向量机识别模型选用两组特征波长下的假彩色图像:第1组波长组合(TZH1)为654、838、898 nm;第2组波长组合(TZH2)为630、762、806 nm,两组数据的错分误差/漏分误差总体分别达到4.24%和5.41%;其中S型核函数的SVM模型诊断性能最好,总体分类精度最高可达到95.64%,Kappa系数可达到0.94,基本达到了准确识别水稻稻曲病的目的。主成分分析加人工神经网络的识别模型选用前3个主成分,贡献率分别为93.67%、2.80%、1.24%,作为最优波长建立人工神经网络识别模型;其中非线性分类的效果优于线性分类的效果,总体分类精度达到了96.41%,Kappa系数可达到0.95。通过两个实验组数据的支持向量机诊断结果可知,使用支持向量机识别模型分类精度整体平稳,4种核函数的诊断效果没有比较明显的差异。就总体分类精度而言,主成分分析加人工神经网络识别模型中的非线性分类比支持向量机识别模型的S型核函数分类高0.77个百分点。因此,主成分分析加人工神经网络模型的非线性分类更适用于水稻稻曲病的早期监测。

水稻稻曲病研究进展

稻曲病是水稻后期发生的一种真菌性病害,在中国及世界各地均有发生,现已成为水稻的主要病害之一。近年来有大量学者致力于水稻抗稻曲病研究,并取得了一定的进展。对水稻稻曲病的分布及危害、稻曲菌的生物学特征、稻曲菌的侵染机制、水稻与稻曲菌之间的相互作用以及水稻稻曲病的分子生物学研究等方面进行了综述,为育种家培育抗稻曲病水稻品种提供借鉴。

不同杀菌剂对水稻稻曲病的防效研究

为明确不同杀菌剂对稻曲病的防治效果,于2022年采用小区传统喷药方式开展了24%井冈霉素A水剂、12.5%氟环唑悬浮剂、18%噻呋·嘧苷素悬浮剂、75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂和28%井冈·嘧菌酯悬浮剂这5种杀菌剂对水稻稻曲病的防效比较试验。结果表明,各处理水稻长势一致,发育正常,无药害发生,说明各供试药剂对水稻安全。75%肟菌·戊唑醇水分散粒剂187.5 g/hm^(2)和28%井冈·嘧菌酯悬浮剂375 mL/hm^(2)对水稻稻曲病的病指防效分别为84.1%、80.5%,防效较好,适宜作为防治稻曲病的对口药剂在生产上使用。

4种药剂防治水稻稻曲病田间药效试验

为筛选出防治稻曲病较好的药剂,选用生产上常用3种药剂与18%噻呋·嘧苷素悬浮剂进行比较,以不施药做空白对照。结果表明,18%噻呋·嘧苷素悬浮剂、30%苯甲·丙环唑乳油、10%井冈·丙环唑微乳剂和24%井冈霉素水剂对水稻稻曲病均有较好的防效,其中18%噻呋·嘧苷素悬浮剂35 m L/667m^(2)防治效果最好,病穗率防效达到93.79%,病粒率防效为88%,在水稻生产中4种药剂可以交替轮换使用。

霍邱县水稻稻曲病的发生特点及防治对策

本文介绍了稻曲病近年来在霍邱县的发生情况,分析了其发生特点、流行原因,并提出了相应的防治对策,以期为当地防治水稻稻曲病提供科学依据。

基于理化参数和图谱特征的稻曲病病害高光谱识别

基于水稻冠层高光谱数据和样点植株理化数据,首先利用连续小波分析、灰度共生矩阵等方法提取高光谱图像的图谱特征,并对主要理化指标和病害程度做相关性分析,然后通过Relief F算法对多特征进行优选,最后建立不同核的支持向量机分类模型。结果表明:理化特征参与下的分类精度较高,通过Relief F算法筛选得到的最优特征中四项理化特征均在内,最后精度达到0.95。研究证实了理化参数对稻曲病识别的重要作用,可以为大田水稻病害监测提供新思路。

稻曲病菌分生孢子的生物学研究

本文对稻曲病菌分生孢子的一些生物学特性进行了研究 ,结果表明 ,基质养分对分生孢子萌发影响较大 ,纯水不利于孢子萌发 ,PSA最适于孢子萌发 ,葡萄糖则强烈抑制孢子萌发 ,马铃薯煮汁既可抵消葡萄糖的抑制作用 ,又可刺激孢子萌发。分生孢子在琼脂面上比在液滴中萌发率高。分生孢子萌发的适宜温度为 2 2～ 31℃ ,以 2 8℃最好。分生孢子萌发对pH值敏感 ,以pH 6～ 7最适宜。用振荡培养法获取分生孢子 ,培养 10d后 ,孢子的萌发力开始下降。分生孢子的存活对水的依赖性强 ,在水中保存8d萌发力不变 ,在 10 0 %RH中 8d萌发力略有降低 ,而在 2 5 %RH中 5h萌发力即迅速下降。根据这些特性 ,作者对分生孢子在田间的动态作了一些推测。

稻曲病菌拮抗菌的筛选及拮抗活性测定

从对稻曲病菌具有拮抗能力的18株芽孢杆菌中选出拮抗作用较强的2个菌株A1、H-51,分别对稻曲病菌进行抑菌率、致畸性、孢子萌发影响以及对水稻促生性试验。结果表明,拮抗菌2个菌株的发酵液对稻曲病菌最大抑制率分别为67.66％和62.87％,对病菌分生孢子的萌发抑制率分别为77.37％和59.74％,但对水稻促生作用不明显。

稻曲病病原菌毒素研究进展

水稻稻曲病是由稻曲病病原菌(Ustilaginoidea virens(Cooke)Tak.)引起的水稻穗部真菌病害。稻曲病病原菌次生代谢产生稻曲病病原菌毒素(Ustiloxins),该毒素是一类具有阻断真核细胞有丝分裂活性的环肽毒素,有较强的细胞毒活性,对人畜和植物有毒害作用,也是一种具有潜在应用前景的抗肿瘤药物。对稻曲病病原菌毒素的理化性质、毒性特点、获取方式、检测手段的研究进展进行了简要综述,并初步展望了稻曲病病原菌毒素的研究前景。