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由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzaeB.Couch;无性阶段:Pyricularia oryzae Cavara.)引起的稻瘟病是世界各稻区水稻生产的重要限制因素之一。了解目标地区稻瘟病菌群体的致病型结构特征以及筛选出合适的抗源品种(基因),是利用抗病品种防治该病害的重要基础。基于上述观点,本研究通过基于中国、日本和国际水稻所(IRRI)3套鉴别品种的致病型分析法,对辽宁、吉林、黑龙江和广东4省稻瘟病菌群体(243个菌株)的致病型结构进行了全面、系统的比较分析,同时对3套鉴别品种在这4个稻瘟病菌群体中的抗性进行了比较分析。主要结果如下:
1.致病型结构的比较分析
(1)在致病型多样性方面:在中国鉴别品种上,丰富度、均匀度及综合致病型多样性这3个指数的变化趋势一致,均为辽宁群体的最高,黑龙江群体的最低;在日本鉴别品种上,辽宁群体的上述3个指数仍然最高,而广东群体的丰富度指数最低,吉林群体的均匀度和综合多样性指数均最低:在IRRI鉴别品种上,吉林和辽宁群体的丰富度、均匀度及综合多样性指数明显地高于黑龙江和广东群体。总体而言,在东北三省中,辽宁群体的致病型多样性最高,而黑龙江群体的致病型多样性最低;与先前的研究结果相比,广东群体的致病型多样性则呈连续下降的趋势。
(2)在共同致病型方面:在中国鉴别品种上,在上述4个群体中检测到3个共同致病型(ZF1,ZG1和ZH),在日本和IRRI鉴别品种上,则没有检测到共同致病型。但是,如果以东北三省为对象,则在中国鉴别品种上还检测到了3个东北共同致病型(ZA25,ZA57和ZE1),在IRRI鉴别品种上也检测到了4个东北共同致病型(I001,I021,I025和I033),而在日本鉴别品种上则仍然没有检测到。
(3)在特异性致病型方面:在中国鉴别品种上,辽宁、吉林、黑龙江以及广东群体的特异性致病型菌株频率分别为23.3%、13.3%、3.2%和58.3%;在日本鉴别品种上,以上4个群体的特异性致病型菌株频率分别为75.0%、25.0%、79.3%和50.0%;在IRRI鉴别品种上,以上4个群体的特异性致病型菌株频率分别为38.3%、28.3%、6.3%和6.7%。由此说明,南北群体之间存在高度的致病型特异性,而在东北群体中,辽宁群体的特异性最高。
(4)在优势致病型(前三名)方面:在3套鉴别品种上,各个群体的优势致病型菌株总频率如下:辽宁群体分别为50.0%、16.7%和38.3%,吉林群体分别为65.0%、60.0%和26.7%,黑龙江群体分别为85.7%、50.8%和71.4%,广东群体分别为63.3%、45.0%和76.7%。由此可见,黑龙江群体和广东群体在3套鉴别品种上的优势致病型所占比例都很高,这也再次说明了这2个群体的致病型多样性较其他2个群体的低。
(5)Rogers指数和聚类分析的结果表明,各群体的致病型结构的差异程度与各省间地理位置的远近相关。东北三省群体间的致病型结构相近,其中又以吉林和辽宁群体相聚最近,而广东群体则与北方群体差异最大。
2.3套鉴别品种的抗性比较分析
在被检测的26个品种中,珍龙13是唯一的高抗品种,在4个群体中的抗性频率全部超过90%。丽江新团黑谷、合江18(Pia,Pii)、新2号(Pik-s,Pish)、爱知旭(Pia)、藤坂5号(Pii,Pik-s)、K59(Pit,Pik-s)、CO39(PiCO39)和C104PKT(Pi3)这8个品种在4个群体中都处于低水平抗性。其他16个品种的抗性则具有明显的区域性特征,这与稻瘟病菌群体致病型结构的区域性分化特征吻合。
3.本研究引申的结论:
(1)稻瘟病菌群体的致病型结构需要通过不同的鉴别品种,并从共同致病型、特异性致病型、优势致病型等多个方面来描述;
(2)稻瘟病菌南、北群体致病型结构之间呈现高度的地理分化,而且北方群体彼此之间的也存在区域性分化;
(3)在各地的抗瘟性育种计划中,科学工作者应该在了解当地的稻瘟病菌群体致病型结构特征的基础上,选择具有多样性和前瞻性的抗病基因。特别地,作为我国大粮仓的东北三省稻作区,应该避免使用单一的抗病基因。