水稻纹枯病菌对杀菌剂的敏感性及其生物适合度

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水稻纹枯病由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)引起的一种真菌性病害,是水稻三大病害之一。该病害在我国各稻区普遍发生,严重影响水稻的产量和质量。目前,化学药剂仍是防控水稻纹枯病的主要措施,但药剂的长期使用可能会产生抗性风险,导致防治效果下降。为此,本文以水稻纹枯病菌为研究对象,建立了水稻纹枯病菌对己唑醇、噻呋酰胺、嘧菌酯和苯醚甲环唑的敏感基线,监测了2019~2020年水稻纹枯病菌田间抗性水平,诱导了水稻纹枯病菌对4种杀菌剂的抗性菌株并评价其生物适度,明确了抗性菌株的产生与靶基因表达量相关。本研究明确了水稻纹枯病菌对己唑醇、噻呋酰胺和苯醚甲环唑属于中等抗性风险;嘧菌酯属于低等抗性风险,旨在为田间防控水稻纹枯病的科学用药提供参考。主要结果如下:1.建立了水稻纹枯病菌对4种杀菌剂的敏感基线,监测发现了3株抗苯醚甲环唑的低抗菌株。采用菌丝生长速率法测定了2019年从贵州省、湖北省、河南省等8个市(县、区)采集分离的85株水稻纹枯病菌对己唑醇、噻呋酰胺、嘧菌酯和苯醚甲环唑的敏感性,建立水稻纹枯病菌对4种杀菌剂的敏感基线分别为0.048、0.051、1.29、2.05μg/mL。部分地区水稻纹枯病菌对噻呋酰胺、苯醚甲环唑和嘧菌酯的敏感性存在显著性差异。确定了己唑醇、噻呋酰胺、嘧菌酯和苯醚甲环唑对水稻纹枯病菌的田间抗性监测区分剂量分别为10、18、170、150μg/mL。通过区分剂量监测了2019~2020年田间采集分离的204株水稻纹枯病菌对4种杀菌剂的抗性水平,发现3株抗苯醚甲环唑的低抗菌株,抗性倍数分别为3.69、3.57、4.37。本研究明确了南方稻区水稻纹枯病菌菌株对4种杀菌剂仍比较敏感,但需密切关注敏感性变化情况。2.明确了不同地区的水稻纹枯病菌生物适合度存在差异,且其敏感性差异与菌丝生长速率或生物量干重相关。通过测定供试水稻纹枯病菌的菌丝生长速率、生物量干重和致病力等生物适合度,结果表明,不同地区水稻纹枯病菌的菌丝生长速率存在显著差异,生长速率为43.67~68.18 mm/d,属于菌丝生长快速型。供试水稻纹枯病菌均具有致病性,且不同地区水稻纹枯病菌致病性存在差异,其中安顺地区的菌株致病性较强,而黄平地区的致病力较弱。通过分析水稻纹枯病菌生物适合度与杀菌剂敏感性之间的相关性发现,供试水稻纹枯病菌对己唑醇、噻呋酰胺和嘧菌酯的敏感性差异与生长速率之间存在显著的相关性,而水稻纹枯病菌对苯醚甲环唑的敏感性差异与生物干重有显著的相关性。不同地区水稻纹枯病菌的生物适合度差异可能与其地理位置有关。3.诱导获得了抗性菌株27株,多数菌株生物适合度普遍强于亲本菌株或与亲本相当,且己唑醇抗性菌株与丙环唑存在正交互抗性。通过药剂诱导驯化获得了己唑醇、噻呋酰胺、苯醚甲环唑和嘧菌酯的抗性菌株共27株,抗性水平为18.80~79.06,属于中等抗性水平。在无药培养基上转接10代后,己唑醇抗性菌株、噻呋酰胺抗性菌株各有1株下降为敏感水平。测定抗性菌株的生物适合度表明,己唑醇、噻呋酰胺和苯醚甲环唑抗性菌株的生物适合度普遍强于亲本或与亲本相当,而嘧菌酯抗性菌株的生物适合度普遍低于亲本。交互抗性测定表明,己唑醇抗性菌株的敏感性与丙环唑之间存在正交互抗性;噻呋酰胺抗性菌株、苯醚甲环唑抗性菌株、嘧菌酯抗性菌株的敏感性与肟菌酯、丙环唑、吡唑醚菌酯等6种杀菌剂之间不存在交互抗性。4.明确了菌株抗性的产生与靶标基因表达量相关。通过RT-q PCR测定了不同敏感菌株的靶标基因表达量,结果表明供试菌株经杀菌剂处理后,基因表达量发生变化,己唑醇抗性菌株(HS2-JR-1、HS2-JR-2)的CYP51B基因表达量是其亲本的6.84、8.44倍,相对于亲本显著上调。噻呋酰胺抗性菌株HP1-SR-4的SDHA、SDHB、SDHC、SDHD基因表达量相对于亲本HP1下降了82.90%、83.91%、73.03%、72.22%;抗性菌株HS2-SR-1的SDHA、SDHB、SDHC、SDHD基因表达量相对于亲本HS2下降了71.73%、80.68%、74.42%、77.27%,相对于亲本显著下调。苯醚甲环唑抗性菌株(HS2-BR-2、WX4-BR-5)的CYP51A基因表达量是其亲本的4.12、6.45倍,CYP51B基因表达量是其亲本的11.99、8.27倍,相对于亲本显著上调。而嘧菌酯抗性菌株Cytb基因表达量与亲本没有显著上调。水稻纹枯病菌对己唑醇、苯醚甲环唑、噻呋酰胺的抗性可能与其靶基因表达量上调或下调有关。
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