稻子抗瘟基因与稻瘟病非毒基因之分布及稻瘟菌分子检验.doc

　　稻子抗瘟基因与稻瘟病非毒基因之分布及稻瘟菌分子检验 1 水稻抗病基因和稻瘟菌无毒基因 1.1水稻与稻瘟病 世界粮食作物有很多种，如玉米、水稻和小麦等。根据以往的调查，全世界约半数人主要以水稻为食[1]。在我国，水稻在人们生活中也同样具有举足轻重的地位，稻米一直为我国约六成人口的主食[2]。由此可见水稻的产量及质量直接影响到人们的生存与社会的发展。威胁水稻产量和质量的因素有很多，如农田的侵占及水资源的消耗问题等[3]，但是病原菌的危害不容忽视。水稻主要病害有很多种，如稻瘟病[4]、水稻纹枯病[5]及水稻恶苗病[6]等。其中，稻瘟病是水稻的最主要病害之一，不论是发展中国家还是发达国家，该病害都严重威胁到水稻的产量[7]。有数据表明，在世界范围内，每年因稻瘟病造成的损失达 11%-30%，相当于每年损失 15700万吨水稻[8]。在我国，无论是南方水稻产区还是北方水稻产区，稻瘟病无疑都是发病最严重的病害之一[9]。 1.2 稻瘟病的防治 1.2.1 稻瘟病的化学防治 防治稻瘟病的方法有很多种，化学防治便是其中之一。对于稻瘟病的化学防治，可以说历史悠久，随着科学的不断发展，化学药剂的使用也经过了几个阶段：早期，以重金属药剂(如以铜为主的波尔多液以及以汞为主的醋酸苯汞)为主，但是重金属药剂本身的毒性很大，而且对稻瘟病的防治效果也比较差，因此，该类化学药剂逐渐的被禁止使用[10]；复端孢菌素可以抑制稻瘟菌的报道使稻瘟病化学防治踏入抗生素防治的阶段[11]，随后，抗霉素 A、稻瘟霉素以及灭瘟素等相继被发现[11,12]；之后，植物抗病的激活剂(烯丙苯噻唑)和病原菌黑色素的合成抑制剂(三环唑)等的发现使稻瘟病的化学防治进入到了间接防治阶段，目前，在我国，三环唑依然为防治稻瘟病的有效化学药剂之一[13,14]；甲氧基丙烯酸酯这类农药的发现使稻瘟病的化学防治进入第四个阶段，该类化合物可抑制稻瘟菌的呼吸作用，从而达到将其杀死的目的[15]。 1.2.2 稻瘟病抗病品种的选育与应用 在化学防治的同时，学者们针对化学药剂可能产生的如抗药性、环境污染以及对人类健康的威胁等多方面问题进行研究，发现通过抗病育种的途径增强水稻对稻瘟病的抵抗可以有效避免上述问题的发生。近些年来，学者们不断关注野生稻之中的有利性状及抗病基因，并将其应用于抗病育种中，取得了较大的成绩[16]。 1.2.2.1 稻瘟病抗病育种的方法 稻瘟病抗病育种的方法较多，早期的研究中，杂交育种是育种的主要方法之一，该方法首先筛选出对稻瘟病高抗的水稻品种，并通过不同品种间的杂交，对杂交后代进行筛选，从而选育出对稻瘟病高抗的水稻品种；采用 x 射线和快中子等物理技术以及叠氮化钠等化学技术对目的水稻进行突变育种也是常用的育种方法之一，该技术主要是通过对目的品种进行诱变，加快水稻品种的变异，从而在变异的后代中筛选出对稻瘟病高抗的水稻突变体[17]。1998 年，袁利群等总结了三系杂交育种的方法培育稻瘟病抗病水稻品种的途径，丰富了杂交育种的方法[18]。随着科技的不断发展与进步，一些抗性育种的新方法不断提出，目前，针对微效基因的抗性育种逐渐受到重视，该种育种方法可以加强水稻抗稻瘟病的持久性；各国学者利用细胞工程对其进行抗病育种的研究也越来越深入，培育出种花 8 号等优良的抗病品种；随着转基因工程的不断发展，转基因育种的研究也越来越多，逐渐成为水稻抗稻瘟病育种的新的途径[19]。 1.2.2.2 水稻抗稻瘟病育种所取得的成果 日本是最早研究稻瘟病抗病育种的国家，曾先后研究出农林 8 号、双叶以及若叶等几十个品种。随后，印度也曾经培育出 Cr10 和 R167 等抗病品种[20]，之后，水稻抗病育种工作在世界范围内越来越受到人们的重视。近期研究中，据朱小源等报道，至 2000 年，我国广东省通过对稻瘟病抗病育种的研究，获得了 236 个抗性品种材料，并对其进行了抗原及谱系等分析[21]。针对江苏省水稻品种进行抗瘟鉴定与分析，发现该地区水稻品种中，特占 A 及辐优 136 对所有的供试稻瘟菌免疫，表明二者对稻瘟菌的抗性极高[22]。在我国的其他地区，也先后培育出了国丰 2 号、陵优 2 号、深优 9734 以及深优 9798 等高产、高抗稻瘟病的水稻品种。 2 稻瘟菌致病性的变异 2.1 稻瘟菌致病性变异的研究 导致稻瘟菌致病性变异的因素有很多，在以往的研究中，基因变异是导致稻瘟菌致病性变异的主要原因，但一些外源生物的重寄生作用对致病性的影响也不可忽视。近期有研究表明，重寄生真菌以及真菌病毒等对病原菌的重寄生作用可以导致病原菌致病性的变异。稻瘟菌中，真菌病毒对稻瘟菌的重寄生也可以导致稻瘟菌致病力的下降，使其致病性发生变异。 2.1.1 真菌病毒简介 真菌病毒最早被法国人 Sinden 在双胞蘑菇的病害调查中