利用多样性防治稻瘟病研究进展

稻瘟病是世界上对水稻生产毁灭性最大的病害[1]。它具有传播快, 发生范围广, 流行频率高以及灾变严重的特点。在水稻的整个生育期一旦爆发稻瘟病, 就可能造成严重损失。在农业生产中, 由于少数高产品种大面积单一化种植, 在强大的定向选择压力下, 产生治病优势小种, 造成容易集中爆发。最迅速有效的方法就是利用农药防治, 但是长期使用会使病原菌产生抗药性和耐药性, 对土壤、水源等造成危害[2]。随着人类生活水平的提高, 对食品安全问题和环境的可持续发展问题越来越重视。目前, 利用作物的遗传多样性控制稻瘟病成了国内外研究的热点。

1 多样性防治稻瘟病机制

利用作物遗传多样性持续控制病害主要是利用生物多样性与生态平衡原理, 合理实施作物品种多样性的时空配置和种植, 增加农田遗传多样性的丰度, 改善农田微生态环境, 实现作物病害的持续控制, 促进农业的可持续发展[3]。多样性控制病害的机制可归结如下:一是稀释了亲和小种的菌源量;二是不同抗性植株起到物理屏障效应;三是多样性布局模式诱导抗性的产生;四是改变田间小气候等[4,5]。

2 多样性防治稻瘟病方法

2.1 品种轮换

通过在时间上顺序或轮流栽培抗病品种来实现农田系统的多样化, 有利于切断稻瘟病菌小种的定向选择和发展。利用携带不同抗病基因的新抗病品种替换原有品种来抑制稻瘟病菌优势小种的发展。1994年, 云南省泸西县开始大面积种植楚粳12号, 4 a后, 稻瘟病菌生理小种ZE1成为优势小种;1999年, 利用抗生理小种ZE1的水稻品种合系41更换了楚粳12号, 当年该县稻瘟病的控制效果达到了83.2%[6]。实验证明, 品种轮换的方法可以有效地控制稻瘟病的发生, 但要掌握病菌生理小种的变化趋势, 在原有水稻品种抗性丧失前选育新的抗病品种来替换。

2.2 空间上的多样化布局

多样化布局就是通过增加田间作物品种的多样性, 减小对病原菌的选择压力, 维持病原菌群体的多样性和稳定性, 减缓优势致病群体的形成, 达到维持病害的目的。主要方法有多系品种、基因聚合品种、多基因型种群品种、混合间栽和多样化合理布局。

2.2.1 多系品种

多系品种是将农艺性状近似的且具有不同专化抗性的品种组合。在种植多系品种的田间调查结果显示, 没有发现稻瘟菌超级小种。这是由于抗病品种抑制了致病菌的扩散和非致病菌对致病菌的生存竞争引发了抑制作用的机制, 有效改变了田间稻瘟病菌的群体结构[7]。虽然该品种从育种到推广花费的时间较长, 但现在的使用范围很小。

2.2.2 基因聚合品种

基因聚合品种就是在一个品种中包含2个或2个以上优质基因, 通过多基因的表达, 引起生物体性状可遗传的优势而具有特意目标性状的新品种。近年来, 基因聚合品种的研究已经取得了不错的成绩。但育成的基因聚合品种还没有在生产商中大面积推广, 多数仍在实验阶段。利用该种方法育成高产、稳产、抗逆性强的品种还需进一步研究。

2.2.3 多基因型种群

多基因型种群品种是由多个类似表型的单基因型品种或品系组成。就是通过MAGIC杂交等技术创造大量稳定或者可精确繁殖的不同基因型重组体, 形成基础群体, 再根据基础群体中各个基因型的表现型, 充分利用多因一效和复等位基因, 通过基因型互补克服不良连锁, 选择表现型稳定一致、符合特定商品目标和品种“四性”目标, 而基因型不同的个体, 按照比例搭配成多基因型种群, 并进行种群的精确繁殖和生产, 提供商业化种子[8]。

2.2.4 混合间栽

多样性混合间栽则是主栽抗性好的品种, 间栽抗性较差的品种, 丰富小范围内的多样性程度。云南省用杂交稻籼优63和籼优22与两个优质糯稻感瘟品种黄壳糯和紫糯进行大面积混合间栽试验。结果显示, 试验田的间栽感病品种增产89%, 穗瘟严重度降低94%, 混合间栽不仅对稻瘟病具有良好的防效, 还可以提高感病品种的产量, 增加收入[9]。该方法目前已在很多地方推广实施。

2.2.5 多样化合理布局

多样化合理布局是通过增加田间作物品种的多样性, 减小对病原菌小种的定向选择压力, 维持病原菌群体的多样性和稳定性, 减缓优势致病群体的形成, 达到维持病害的目的。1998-2000年, 云南农业大学在云南省石屏县宝秀镇进行了品种合理布局控制稻瘟病的试验, 选用7个抗病性不同的品种, 以各农户的承包田为单位, 每户种植一个品种, 将7个品种随机种植在42 km2的区域内, 结果表明, 该区域的稻瘟病平均发病率连续3 a都控制在4.7 8%以内, 获得了良好的防治效果。

3 小结和展望

利用生物多样性控制稻瘟病能够有效提高作物群体的抗病性, 适当减慢病原生理小种的进化速度, 达到持续控病的效果。由于田间作物的多样性增加, 对于生物和非生物的逆境的缓冲能力增强。目前, 利用多样性控制稻瘟病最重要的问题就是搭配基因或品种的选择, 不但要满足品种抗性差异大的条件还要综合考虑品种生育期等其他性状。

摘要：当今, 农业集约化生产, 作物品种单一导致遗传基础狭窄, 病害大面积爆发的事件时有发生。为了保证食品安全和环境质量, 利用多样性防治稻瘟病成为目前研究的热点。基于此, 归纳了利用多样性控制稻瘟病方面的研究进展, 为多样性控病的深入研究提供参考。

关键词：水稻,稻瘟病,多样性防治

参考文献

[1] Ou S H.Pathogen Variability and Host Resistance in Rice Blast Disease.[J].Annual Review of Phyto–pathology, 1980, 18 (4) :167-187.

[2] 李永刚, 宋兴舜, 马凤鸣, 等.水稻稻瘟病拮抗菌L1鉴定及抑菌特性的初步研究[J].微生物学通报, 2008, 35 (6) :898-902.

[3] You Yong Z, Hai Ru C, Jing Hua F, et al.Genetic Diversity and Disease Control in Rice[J].Nature, 2000, 406 (4) .

[4] Y Z, H C, J F, et al.Genetic Diversity and Disease Control in Rice[J].Nature, 2000, 406 (4) .

[5] 刘二明, 朱有勇, 刘新民, 等.丘陵区水稻品种多样性混合间栽控制稻瘟病研究[J].作物研究, 2002, 16 (1) :7-10.

[6] 王云月, 范金祥, 赵建甲, 等.水稻品种布局和替换对稻瘟病流行控制示范试验[J].中国农业大学学报, 1998.

[7] 李运动.多系品种的育成及其意义[J].北方水稻, 1997 (4) :28-29.

[8] 徐超飞, 李华军, 李晓方.多基因型种群品种多集新3号的选育和相关问题说明[J].中国稻米, 2014, 20 (2) :71-73.

[9] 朱有勇, 孙雁, 王云月, 等.水稻品种多样性遗传分析与稻瘟病控制 (英文) [J].遗传学报, 2004, 31 (7) :707-716.