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稻曲病菌侵染水稻的行为研究

胡茂林  
【摘要】:水稻稻曲病是由稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)引起的水稻穗部病害,在全世界不同稻作区均有发生,并在近年呈加重趋势。稻曲病的发生与流行、病菌遗传多样性、病菌毒素等内容是国内外学者研究的重点。然而,由于稻曲病菌独特的生物学特性,其侵染水稻的行为研究相对较少,在病害的初侵染来源、病菌侵染过程等方面仍存在争议。据此,本文针对上述相关问题进行了探究,研究结果如下: 1)稻曲病菌对水稻种子萌发及秧苗生长的影响 采用水琼脂法和沙培法对水稻种子分别进行稻曲病菌厚垣孢子、分生孢子和菌丝体拌种以及病菌培养滤液浸种处理,结果表明,厚垣孢子拌种对水稻种子的发芽和苗期生长影响最大,且随着厚垣孢子浓度提高其抑制作用增强;分生孢子及菌丝拌种对水稻种子发芽及苗期生长没有显著影响;除病菌培养滤液10倍稀释液浸种处理12h对晚籼98、港育129两个品种的发芽和生长均具有促进作用外,其它处理对种子发芽及苗期生长没有显著影响。 2)种子寄藏稻曲病菌的检测方法 设计并筛选了针对稻曲病菌的两对特异性引物UV-F3/UV-R3、UV279-F/UV693-R,其中引物UV279-F/UV693-R特异性强,检测灵敏度达25pg/μL病菌DNA样品;利用这对引物对人工模拟接种的种子表面及内部带菌进行检测,建立了稳定、灵敏、快速的水稻种子携带稻曲病菌分子检测方法;运用该方法检测了我国不同来源地74份水稻种子样品,结果表明种子外部和内部稻曲病菌检出率分别为39.2%和13.5%。 3)人工条件下稻曲病菌穗部接种致病体系 在温室条件下,以菌丝-分生孢子混合液作为接种体,分生孢子浓度为2×106个/mL,接种量为1-2mL,于水稻破口前4-8d注射接种稻穗中部;接种期温室温度为25~36℃,湿度保持在90%,接种后保持该温湿度条件5-7d,能使接种植株稳定发病。病情调查结果显示,在供试的EGFP-P3、 P3、ZJ0202, LN-201-1、LN-DG-5、LZ-09-1-1、09W-4共7个稻曲病菌菌株中,EGFP-P3及其野生菌株P3的致病力最强;水稻品种晚籼98和甬优9号可作为高感材料用于后续试验。 4)水稻穗期稻曲病菌的侵染过程 在稻穗部接种后第12h、24h、36h、84h、134h、168h、192h、216h分别取样,利用激光共聚焦显微镜观察穗部结果显示,接种24h后稻曲病菌即可侵入小穗内部,侵染率为10%;接种后第168h侵染率值达到最大,为86.7%;穗部侵染过程观察显示,菌丝侵入小穗内部后,最初定殖在花丝基部,由花丝基部逐步蔓延至花药间隙及雌蕊外围,至花药顶端后迅速扩展包裹整个小穗内部,逐步膨大、突破颖壳并形成稻曲球。 5)稻曲病菌侵染对水稻小穗结构及活性氧产生的影响 研究表明,稻曲病菌侵染会导致水稻花粉粒畸形、雌蕊发育受抑制、小穗无法正常扬花授粉,抑制谷粒的正常形成,造成稻曲球及白色秕粒产生。受侵染小穗的H2O2含量均高于对照,其中处于突破颖壳期的受侵染小穗H2O2含量是对照的7倍;形成白色秕粒的小穗H2O2含量最高,是对照的11倍;二氨基联苯胺染色显示,形成稻曲球的小穗中,在受侵染小穗的花药基部、花药顶端、浆片等部位颜色变深,形成H2O2富集区;形成白色秕粒的小穗中,H2O2富集的特征更为明显,富集区域与病菌在小穗内的侵染途径密切相关。 本研究同时实施了稻曲病菌不同菌体拌种及土壤接菌播种试验,于水稻不同生育期取样进行激光共聚焦显微观察、成熟期症状调查及分子检测分析,试验结果暂不能支持“种子或土壤带菌可以作为稻曲病初侵染来源”的假设。


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