种植抗病品种一直是防控水稻白叶枯病(bacterial blight,BB)最有效的措施.近年来,白叶枯病在我国多地呈现"老病新发"态势.为查明近期白叶枯病成灾的原因,2019-2021年间,在南方8省(海南、云南、广西、广东、福建、湖南、浙江和江苏)病害重发生田块采集叶片,分离获得野生白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo).通过对主效毒性因子基因型tale(transcription activator-like effectors)进行Southern杂交检测,将新分离的97株Xoo菌株划分为10个基因型,其中基因型V是优势种群代表.选取各基因型的代表菌株,剪叶接种携带主要抗病基因(R gene)的水稻(Oryza sativa)品种,毒力测试结果显示,Xa3和Xa4等传统抗病基因对田间大部分菌株已经丧失抗性,Xa7和Xa23等优异抗病基因对白叶枯病仍具有广谱抗性.研究结果表明,近期"老病新发"的主要原因可能是水稻新品种选育过程中忽视了优异抗白叶枯病基因资源的引入,挖掘与利用优异抗病基因资源仍是防控白叶枯病最理想的途径.

[目的]明确转Bt基因抗虫水稻在病虫害胁迫下对Bt蛋白表达量的影响.[方法]以Bt水稻T1C-19(表达Cry1C蛋白)为研究对象,探究褐飞虱、白叶枯病等 6 种水稻常见病虫害胁迫下其体内Bt蛋白的表达量变化.[结果]褐飞虱取食引起T1C-19 水稻叶片中Bt蛋白含量降低,而黑尾叶蝉取食显著降低了T1C-19 水稻叶鞘中的Bt蛋白含量,白叶枯病侵染导致Bt水稻叶鞘中的Bt蛋白含量显著上升.二化螟、水稻普通矮缩病、稻瘟病的胁迫对转基因水稻T1C-19 叶片和叶鞘中的Bt蛋白含量均无显著影响.[结论]病虫害胁迫因种类不同对Bt水稻中Bt蛋白表达量的影响有所不同.这将为Bt水稻的抗虫效果评价提供数据基础,同时为Bt水稻病虫害综合治理提供科学依据.

水稻是海南省最主要的粮食作物之一,然而海南耕地面积少、稻谷总产低,粮食自给压力大,培育优质高产抗逆水稻品种、提高水稻总产量是保障海南粮食安全的重要途径.本研究以2003-2021年期间通过海南省审定的水稻品种为材料,对产量、米质、抗性等农艺性状的年际间变化、品种分布频率以及性状间的相关性等进行分析,解析海南品种的基本特性.2003-2021年海南省审定水稻品种384个,品种类型主要为杂交籼稻品种,占71.3％;审定品种的区试和生试产量水平表明海南水稻单产水平不高;每穗粒数在110～160粒的中小穗型居多;稻瘟病抗性或白叶枯病抗性水平有待提高,双抗品种的占比不到0.5％;直链淀粉含量偏高,年际间呈现缓慢下降的趋势,达到食用籼稻品质一级～三级的水稻品种占比约为24％,米质水平整体上较一般.基于此,在海南水稻的产量提升、品种抗性和米质改善等方面,都需要种质的创新和突破,培育优良水稻新品种.另外,还可修订水稻品种审定的标准、加强水稻栽培研究和推广方面的力度等来促进海南水稻生产水平的提升.

通过液—液萃取、硅胶和凝胶柱层析法,从佛甲草(Sedum lineare)分离出一种可以抑制水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xoc)生长的单体化合物,经质谱分析,确定该化合物为没食子酸(gallic acid,GA).在30 mg·mL?1浓度下,GA能抑制一些植物病原细菌如桃细菌性穿孔病菌(X. campestris pv. pruni)、水稻细菌性条斑病菌(X. oryzae pv. oryzicola)、水稻白叶枯病菌(X. oryzae pv. oryzae)、柑橘溃疡病菌(X. axonopodis pv. citri)、大豆细菌性斑点病菌(Pseudomonas syringae pv. glycinea)、番茄细菌性斑点病菌(P. syringae pv. tomato)和胡萝卜软腐果胶杆菌(Pectobacterium carotovora subsp.carotovora)的生长;GA还对11种植物病原真菌如烟草疫霉(Phytophthora nicotianae)、指状青霉(Penicillium digitatum)、滇刺枣褐腐病菌(Streptobotrys strepto?thrix)、瓜果腐霉(Pythium aphanidermatum)、芒果拟盘多毛孢(Pestalotiopsis mangiferae)、新月弯孢霉(Curvularia lunata)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)、(Fusarium oxysporum f. sp. niverum)、西瓜专化型尖孢镰刀菌(F. oxysporum f. sp. nicotianae)、番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)和齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)的生长具有一定的抑制作用.在300 mg·mL?1浓度下,GA对水稻细菌性条斑病的田间防治效果达到64.62%.该研究结果表明没食子酸具有开发成为一种防治水稻细菌性条斑病的杀菌剂的潜力.

在自然环境中,植物与微生物及昆虫等其它生物紧密互作.病毒、细菌、真菌等病原微生物以及昆虫危害造成植物病虫害,严重制约农业生产 ;有益微生物则与植物和谐共存,促进植物生长.例如,水稻作为世界上最重要的粮食作物之一,在其生产过程中可能会遭受各种真菌(如稻瘟菌、纹枯菌、稻曲病菌)、细菌(如白叶枯、细条病菌)、病毒(如条纹叶枯、黑条矮缩)及稻飞虱等昆虫的危害,这些均是造成产量损失的最直接因素.一旦发生病虫害,农民只得喷洒大量农药,而这严重威胁到生态和食品的安全.

植物病原细菌 Ⅲ 型分泌系统(T3SS)在其毒性表达及与寄主互作中具有重要的功能.水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)hrp基因簇编码了T3SS装置,将毒性效应子蛋白分泌到水稻细胞内,抑制和破坏寄主免疫反应,或诱导感病基因表达,以达到成功侵染的目的.hrp基因表达受到严格调控,在模拟水稻内环境的贫瘠营养培养基中被诱导表达;hrp和效应子基因均受调控蛋白HrpG和HrpX的调控.此外,hrp基因还受到其它毒性调控网络重要因子的调控,包括双组分调控因子、转录调控因子、DNA/RNA结合蛋白、糖代谢和c-di-GMP信号因子.结合本实验室的研究结果,综述了Xoo T3SS表达调控及其致病机理的研究进展,以期为水稻细菌病害发生机理的解析及其有效防控措施提供一些新见解、思路和途径.

[目的]水稻白叶枯病是一种严重危害水稻的细菌性病害,培育抗性品种是治理该病害的重要途径.因此,明确云南水稻材料对检疫性病害水稻白叶枯病的抗性,可以为该病害的防治与监测、水稻栽培的合理布局和良好抗性资源的获取提供依据.[方法]采用剪叶接种法测定云南稻区30个品种对7个不同致病型白叶枯病菌的抗性.[结果]在供试的30个云南水稻品种中,2个品种(玉粳16和JS42糯稻)对7个不同致病型菌株均表现为抗性;15个品种对7个致病型菌株均表现感病;对HEN11、SCYC-6、YN7、YN11、FUJ、YN241和PX099等7个致病型菌株表现抗性的水稻品种分别占26.67％、16.67％、23.33％、13.33％、6.67％、10.00％和20.00％.此外,区试材料的抗性比例高于主栽品种,地方稻未发现抗性品种.[结论]现在生产上的大部分水稻品种对优势致病型病原菌入侵的抵抗能力降低甚至丧失.针对云南地区的优势致病小种FUJ筛选得到2个抗性品种:玉粳16和JS42糯稻.

水稻白叶枯病是最重要的水稻细菌性病害,严重威胁水稻生产和粮食安全.培育和种植抗白叶枯病水稻新品种是控制该病害最经济、有效、环保的技术手段.W6023是本课题组早期通过普通野生稻与IR24杂交创制的抗病基因导入系,前期转录组测序结果显示,Pong2-1 (Os02g20780)和Pong11-1(Os11g14160)在感病亲本IR24中激活表达,在抗病导入系W6023中不表达.Pong2-1和Pong11-1是水稻中Pong类转座子最相似的两成员,DNA同源性超过90％,但转录本却存在明显差异.为研究Pong2-1和Pong11-1是否与IR24的感病性相关,本研究利用CRISPR/Cas9系统定点突变IR24的Pong2-1和Pong11-1位点,获得了多个突变株系,毒力测试结果显示Pong2-1和Pong11-1突变后IR24的抗性得到一定提高,创制出6个抗白叶枯病水稻材料.

选育和应用抗病品种是防治水稻细菌性病害最经济、有效的方法,抗性资源的筛选及利用是选育抗病品种的前提.本研究利用苗期喷雾法对中国59个水稻品种、318份国外稻种资源以及13个抗白叶枯病近等基因系进行了细菌性条斑病抗性评价.测定的59个中国水稻品种对测试的细菌性条斑病病原均表现出感病;在鉴定的318个国外稻种资源中,抗细菌性条斑病的材料有82个,其中高抗和抗的稻种资源有POPONG、IR63372-8、WEDA HEENATI、BALAYAN、GHARIBE等17份;在测试的13个抗白叶枯病近等基因系中,仅有IRBB5表现出抗细菌性条斑病,对白叶枯病抗谱较广的IRBB21、CBB23对测试的病菌表现出高感.应用SPSS统计软件,对82个抗细菌性条斑病的稻种资源和13个抗白叶枯病近等基因系的细菌性条斑病和白叶枯病的抗性相关性分析结果分别为r值0.103和P值0.358(＞0.05)、r值0.527和P值0.064(＞0.05),表明测试稻种对两病的抗性没表现出相关性.利用xa5基因功能标记,对79个抗细菌性条斑病资源进行了xa5基因检测,结果显示有30个品种含有xa5基因,其余49个不合xa5基因.本研究筛选出的49个抗性稻种资源对抗细菌性条斑病基因的挖掘以及品种的创制具有重要的价值.

本文研究了野生稻暗色有隔内生真菌稻镰状瓶霉与水稻的共生关系,通过根部接种DsRED荧光标记菌株,观察稻镰状瓶霉在水稻根系内的定殖,并对其抗白叶枯病特性进行调查,结果发现:经叶部接种白叶枯病菌后,对照组发病严重,病级集中在7级和9级,分别占比43.33％和34.67％,病情指数为79.26;相比之下,接种了稻镰状瓶霉的水稻植株发病较轻,叶片病斑面积小,并伴随零星黑色过敏性坏死斑出现,未发病植株占8％,72％的植株病级为1级,病情指数仅为15.26.稻镰状瓶霉对水稻白叶枯病的防治效果达到80.75％.稻镰状瓶霉的定殖能够引起叶片中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性极显著提高,分别是对照组的5.26、12.08和10.53倍;诱导PR1a和PR1b显著上调表达8.71和3.37倍,AOS、OsSAUR2和EL5基因显著下调表达0.28、0.57和0.65倍.利用野生稻内生真菌防控水稻白叶枯病,在国内外尚属首次,可为水稻白叶枯病的生物防治提供新途径.