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栽培稻經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期人為地定向選擇,遺傳基礎(chǔ)日益狹窄,許多優(yōu)良基因已經(jīng)被過(guò)濾掉了。野生稻作為栽培稻的近緣種,長(zhǎng)期生長(zhǎng)在惡劣的自然環(huán)境中,受到各種不利條件和逆境的自然選擇,其中必然含有許多優(yōu)良抗病種質(zhì)材料。國(guó)際水稻所的研究表明,從野生稻中尋找到抗病蟲(chóng)基因的機(jī)率比栽培稻高出約50倍,某些抗病基因僅在野生稻中發(fā)現(xiàn)。
水稻是我國(guó)的主要糧食作物,尤其在廣西,水稻播種面積占全區(qū)糧食播種面積的63%左右。因此,水稻產(chǎn)量的高低直接影響著全區(qū)的糧食安全問(wèn)題。而水稻在生長(zhǎng)過(guò)程中受到各種病蟲(chóng)害的威脅,嚴(yán)重的影響著水稻生產(chǎn)。
其中,白葉枯病是水稻生產(chǎn)上的三大病害之一,該病是由革蘭氏陰性菌黃單胞桿菌水稻變種(Xanthomonasoryzaepv.oryzae,Xoo)引起的,一般情況下,可使水稻減產(chǎn)20%——30%,嚴(yán)重時(shí)高達(dá)50%,甚至絕收。白葉枯病被認(rèn)為是亞洲水稻上破壞性最強(qiáng)的病害之一。
是我國(guó)南方稻區(qū)的主要病害,一直對(duì)廣西乃至全國(guó)的水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前,除了新疆、西藏和東北的北部以外,全國(guó)均有不同程度的發(fā)生。我國(guó)長(zhǎng)江以南(包括華南和云南)和江淮平原秈稻產(chǎn)區(qū)為白葉枯病的常發(fā)區(qū)。
目前,控制白葉枯病發(fā)生的策略主要有兩種:施用化學(xué)農(nóng)藥和培育抗病品種。化學(xué)農(nóng)藥的使用雖然在一定程度上控制了病害的發(fā)生,但長(zhǎng)期大量施用農(nóng)藥會(huì)使病菌產(chǎn)生抗藥性,導(dǎo)致病菌對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的敏感性降低,使得農(nóng)藥逐漸喪失藥效。而且,農(nóng)藥的過(guò)量使用將會(huì)污染環(huán)境,以及產(chǎn)生農(nóng)藥殘留問(wèn)題,殘留的有害物質(zhì)將會(huì)影響糧食的食用安全。
生產(chǎn)實(shí)踐已證明,利用水稻品種自身抗病性是最經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保的控制病害發(fā)生的途徑。因此,培育攜有抗白葉枯病基因的水稻品種是水稻育種研究、保障糧食安全的重要課題之一。篩選優(yōu)良抗病材料、鑒定并分離抗病基因則是培育水稻抗白葉枯病新品種的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
自二十世紀(jì)以來(lái),各國(guó)的育種學(xué)和遺傳學(xué)家就已經(jīng)開(kāi)展了抗白葉枯病水稻材料鑒定、遺傳分析和基因定位克隆等研究,已獲得了一批有價(jià)值的抗源材料。至今,國(guó)內(nèi)外已報(bào)道鑒定出約30多個(gè)水稻主效抗白葉枯病基因,編號(hào)已排至Xa32(t),有19個(gè)基因被定位在水稻不同的染色體上,其中顯性基因Xal、Xa3、Xa21、Xa23、Xa26、Xa27和隱形基因xa5、xal3已被克隆。
但由于抗譜狹窄或隱性遺傳特性等原因,大多數(shù)抗白葉枯病基因并未被用于育種實(shí)踐。目前,在我國(guó)水稻抗病品種中主要是由Xa3和Xa4基因提供白葉枯病抗性,這些抗病品種在生產(chǎn)上的應(yīng)用有效抑制了白葉枯病的爆發(fā),但由于大多數(shù)水稻抗病品種的抗白葉枯病遺傳基礎(chǔ)過(guò)于單一,極易被白葉枯病菌新突變類(lèi)型所突破。
白葉枯病菌新類(lèi)型的不斷出現(xiàn)將會(huì)很快克服現(xiàn)有的抗病基因的抗性,長(zhǎng)期的研究已表明,在水稻品種中導(dǎo)人不同遺傳背景的新抗性基因或聚合多個(gè)抗病基因?qū)⒖梢杂行ьA(yù)防病害的發(fā)生。因此,必須加快篩選新抗源材料和鑒定新抗病基因研究為水稻抗病育種服務(wù)。
因此,各水稻生產(chǎn)國(guó)都極為重視野生稻資源的鑒定、利用研究。本研究希望通過(guò)人工接種鑒定方法,從國(guó)家種質(zhì)南寧野生稻圃所保存的新收集的野生稻種質(zhì)資源中篩選到新的廣譜高抗白葉枯病種質(zhì)材料。從而為下一步采用常規(guī)技術(shù)和生物技術(shù)將抗病基因?qū)朐耘嗟局校瑯?gòu)建野生稻片段滲入系,為水稻抗病育種和水稻抗白葉枯病的分子機(jī)理研究提供物質(zhì)基礎(chǔ)和材料準(zhǔn)備。該研究的目的就是在國(guó)家野生稻圃新收集的野生稻種質(zhì)資源中鑒定篩選出廣譜的新抗源,為廣西糧食安全提供材料和技術(shù)保障。
1、材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料為來(lái)自廣西各地的普通野生稻和藥用野生稻,其中,普通野生稻1609份;藥用野生稻211份;對(duì)照水稻品種為金剛30號(hào),抗病對(duì)照IR26。參試菌系為4號(hào)、9號(hào),復(fù)鑒時(shí)增加使用1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)菌系。
1.2 鑒定方法
把鑒定材料種植在鑒定圃?xún)?nèi),在2011年6月下旬接種,接種后10d調(diào)查1次,持續(xù)到20d,感病對(duì)照品種病斑到90%——100%的時(shí)候,再調(diào)查1次,以后1次結(jié)果為準(zhǔn)。具體鑒定方法見(jiàn)《野生稻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》中8.1白葉枯病抗性的技術(shù)方法和標(biāo)準(zhǔn),并嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行多年度重復(fù)鑒定。
1.3 數(shù)據(jù)分析
綜合多年度的鑒定抗性數(shù)據(jù),按照野生稻種質(zhì)資源白葉枯病抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗性級(jí)別劃分,篩選出具有廣譜高抗的野生稻種質(zhì)。2結(jié)果與分析
2.1.4 號(hào)菌系抗性鑒定結(jié)果
鑒定時(shí)間是:在6月23——24日進(jìn)行接種,在7月4——5日和7月13——14日進(jìn)行2次鑒定數(shù)據(jù)采集,以最后1次數(shù)據(jù)為鑒定結(jié)果。統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表l。鑒定對(duì)照品種為金剛30號(hào),采集數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)照金剛30號(hào)的病斑90%——100%,為高感的9級(jí)水平。
從表l可以看到,參試的1820份野生稻中有16.59%的材料對(duì)4號(hào)菌系達(dá)到1級(jí)抗性,有29.73%的材料達(dá)到3級(jí)抗性。說(shuō)明野生稻種質(zhì)資源中擁有白葉枯病新抗源,但是本次參試的藥用野生稻沒(méi)有抗4號(hào)菌系的1級(jí)材料。
2.2.9 號(hào)菌系抗性鑒定結(jié)果
9號(hào)菌系的鑒定時(shí)間與4號(hào)菌系的鑒定時(shí)間相同,對(duì)照品種也是金剛30號(hào)。接種后,分別在7月4——5日和7月13——14日進(jìn)行2次鑒定數(shù)據(jù)采集,以最后1次數(shù)據(jù)為鑒定結(jié)果。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,普通野生稻有13.11%的材料高抗9號(hào)白葉枯病菌系;藥用野生稻有1.42%的材料高抗9號(hào)菌系。
再次證明野生稻種質(zhì)資源中存在高抗水稻白葉枯病抗源(見(jiàn)表2)。參試的1821份野生稻種質(zhì)資源中有11.75%的材料對(duì)9號(hào)菌系達(dá)到1級(jí)抗性,有47.23%的材料達(dá)到3級(jí)抗性。對(duì)照品種金剛30號(hào)的病斑90%——100%,達(dá)9級(jí)高感水平。