人工培养基上稻曲病菌拟菌核诱导的初步研究

 稻曲病菌在水稻孕穗期侵染水稻小花,在水稻灌浆后期只在个别稻曲球上形成菌核。因此,稻曲病菌菌核分化与发育基因功能研究的相关试验难度较高。为了探究稻曲病菌在人工培养基上能否形成菌核,本文利用低温或杀菌剂环境对稻曲病菌进行了筛选。结果发现,在81个菌株中有13个在人工培养基上形成拟菌核组织,且它们可在低温处理时稳定地产生拟菌核组织。这些拟菌核组织在结构上与菌核类似,但体积较小且组织较为疏松,无法像菌核一样越冬和完成有性生殖。     

解淀粉芽胞杆菌Jt84防治水稻稻曲病田间应用技术研究

为了明确解淀粉芽胞杆菌Jt84防治水稻稻曲病田间应用技术,本文初步研究生防菌Jt84定殖规律以及不同喷施时期对水稻稻曲病的防效。结果显示：生防菌Jt84在水稻叶表能够有效定殖,7～16 d时,叶表定殖菌量维持在10⁴cfu/cm²,30 d仍可在水稻叶表检测到生防菌Jt84;生防菌Jt84防治水稻稻曲病的最佳防治时期为水稻叶枕平时期（旗叶与倒二叶的叶枕在同一处）,田间试验表明在此时期防治,当解淀粉芽胞杆菌Jt84使用量为200～400 mL/667 m²时,对水稻稻曲病防治效果为77.8%～89.5%。     

稻曲病菌成灾机制与防控技术研究进展

过去数十年来我国稻曲病的发生一直呈不断加重趋势,并逐渐由一个水稻次要病害发展成为一个水稻主要病害。最近不断强化的针对稻曲病成灾机制和防控技术的研究有了新发现和新观点。稻曲病菌主要侵染水稻花期的花丝等细胞壁相对疏松的组织,细胞外扩展。我国长江中下游地区稻曲病的加重与稻曲病菌菌核生成密切相关,菌核在其生活史中发挥了重要作用,可能是其主要的初侵染源。目前水稻孕穗初期使用杀菌剂是最为有效的稻曲病防控措施。未来对其生活史深入持续的研究是稻曲病发生流行中长期预测预警的重要前提。     

稻曲病菌有性生殖中光诱导基因的转录组分析

 稻曲病菌(Villosiclava virens)能够以菌核的形式安全越冬并在来年萌发产生子囊孢子,成为稻曲病菌的重要初侵染源;而菌核产生子实体的过程需要光的诱导。为了探索光诱导的分子机制,本文对不同光照处理条件下稻曲病菌菌核萌发过程的转录组学进行了比较分析。结果发现,与黑暗条件下菌核的萌发相比,光照处理后542个基因显著差异表达,其中上调359个,下调183个。GO富集分析发现,DEGs显著富集于糖基水解酶活性、细胞壁生物合成、氧化还原酶活性等。KEGG分析发现,DEGs显著富集于脂质代谢、氨基酸代谢、次生代谢产物合成等代谢通路。DEGs中子实体独有基因组氨酸激酶为光感受器,其响应光信号引起下游基因的表达,同时,与有性生殖过程相关的水通道蛋白和甲基转移酶蛋白编码基因表达活跃,共同调控了菌核萌发产生子实体过程。     

苯醚甲环唑与烯肟菌胺复配防治稻曲病

为筛选防治稻曲病的杀菌剂,本文测定了苯醚甲环唑、烯肟菌胺单剂以及不同比例的混配制剂对稻曲病菌的毒力和联合毒力,并选择具有增效作用的混配药剂进行了田间防效试验。结果表明:苯醚甲环唑和烯肟菌胺按9∶1混配对稻曲病菌的抑制作用最强,EC50为0.11μg/mL,共毒系数最大,达182.91,显示二者按该比例混配具有增效作用。选择该配比加工的复配制剂5%苯醚甲环唑·烯肟菌胺微乳剂进行田间药效试验,结果表明,喷雾量为有效剂量(下同)180g/hm~2时,其病穗防效达79.89%,病粒率防效达81.94%,高于5%烯肟菌胺水剂75g/hm~2和对照药剂2.5%井冈霉素·100亿枯草芽孢杆菌水剂112.5g·4.5×10~(13)/hm~2处理,与25%苯醚甲环唑乳油和对照药剂300g/L苯醚甲环唑·丙环唑乳油均无显著差异。分析认为,5%苯醚甲环唑·烯肟菌胺ME可望作为稻曲病防治药剂进行示范和验证试验。     

稻曲菌交配型初探

 稻曲菌（有性态：Villosiclava virens;无性态：Ustilaginoidea virens）有性繁殖产生的子囊孢子是水稻稻曲病可能的初侵染源之一,交配型基因座对真菌有性繁殖中的性别控制起着决定性作用。为进一步揭示稻曲菌的有性繁殖方式,本研究首次克隆了稻曲菌交配型基因mat1-1-1的α-结构域（α-domain）相应核苷酸序列,发现其与麦角菌科真菌Cordyceps militaris、Cor. bassiana和Claviceps purpurea的mat1-1-1基因中α-结构域相应核苷酸序列同源性分别为61%、63%和68%;根据mat1-1-1和mat1-2-1部分基因序列设计特异性引物,并使用PCR方法检测了来源于3个异源子座的240个子囊孢子单孢菌株和50个田间菌株的交配型基因,结果显示稻曲菌mat1-1-1和mat1-2-1基因分别存在于不同菌株中;将具有相同或不同交配型基因的菌株配对接种,发现菌核通常产生在mat1-1-1和mat1-2-1基因型菌株配对接种产生的稻曲球上,其中大部分菌核可萌发产生子座,而菌株单独接种或具有相同交配型基因的菌株配对接种水稻后多数不能形成菌核;根据以上结果初步推断稻曲菌为异宗配合真菌。     

稻曲病菌拮抗菌的筛选及拮抗活性测定

从对稻曲病菌具有拮抗能力的18株芽孢杆菌中选出拮抗作用较强的2个菌株A1、H-51,分别对稻曲病菌进行抑菌率、致畸性、孢子萌发影响以及对水稻促生性试验。结果表明,拮抗菌2个菌株的发酵液对稻曲病菌最大抑制率分别为67.66％和62.87％,对病菌分生孢子的萌发抑制率分别为77.37％和59.74％,但对水稻促生作用不明显。     

核盘菌菌核围微生物群落分析及其对盾壳霉重寄生的影响

 重寄生真菌盾壳霉(Coniothyrium minitans)是核盘菌的一种生防菌,它通过寄生核盘菌菌核,减少初侵染来源,从而达到防病效果。但在田间自然土壤中,核盘菌菌核围微生物对盾壳霉寄生菌核的影响还不清楚。本研究对核盘菌菌核围微生物进行了分离鉴定,并评估了菌核围细菌对盾壳霉重寄生的影响。结果表明,不同取样时间和不同深度的核盘菌菌核围土壤中,均存在可培养微生物富集的“菌核围效应”,即菌核围土壤中可培养细菌数量和真菌数量均高于非菌核围土壤。从菌核围土壤中共分离获得了253株细菌和180株真菌,并对其中的代表菌株进行了分子鉴定,发现假单胞菌属(Pseudomonas)和芽胞杆菌属(Bacillus)是菌核围细菌的优势种群,青霉属(Penicillium)是菌核围真菌的优势种群。通过平板对峙,从菌核围细菌中筛选到25个菌株对核盘菌有拮抗活性,22个菌株对盾壳霉具有拮抗活性。砂皿寄生菌核试验证实,7株菌核围细菌对盾壳霉寄生菌核有显著的抑制作用。核盘菌菌核围细菌对盾壳霉重寄生的抑制作用,可能是导致盾壳霉田间生防效果不稳定的原因之一。     

稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8的特性分析

 有性生殖在真菌的生活史和进化过程中具有重要作用,而交配型基因是控制有性生殖的关键因子。前期研究发现稻曲病菌(Villosiclava virens)MAT1-2型菌株中包含MAT1-2-1和MAT1-2-8两个交配型基因,但是它们如何调控稻曲病菌有性生殖依然不清楚。本文研究了它们在不同侵染和生长发育时期的表达模式和编码的蛋白结构特性。研究表明MAT1-2-1在侵染不同阶段一直下调表达;而MAT1-2-8在侵染早期(5 dpi)上调表达,在侵染后期下调表达。与营养菌丝阶段比较,MAT1-2-1和MAT1-2-8在有性发育过程菌核形成、菌核萌发、子座原基形成和子座成熟4个阶段的表达量都是下降的,在菌核形成阶段表达量最低。生物信息学分析显示MAT1-2-1和MAT1-2-8具有磷酸化位点,为非分泌蛋白,无明显的跨膜结构域。蛋白同源比对分析表明MAT1-2-1与香柱菌(Epichloë typhina)的MAT1-2-1同源性最高,而MAT1-2-8与绿僵菌(Metarhizium)的MBR_08192蛋白同源性最高。进一步研究发现MAT1-2-1和MAT1-2-8能够互作,并分别主要定位在细胞核和细胞基质中。通过质谱技术鉴定到MAT1-2-1的一些候选互作蛋白,如假定Ran交换因子Prp20/Pim1(KDB12229.1)、假定rRNA处理蛋白Ebp2(KDB12923.1)及组蛋白H1(KDB12711.1)等。因此,以上结果为研究稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8调控有性生殖的生物学功能奠定了基础。     

3种药剂防治水稻纹枯病、稻曲病和稻瘟病田间药效试验

采用田间药效试验方法,比较3种药剂对水稻纹枯病、稻曲病、稻瘟病的防治效果。结果表明:3种药剂对水稻纹枯病、稻曲病、稻瘟病都有一定防效。其中75%肟菌戊唑醇水分散粒剂225 g/hm2对水稻纹枯病、稻瘟病防效最好,防效分别为85.74%、85.19%;43%戊唑醇悬浮剂225 mL/hm2对稻曲病的防治效果最好,防效为88.25%。综合防治效果表明,75%肟菌戊唑醇水分散粒剂150～225 g/hm2对水稻纹枯病、稻曲病、稻瘟病的防效最好,43%戊唑醇悬浮剂225 mL/hm2对稻曲病和纹枯病防治效果较好,在实际生产上可广泛应用。     

The role of <Emphasis Type="Italic">Ustilaginoidea virens</Emphasis> sclerotia in increasing incidence of rice false smut disease in the subtropical zone in China

Rice false smut is heavily and increasingly occurring in subtropical zones in China in the past decades. The pathogen of the disease, Ustilaginoidea virens, can produce both chlamydospores and sclerotia, and the sclerotia seem to form frequently in temperate or high-altitude regions in China. Which of these structures play a dominant role in the pathogen’s life cycle in subtropical zones remains unclear. Here we found that Ustilaginoidea virens could produce a great number of sclerotia in subtropical zones and the maximal number of sclerotia could reach to 2.25 million per hectare. In the year with relatively low autumn temperatures, the disease severity and sclerotia numbers of U. virens increased significantly. Although there was a few sclerotia in subtropical zones capable of overwintering successfully, one individual sclerotium could produce large numbers of ascospores. In the rice-growing paddy field, the ascospores could be trapped in both temperate and subtropical zones in May–September, when rice was at the booting stage, the critical infection period of rice false smut. This suggested that the sclerotia of rice false smut in subtropical zone played an important role in the life cycle of Ustilaginoidea virens and acted as the primary inoculum. Experiments in the laboratory showed that mature sclerotia of rice false smut remained dormant for about 2–5 months, and that light was essential for fruiting body differentiation. As with ergot, the fruiting bodies of Ustilaginoidea virens secreted sticky droplets on the stromata that prevented the ascospores from dispersing into the air, implying that the transfer of ascospores of Ustilaginoidea virens to rice plants in paddy field needed an intermediary vector.     

稻曲病的接种技术研究

 探索在田间条件下进行稻曲病的人工接种技术。通过比较3种接种体发现,上年保存于-20℃的厚垣孢子不能引起发病;用PS液体培养获得的薄壁分生孢子可引起发病,孢子浓度越高引起病穗率越高;菌丝片段-分生孢子混合液接种发病最严重。病原菌的培养菌龄对接种效果有影响。在水稻的3个时期接种,以抽穗破口前6~9d的效果最好。在一天的3个时段接种,以下午4~6时的病情最重。在接种液里添加马铃薯煮汁可显著提高接种发病率。本文的接种技术能高效引发稻曲病,最高穗发病率100%,最大病情指数93.96,最多穗病粒数110粒。该接种技术可鉴别出品种抗病性的差异。     

水稻穗部农艺性状与稻曲病抗性的相关性分析

 人工接种试验和田间多年自然发病调查发现,目前生产上应用的水稻品种均感稻曲病;但在自然条件下,不同水稻品种稻曲病的发生程度存在较大差异,可以人为的分为多病粒高感品种和寡病粒相对抗病的品种。为了探究水稻穗部性状与其病害抗性间的关系,本文对孕穗期不同阶段的不同水稻品种的穗部性状进行了比较分析。结果发现表型为多病粒的高感多病粒品种与表型为寡病粒的相对抗病的品种之间在穗子大小、小花密度、穗鞘闭合程度和密封性、旗叶面积等方面均存在明显差异,寡病粒相对抗病的水稻品种穗鞘闭合程度优于高感多病粒品种。     

稻曲病气象适宜度等级精细化预报技术

为了有效提高对水稻气象型病害的防控能力,并提出有针对性的生产管理措施和建议,本文基于构建的综合稻曲病指数及相应划分的气象适宜度等级,利用历史气象资料、水稻生育期资料以及两套精细化预报产品,针对2015年和2017年稻曲病典型发生年份,结合病害监测时段中易于病菌入侵和流行的气象条件,选择病害起报时间,分别给出了基于欧洲中期天气预报中心细网格预报产品和江苏省气象局精细化预报产品的稻曲病流行气象适宜度等级预测结果。通过稻曲病大田调查资料的检验,发现提前7d给出稻曲病发生气象适宜度等级的预测结果与全省实际稻曲病发病趋势和程度基本相符,实现了对水稻稻曲病监测和预警的及时性、连续性和动态性。     

A refined inoculation method to evaluate false smut resistance in rice

False smut, caused by Ustilaginoidea virens, is a serious disease of rice worldwide. To evaluate false smut resistance in rice, we developed a method combining the cultivation of the main culm of rice plants in the greenhouse and rapid preparation of a conidial suspension to inject into the leaf sheath. The method was used to evaluate false smut resistance in 18 varieties/lines of rice. For comparison, field trials were also carried out in 2007 and 2008. The results indicated that the greenhouse method was more reproducible than field trials: commercial varieties tested were resistant; almost all the forage varieties were highly susceptible; and blast-resistant varieties/lines were mostly resistant to false smut. Thus, this inoculation method will be useful for determining the level of false smut resistance in rice and for breeding resistant varieties.     

Effect of calcined lime (CaO) on chlamydospores of the rice false smut pathogen,Villosiclava virens,and their root attachment and infection

Rice false smut caused by Villosiclava virens is a devastating disease. The smut balls contain chlamydospores, which fall onto paddy soils to become the primary inoculum. After transplanting, the chlamydospores subsequently germinate and infect rice roots. The application of a CaO-containing fertilizer to paddy soils can inhibit the development of rice false smut disease; however, the underlying mechanism is unknown. In this study, we evaluated the suppression of chlamydospore behaviour due to CaO. Specifically, we clarified the effects of the following on chlamydospore morphology and germination: (a) pH, (b) calcium (Ca) concentration, (c) Ca concentration (pH adjusted to 6.5), and (d) CaO-added soil solution. Germination was suppressed at pH 4 and 10, in contrast with the normal germination at pH 6, 7, and 8. Treatments with more than 10 mg/L Ca melted the outer layer of chlamydospores and suppressed germination regardless of whether the pH was adjusted to 6.5. A saturated CaO solution induced bursting of chlamydospores. Suppressed germination and a melted outer chlamydospore layer were also observed, even though the soil buffering effect initially prevented the CaO-mediated pH increase. Furthermore, the chlamydospores within 15 mm from the CaO small lump exhibited suppressed germination in soil. In addition, there was no effect of CaO treatment on chlamydospore attachment to rice roots and hyphal invasion of rice roots in in vitro inoculation tests. These results suggest that Ca concentration is an important factor for inhibiting the occurrence of rice false smut disease.     

植保无人飞机喷施30%苯甲·丙环唑微乳剂防治水稻主要病害

为了探究植保无人飞机喷施30%苯甲·丙环唑微乳剂对稻瘟病、纹枯病和稻曲病的田间防治效果,以及对水稻生长的影响,为植保无人飞机施药的推广提供科学依据,在水稻分蘖末期和破口期采用植保无人飞机进行药剂喷施防治水稻主要病害试验。结果表明:在减量25%的情况下,植保无人飞机喷施30%苯甲·丙环唑微乳剂对纹枯病病株和病情指数的防治效果分别为71.33%和82.72%,对稻瘟病病穗和病情指数的防治效果分别为76.36%和80.41%,对稻曲病病穗和病情指数的防治效果分别为71.11%和79.25%。该施药方式对水稻中后期主要病害防治效果均优于对照药剂和人工施药的防治效果。     

稻田轮作对水稻病、虫、草害的影响

目前南方大部分稻田采用连作耕作制度,并且滥用农药现象严重,这对农田生态环境造成极其不利的影响。为探讨稻田轮作对减轻稻田病、虫、草害的生态作用,本试验以长期水稻连作为对照,根据14年田间定位试验,详细研究了稻田轮作对水稻病、虫、草害的影响。结果表明,稻田轮作在一定程度上能减轻稻田水稻的病虫草害。稻田轮作处理的早稻纹枯病发病率平均比连作处理低10%,病情指数低0.4%;晚稻纹枯病的病株率平均比连作处理低17.7%,病情指数低13.3%。轮作处理的早晚稻稻曲病的病株率和病情指数也都低于连作处理。轮作处理所受虫害比连作处理要轻,轮作稻纵卷叶螟造成的白叶率和二化螟造成的白叶率明显低于连作。轮作处理的杂草生长情况比连作处理弱。