王春紅
根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,我國水稻產(chǎn)出大省是黑龍江、湖南和江西,均已超過2000萬噸。黑龍江2020年全省水稻產(chǎn)量為2896.15萬噸,2021年水稻產(chǎn)量則達到2913.7萬噸,同比增長了0.61%。而湖南水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯波動增長趨勢,2020年水稻產(chǎn)量2638.94萬噸,而2021年產(chǎn)量為2683.1萬噸,同比增長為1.67%。江西水稻產(chǎn)量整體呈現(xiàn)先上升后下降,2020年產(chǎn)量為2051.2萬噸,2021年則為2073.9萬噸。
在水稻作物種植過程中,常會出現(xiàn)較為嚴重的病蟲害,其中最為嚴重的典型水稻病害為抗稻瘟病,大幅度降低水稻產(chǎn)量,需要重點研究水稻抗稻瘟病免疫機制,并制定出科學有效的抗病育種策略。
以黑龍江省水稻種植為例,黑龍江省水稻種植面積超過400萬公頃,稻瘟病發(fā)病嚴重。其中,穗頸瘟發(fā)病比例為9%~10.3%,區(qū)域比例種植達到65%以上。該品種苗瘟9級、葉瘟7級、穗頸瘟9級,經(jīng)過近年來綜合抗病品種研究得出,長期種植單一品種,田間會存有大量對該品種致病性較強的菌源,促使侵染該品種的生理小種變?yōu)閮?yōu)勢小種或稻瘟病菌生理小種產(chǎn)生變異。稻瘟病可以發(fā)生在水稻生長的任何一段時期內(nèi),而且其發(fā)病部位較多,包括苗、節(jié)、葉和稻穗等諸多部分,會嚴重威脅水稻生長質(zhì)量和產(chǎn)量。因此,需要著重對水稻抗稻瘟病免疫機制的分析與研究。
首先,針對稻瘟病PTI防御機制進行仔細分析,其主要是由PRR蛋白進行精準識別,在準確識別PAMPs后,可有效激發(fā)其自身抗性,從而引發(fā)一系列反應(yīng)。PAMPs是屬于相對保守的病毒結(jié)構(gòu)分子,其中較為常見的主要包括細菌鞭毛蛋白與延伸因子。近年來,伴隨著現(xiàn)代科技的快速進步,水稻PTI信號機制也得到了完善,例如較為常見的flg22與flg22受體OsFLS2等,其中就涵蓋了內(nèi)部信號通路flg22屬于細菌毛蛋白中的一類,由于蛋白終端有22個氨基酸多肽,而這一肽段具有較強的抗菌性,flg22與其受體結(jié)合之后,可有效激活水稻抗稻瘟病水平。
其次,針對稻瘟病ETI防御機制的研究,這一防御機制主要可劃分為兩部分,包括稻瘟病抗性基因的克隆與R、Avr蛋白作為介質(zhì)的ETI激活機制。稻瘟病抗性基因克隆主要是指運用抗性基因和相對應(yīng)的無毒基因,依據(jù)兩種基因之間所存在的聯(lián)系進行 ETF防御機制的調(diào)整。研究表明,水稻中已經(jīng)包含110多個稻瘟病抗性基因,而能夠被應(yīng)用和報導的抗性基因已多達30個。對于已經(jīng)克隆的R基因和AVR基因來講,將Pi-ta與AVR-Pi-ta組合,可確保水稻抗稻瘟病免疫機制提升,從而降低發(fā)生稻瘟病的概率。
2.1 基因組合理選擇育種
依據(jù)對水稻基因組的分析,較為常用的技術(shù)措施在于全基因組SNP標記,采用全基因組SNP標記準確定位水稻內(nèi)部抗性基因,實現(xiàn)抗性基因的有效組合,從而提高水稻抗病性。
2.2 應(yīng)用靶基因調(diào)控技術(shù)應(yīng)用
靶基因調(diào)控技術(shù)主要涵蓋了兩個部分,包括TALEN與CRISPR技術(shù),其中TALEN技術(shù)是屬于較新的育種技術(shù),其機理為運用TAL效應(yīng)及識別因子進行靶基因的識別,識別過程中可實現(xiàn)水稻基因中非抗性因子的切割,適當提高水稻種子的抗性因子數(shù)量,從而提高水稻抗性。實際應(yīng)用中,其重點在于要確保育種環(huán)境的整潔以及育種溫度的精準控制,溫度過高會降低成活率,溫度過低則后期種植中水稻生長速度會明顯遲緩,從而降低產(chǎn)量。