文献类型： 获奖成果

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获奖名称： 科学技术奖

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关键词： 水稻条纹叶枯病;成灾;技术;防控技术;机理;条纹叶枯病;稻条纹叶枯病;水;稻;叶;防控;枯病;水稻;叶枯病

第一完成单位： 江苏省农业科学院

获奖时间： 2007

摘要： 简要技术说明： 本项目是针对江苏省近年大面积发生流行的水稻条纹叶枯病开展灾变规律与综合控制技术的研究与推广。江苏省农科院植保所、江苏省植保站、南京农业大学水稻所等单位先后得到了江苏省十五重点攻关（BE-2001339）、江苏省政府专项、江苏省重大基础性研究项目（BK20030002）、江苏省重大攻关（BE20050301）、江苏省农业三项工程项目[sx（2005）034]、“十五”国家攻关粮食丰产工程（2004BA520A15-01）和国家自然科学基金（30300230）等多个课题的资助。经过七年多的努力，在该病传毒媒介灰飞虱暴发与条纹叶枯病流行规律、病原致病性变异、媒介与病毒互作关系等方面取得了重大进展。研究水稻耕作栽培制度与条纹叶枯病流行关系，研制了水稻条纹病毒（RSV）单克隆抗体和免疫检测试剂盒，建立了灰飞虱与条纹叶枯病测报调查办法，筛选出当前水稻主栽与区试品种中的优质抗病品种，明确灰飞虱秧田与水稻大田防治适期，建立了条纹叶枯病以“农业防治为基础，选用抗病品种为关键，控虫防病为重点”的综合控制技术措施。目前已发表研究论文40篇。在常熟等13个县（市、区）建立核心示范区，自2002年起，边研究、边在全省逐步示范推广，效益显著，尤其在2004-2006年病害特大流行发生年份，病害得到有效控制。灰飞虱带毒检测技术在江苏、上海、浙江、安徽、辽宁、河南等省也得到应用和推广，对当地条纹叶枯病的防治发挥了重要的指导作用，取得了显著经济效益、社会效益和生态效益。 成果主要创新点简述： 1.明确了病害的分布与危害，揭示了在当前新型耕作制度下水稻条纹叶枯病的发生规律和病害爆发成灾的原因，为病害预测预报及针对性防治提供理论依据。 上世纪90年代后期以来，水稻条纹叶枯病开始在江苏粳稻区流行为害，2000年开始呈大流行趋势，2004年在全省范围内爆发危害，发生严重田块可造成绝产。本项目明确了第一代灰飞虱带毒成虫是病害的最初来源，二代灰飞虱带毒若虫和成虫在水稻田传播病毒，导致病害扩散蔓延。由一代灰飞虱成虫集中传毒引起田间出现第一次发病高峰，由二代灰飞虱若虫在田间连续传毒引致病株积累构成大田明显可见的第二发病高峰。其中第二发病高峰危害一般大于第一高峰，其发病株数占重病田总病株数的80﹪以上，为田间病害损失的主要来源。确定了水稻品种在秧苗期至拔节前为高感病时期，孕穗前为中等感病期，而抽穗期为低感病或抗病期。明确了大面积感病粳稻品种的种植，在大量介体灰飞虱存在的情况下，介体迁移扩散高峰与水稻感病生育期相吻合是造成水稻条纹叶枯病爆发成灾的根本原因。明确了小麦是RSV和灰飞虱的主要越冬寄主，而且还首次报道了条纹叶枯病在小麦上的发生和为害。 2.首次研制成功非实验室条件下采用的“灰飞虱带毒免疫检测试剂盒”。 通过免疫测定、PCR和分子杂交等方法比较，建立适合大量群体单头灰飞虱带毒单克隆抗体检测技术。研制了RSV的特异性单克隆抗体，建立了针对RSV的多种免疫学检测方法（专利申请已进入实审）。对以RSV单克隆抗体为基础建立的斑点免疫检测方法进行简化和摸索，建成并开发了病毒免疫检测试剂盒。以自主研发的试剂盒对介体的检测技术为主要内容开展了4期灰飞虱带毒检测技术培训班及多人来实验室进修培训（120人次），将灰飞虱带毒检测技术先后推广至江苏省40多个县市级基层农技推广部门以及上海、浙江、安徽、辽宁、河南等省水稻条纹叶枯病发生区，这在国内系首创，根据文献检索，国外也未见相关试剂盒应用的报道；在基层推广单位推广面如此之大，在植物病原检测史上也是前所未有的。通过基层单位田间各代次灰飞虱虫量及带毒率对当地当年水稻条纹叶枯病发生情况进行预测预报，有效地提高条纹叶枯病监测准确率和防治水平，降低农药的盲目使用，取得了很好的经济效益、社会效益和生态效益。在指导当地的病害预测预报和防治的同时，也对介体的带毒率进行了有效的监测，这对病原致病性变异、病害爆发原因研究均有重要意义。 3.首次明确了灰飞虱与RSV互作中存在不同亲和性程度以及灰飞虱体内带毒的超微结构研究，进一步提供了经卵传毒的直接证据。从介体－病毒亲和性互作关系以及病毒在灰飞虱体内卵传特性研究来阐明水稻条纹叶枯病成灾机理。 对我国不同来源的灰飞虱进行4-12代次跟踪带毒率筛选和鉴定，有效划分出介体对病毒的高亲和性、中亲和性、低亲和性和非亲和性四种互作关系类型，这是国际上首次对灰飞虱与RSV互作关系进行详细研究并进行明确分类。灰飞虱四种类型的划分，可以对水稻条纹叶枯病流行的“暴发性、迁移性、间隙性”的特点进行合理解释。超薄切片电镜观察表明在灰飞虱卵巢周围滤泡细胞中聚积了许多形状各异的RSV内含体，这些内含体电子密度高，横切面呈砂粒状结构，纵切面呈平行排列的丝状结构。通过免疫电镜观察到在卵壳片层上分布有大量特异性标记的金颗粒，在消化道的中肠细胞、卵细胞中也散布着特异性标记的金颗粒，卵壳是由滤泡细胞分泌的卵壳蛋白堆积而成，因此卵壳中的RSV来自于滤泡细胞，推测滤泡细胞中的RSV会随着滤泡细胞向卵细胞分泌营养物质时进入卵细胞，从而进一步阐明了灰飞虱传递RSV至下一代的卵传机制。 4.明确了RSV致病力的分化，从RSV的CP、SP、NS2、NS3四个基因分析了灰飞虱携带的RSV的遗传多样性，从病毒与寄主协同进化角度阐明了水稻条纹叶枯病成灾机理。 利用36个粳稻品种对来自江苏、云南、河北、山东等地的22个RSV分离物进行致病性测定，将参试分离物划分为高毒、偏高毒、中毒、偏低毒、低毒（HV、SH、MV、SL、LV）5个致病类型，致病力强弱顺序为HV＞SH＞MV＞SL＞LV；根据试验结果筛选出11个具有鉴别能力的水稻品种，可对RSV分离物进行致病型鉴定。测定了RSV基因组的cDNA序列，分析各分离物的同源性为98﹪以上，差异较大的分离物也主要是地缘的相对隔离和相距较远。研究发现一些抗病品种对不同病毒分离物的表现不一致，对有些病毒分离物表现为中抗～中感类型，但当接种量加大时则可转为感病类型。由此提示在应用抗病品种防治水稻条纹叶枯病时应选用高抗类型的品种，在灰飞虱超量发生的情况下需及时做好治虫控病工作，并实时监测当地RSV致病型的变化，警惕品种抗性的丧失。RSV的CP、SP、NS2、NS3等4个基因的片段均为全长，都编码了各自蛋白的氨基酸，与已报道的其它RSV分离物同源性比较发现，灰飞虱携带的RSV的4个基因分子变异较小，4个基因核苷酸和氨基酸序列同源性都较高，分别高达97.87﹪和96.19﹪以上。根据21个分离物的4个基因的序列的聚类分析，将在来自云南的分离物基本归为一组，来自其它地区的归为另一组。不同病毒分离物间4个基因比较发现其变异较为稳定，与地域和时间之间没有明显的相关性，并且4个基因的变异多为碱基替换，大部分为无义突变。以代表分离物的4个基因表达蛋白与纤细病毒属其它5种病毒表达蛋白的氨基酸序列进行同源性比较，结果表明RSV与（MSpV）亲缘关系最近，而与RGSV亲缘关系最远。 5.建立了水稻品种抗条纹叶枯病的鉴定方法和标准，对江苏省主栽及主要后备水稻品种、太湖流域水稻资源进行了抗性鉴定，明确了部分品种的抗性类型和抗性机制，并育成高抗水稻条纹叶枯病品种3个。 通过大田群体自然接种鉴定、网罩群体接虫鉴定和室内单品种接虫抗性鉴定试验，明确鉴定过程的各项指标和标准，建立了适用的水稻品种抗性鉴定方法（正在申报国家标准）。根据对720个品种的抗性评价，明确了一般情况下水稻不同品种类型抗病性强弱的顺序依次为：籼杂＞中粳＞糯稻＞晚粳。鉴定为高抗粳稻品种有盐稻8号、镇稻88、镇稻99、徐稻3号、扬粳9538，淮优粳及盐粳系列的多个品种。筛选到高抗条纹叶枯病的水稻品种和基因资源68份，其中IR36、Kasalath、窄叶青8号、道人桥、DV85等，既高抗条纹病毒又抗介体灰飞虱，IR24对条纹病毒和介体灰飞虱仅表现中等抗性，而爱知97和Kenta Nakan表现仅对条纹病毒的抗性。2003年育成盐稻8号，在病区推广面积已超过1500万亩；宁粳42和连粳4号，2006年通过江苏审定，这3个品种都获得了品种权保护。 6.定位了水稻条纹叶枯病抗性基因，获得与抗性基因Stvbi紧密连锁的标记，并进行育种利用。 （1）利用已有的Asominori/IR24、Kinmaze/DV85、热研2号/IR36重组自交系群体、Kasalath/日本晴回交重组自交系群体、以及衍生于Asominori/IR24、9311/培矮64的染色体片段置换系，检测抗条纹叶枯病和灰飞虱的基因座位，在第11染色体上筛选到可供育种利用的SSR标记BJ11-8，已利用该标记对抗条纹叶枯病育种群体进行分子标记的辅助选择，获得良好的选择效果。 （2）利用衍生于Asominori/IR24的RIL和CSSL群体，在第3染色体标记区间C361～XNpb51还检测到控制条纹叶枯病抗性的QTL；发现不同研究者利用不同群体均在相同的染色体区域检测到一些与刺吸类害虫抗性相关的基因（或QTL），暗示了第3染色体标记C361附近区域，分布着水稻抗刺吸类害虫的基因簇，据此认为该QTL是一个新的能稳定表达的抗刺吸类害虫的QTL。 （3）利用高抗条纹叶枯病的优质水稻品种IR36、Kasalath、窄叶青8号、道人桥、DV85、爱知97、Kenta Nakan和IR36等作为抗源，与我省高产感病品种武育粳3号、武运粳7号等配组，通过杂交、回交和复交等多种杂交方式，进行条纹叶枯病抗性基因的转育。 （4）利用筛选到的与抗病基因紧密连锁的分子标记如BJ11-8等，进行了辅助选择育种，为进一步培育聚合多个抗条纹叶枯病基因位点的、具高效持久抗性的高产优质水稻新品种打下基础。 7.制定了灰飞虱与水稻条纹叶枯病测报调查办法，构建了水稻条纹叶枯病预测预报体系。 开展灰飞虱系统监测，明确了在新型耕作制度下，灰飞虱全年发生消长规律；通过灰飞虱带毒率、虫量与发病程度关系研究，明确三者间关系，为开展条纹叶枯病预测预报，提高测报准确率提供了依据。采用盘拍法调查麦田、稻田灰飞虱的发生量，明确防治适期为大面积麦田收获灰飞虱大量迁移或秧田虫量与灯下虫量急剧增加之时即成虫迁移高峰期，即为秧田防治适期；明确了灰飞虱的发育进度的推算和灰飞虱虫量消长规律以分析病害发生趋势的方法。同时建立稻田条纹叶枯病病害调查方法，制定了“水稻灰飞虱与条纹叶枯病测报办法”的国家标准（正在审批中），自2004年起在全省的应用覆盖面达90﹪。 8.优化了水稻条纹叶枯病综合防治技术措施，集成创新形成综合防控技术，为江苏粮食安全生产提供了保障。 根据灰飞虱传毒特点与条纹叶枯病发生规律，建立了以“农业防治为基础，选用抗病品种为关键，控虫防病为重点”的防病减灾的病害控制技术体系。并提出了“抗、避、断、治”四个字方针，即因地制宜种植抗（耐）病品种、适当推迟水稻播栽期避开灰飞虱迁移高峰期（结合旱育秧、机插秧、直播稻等栽培方式），关键时期科学使用化学农药防治灰飞虱，减少毒源，控制病害流行。首次提出高抗品种在全生育期不需针对条纹叶枯病进行化学防治的观点。经示范成效显著，不仅节省农本，而且优化了环境。该病防控集成技术在全省覆盖率达90﹪左右，实施以来，仅近3年累计推广面积达6230万亩次，累计挽回水稻产量损失近47.33亿公斤，累计产生总经济效益达40.9亿元，产生了显著的经济、社会和生态效益。 该项目目前已发表期刊学术论文40篇（其中SCI论文、核心期刊论文计27篇），论文集4册计172篇论文，出版专著2本；申报国家专利5项，已获得授权1项；在Genbank上登录病毒序列90条；申报国家行业标准2项，省标1项已获准；育成的抗病品种3个通过审定，均申请了品种权，其中1个已授权保护。 推广应用前景与措施： 1.本成果的特点决定其具有广阔的推广应用前景 （1）病害发生的重要性：水稻条纹叶枯病是一种由灰飞虱传毒的病毒病，俗称水稻的“癌症”，常常导致严重减产，甚至颗粒无收。近年来江苏省每年发生面积都在2000万亩以上，并有扩大趋势，重病田病株率在30﹪～100﹪，产量损失20﹪～30﹪，高的达80﹪～90﹪，是我省水稻生产的严重威胁。 （2）成果的系统性：本项研究涵盖了病毒与介体互作、病害发生新规律、病原分子生物学等与成灾机理有关的基础研究和应用基础研究，也包括了病毒介体带毒检测和预测预报、生态调控、品种抗性、化学防治、农业防治、防控技术的集成应用等应用研究，防控技术并不局限于某一单项技术，完整地体现了农业无公害生产、病虫害可持续控制的途径与方法，与病虫害综合治理的策略和技术高度兼容。 （3）技术的先进性和实用性：本项目的防治技术均有坚实的理论依据和较强的实用性、可操作性，简便易行；它符合可持续控害减灾技术体系，体现了技术层次与内涵，拓宽了预测预报和防治手段，提高了防治技术水平，符合当前世界上有害生物可持续控制的发展趋势，已推动综合防治技术的升级换代。 （4）研发的合作性：本项研究体现了产学研的有机结合，通过不同学科、领域的合作，使得成果得到进一步的充实和转化实施。既有理论体系，又有推广体系，成果的转化力度大、覆盖面高，这在国内其它病虫害防治技术成果转化中也不多见，特别是植物病毒病害的防治。 （5）实践证明有效性：水稻条纹叶枯病综合防控技术在江苏部分老病区多年来应用推广的实践证明，该技术的可行性。在灰飞虱发生量逐年加大、水稻条纹叶枯病发生范围日益扩大、潜在的严重程度逐渐提高的情况下，实施本项技术指导防治，明显减轻了条纹叶枯病在江苏的流行危害，充分证明了该项技术的有效性、实用性和持续性及其应用前景的广阔性。 2.成果推广应用措施 （1）试验示范为基础，技术指导作先行。本项目着重对后续研究中的成熟实用新技术进行示范，以启动大面积推广，并对原成果加大转化应用力度。测报改进技术主要在专业测报单位实施并加强水稻条纹叶枯病发生期、发生量的测报，其它各类防治技术则面向生产、面向基层、指导农民对条纹叶枯病的防治示范推广。 （2）典型引路，以点代面。将已成熟的技术先在容易接受新技术的2～3个示范乡镇进行技术示范，在取得成功的基础上，充分利用现在的省市县乡比较健全的植保服务网络，组织现场观摩培训，再逐步推向大面积生产，推广转化病害预测预报的成果。 （3）加强宣传发动与技术培训，普及综防控害技术，强化推广力度。各地充分利用广播、电视、报刊、网络等媒体宣传病害的危害性和防治技术措施，通过送科技下乡，召开专门会议，举办技术讲座、现场咨询、发放明白纸等形式，将防治技术送到农民手中，提高农民防治条纹叶枯病的主动性。