Research progress on fungal diseases of grain crops and their resistance identification methods

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20230852

Abstract

Abstract:

Fungal diseases have great impacts on crops, which lead to crop yield reduction or even no harvest, so it is particularly important to breed disease resistant varieties. In this paper, we summarized the fungal diseases that occur on rice, wheat and maize in the three major grain crops and their inoculation and identification methods, and analyze the identification criteria of efficient disease resistance of crops, so as to provide a basis for the inoculation and identification of fungal diseases, the disease resistance research and variety cultivation of major grain crops in China.

Key words: grain crops, fungal diseases, inoculation method, resistance identification standard

CLC Number:

CHEN Ling, YANG Changdeng, LIANG Yan, ZENG Yuxiang, HOU Yuxuan, CHEN Tianxiao, JI Zhijuan. Research progress on fungal diseases of grain crops and their resistance identification methods[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2024, 65(11): 2650-2658.

Figures/Tables 16

References 66

[1]	覃静萍, 易自力, 蒋建雄. 水稻抗真菌病害研究进展[J]. 湖南农业科学, 2004(5): 40-42.
[2]	周庚, 黄俊, 邹玉莹, 等. 分子标记辅助选择Pigm基因改良水稻不育系桃农1A的苗瘟抗性[J]. 华北农学报, 2024, 39(2): 39-46.
[3]	王葵娣. 稻瘟菌四个致病相关突变位点的定位及侵染钉缺陷突变体的初步研究[D]. 海口: 华南热带农业大学, 2007.
[4]	章孟臣. 一个水稻稻瘟病抗性基因BRG8的克隆与功能分析[D]. 北京: 中国农业科学院, 2019.
[5]	梁喜龙. 稻瘟病菌剪接相关基因MoSMN与MoU1A的生物功能研究[D]. 长春: 吉林大学, 2015.
[6]	吕锐玲. 湖北省水稻纹枯病菌病毒多样性及三个与寄主毒力相关新病毒的分子特性研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2018.
[7]	龚稚游. 稻曲病菌激活水稻灌浆相关基因AGF1的时空特征研究[D]. 雅安: 四川农业大学, 2018.
[8]	季芝娟, 曾宇翔, 梁燕, 等. 水稻恶苗病抗性研究进展[J]. 中国水稻科学, 2021, 35(1): 1-10.
[9]	周国勤, 张应香, 张杰. 小麦纹枯病的发生与综合防治技术[J]. 安徽农业科学, 2006, 34(15): 3600, 3602.
[10]	李嫒嫒. 小麦赤霉病扩展抗性接种鉴定新方法及其应用[D]. 扬州: 扬州大学, 2017.
[11]	陈芳. 小偃麦衍生品系抗白粉病基因的遗传定位及图位克隆[D]. 太原: 山西大学, 2020.
[12]	赖军臣. 基于病症图像的玉米病害智能诊断研究[D]. 石河子: 石河子大学, 2012.
[13]	左为亮. 玉米抗丝黑穗病主效QTL的克隆与抗病机理研究[D]. 北京: 中国农业大学, 2014.
[14]	WANG J Y, WANG S Z, ZHANG Z, et al. MAT loci play crucial roles in sexual development but are dispensable for asexual reproduction and pathogenicity in rice blast fungus Magnaporthe oryzae[J]. Journal of Fungi, 2021, 7(10): 858.
[15]	CHEN J S, XUAN Y H, YI J H, et al. Progress in rice sheath blight resistance research[J]. Frontiers in Plant Science, 2023, 14: 1141697.
[16]	SONG J H, WEI W, LV B, et al. Rice false smut fungus hijacks the rice nutrients supply by blocking and mimicking the fertilization of rice ovary[J]. Environmental Microbiology, 2016, 18(11): 3840-3849.
[17]	SHAKEEL Q, MUBEEN M, SOHAIL M A, et al. An explanation of the mystifying bakanae disease narrative for tomorrow's rice[J]. Frontiers in Microbiology, 2023, 14: 1153437.
[18]	FENG Z B, XU M Z, YANG J, et al. Molecular characterization of a novel strain of Bacillus halotolerans protecting wheat from sheath blight disease caused by Rhizoctonia solani Kühn[J]. Frontiers in Plant Science, 2022, 13: 1019512.
[19]	JIANG H, ZHANG Y H, WANG W S, et al. FgCsn12 is involved in the regulation of ascosporogenesis in the wheat scab fungus Fusarium graminearum[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(18): 10445.
[20]	ZHU M, RIEDERER M, HILDEBRANDT U. Very-long-chain aldehydes induce appressorium formation in ascospores of the wheat powdery mildew fungus Blumeria graminis[J]. Fungal Biology, 2017, 121(8): 716-728.
[21]	HUMAN M P, BERGER D K, CRAMPTON B G. Time-course RNAseq reveals Exserohilum turcicum effectors and pathogenicity determinants[J]. Frontiers in Microbiology, 2020, 11: 360.
[22]	孙泽丹. 玉米大斑病和小斑病抗性QTL鉴定[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2022.
[23]	ZHAO Y L, AGRAWAL N, GHAREEB H, et al. The Sporisorium reilianum effector Vag2 promotes head smut disease via suppression of plant defense responses[J]. Journal of Fungi, 2022, 8(5): 498.
[24]	许鸣一. 稻瘟病菌四种生理小种的形态和生长特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2011.
[25]	刘毅. 水稻纹枯病抗性遗传分析及稻种资源的抗病鉴定与评价[D]. 武汉: 华中农业大学, 2010.
[26]	祝浩文. 水稻稻曲病菌生物学特性、药剂筛选及品种抗性分析[D]. 大庆: 黑龙江八一农垦大学, 2019.
[27]	张强, 魏学林. 玉米大斑病的发生特点、症状与防治措施[J]. 现代畜牧科技, 2016(9): 52.
[28]	李红梅, 单光展. 玉米小斑病症状及防治技术[J]. 河北农业科学, 2007, 11(4): 63-64.
[29]	KARTHIK C, SHU Q. Current insights on rice (Oryza sativa L.) bakanae disease and exploration of its management strategies[J]. J Zhejiang Univ Sci B, 2023, 24(9): 755-778.
[30]	陈健华, 邢锦城, 张茸茸, 等. 不同地区小麦纹枯病菌的生物学特性及种类鉴定研究[J]. 江西农业大学学报, 2010, 32(1): 73-77.
[31]	刘伟. 小麦白粉病菌的越冬温度阈值和早春病害预测及病菌孢子的田间传播研究[D]. 北京: 中国农业科学院, 2018.
[32]	黄玉人, 赵杰, 唐赵莲, 等. 水稻恶苗病菌的生物学特性研究[J]. 上海农业学报, 2014, 30(3): 102-105.
[33]	周永进. 小麦赤霉病致病菌基因化、化学型分化及其致病力分析[D]. 南宁: 广西大学, 2012.
[34]	产祝龙, 丁克坚, 檀根甲. 水稻恶苗病的研究进展[J]. 安徽农业科学, 2002, 30(6): 880-883.
[35]	栾春晶, 李修平. 水稻纹枯病生物防治的研究进展[J]. 农业与技术, 2023, 43(9): 15-18.
[36]	任丽娟, 姚金保, 陈萍, 等. 一种新的小麦纹枯病抗性苗期鉴定评价方法[J]. 江苏农业科学, 2009, 37(5): 131-133.
[37]	王慧慧, 张文忠, 芦明, 等. 玉米大斑病的研究进展[J]. 天津农业科学, 2016, 22(12): 133-136.
[38]	杨松. 玉米土传病害的种类以及防治技术[J]. 种子科技, 2022, 40(15): 82-84, 90.
[39]	李杨, 王耀雯, 王育荣, 等. 水稻稻瘟病菌研究进展[J]. 广西农业科学, 2010, 41(8): 789-792.
[40]	钱乾. 响应纹枯病菌的水稻基因及其miRNA的表达分析与功能研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2017.
[41]	余蓬勃. 小麦纹枯病苗期抗性鉴定方法的改良及全基因组关联分析[D]. 郑州: 河南农业大学, 2019.
[42]	陈旭, 邱结华, 熊萌, 等. 稻曲病研究进展[J]. 中国稻米, 2019, 25(5): 30-36.
[43]	许凌凌. 小麦赤霉病抗性研究进展[J]. 河北农机, 2022(15): 97-99.
[44]	贺宏, 黎瑞莹, 刘传佳, 等. 水稻抗纹枯病接种鉴定方法评价[J]. 江西农业大学学报, 2021, 43(2): 296-304.
[45]	王子斌, 左示敏, 李刚, 等. 水稻抗纹枯病苗期快速鉴定技术研究[J]. 植物病理学报, 2009, 39(2): 174-182.
[46]	刘水芳, 杨秀荣, 孙淑琴, 等. 水稻品种抗稻瘟病鉴定技术[J]. 天津农业科学, 2007, 13(4): 55-58.
[47]	JIA Y L, LIU G J, PARK D S, et al. Inoculation and scoring methods for rice sheath blight disease[J]. Methods in Molecular Biology, 2013, 956: 257-268.
[48]	伏荣桃, 王剑, 卢代华, 等. 水稻稻曲病抗性鉴定技术及影响因子研究[J]. 中国农学通报, 2015, 31(18): 266-272.
[49]	颜伟, 蔡士宾, 吴纪中, 等. 3种小麦纹枯病病原菌接种方法的比较[J]. 长江大学学报(自科版)农学卷, 2007, 4(4): 1-4, 6.
[50]	热西达·阿不都热合曼, 陈利, 沈煜洋, 等. 不同春小麦品种抗白粉病鉴定[J]. 安徽农学通报, 2020, 26(18): 113-114.
[51]	刘烨珏, 张敏, 伍智华, 等. 玉米大斑病菌人工接种方法研究[J]. 植物病理学报, 2012, 42(1): 101-104.
[52]	杨丽敏. 影响玉米小斑病抗性鉴定的因子分析及病菌生物学特性研究[D]. 合肥: 安徽农业大学, 2012.
[53]	曹巧, 高振贤, 单子龙, 等. 河北省小麦主要气传病害发生现状及防控对策[J]. 中国农学通报, 2020, 36(6): 100-105.
[54]	褚桂坤. 水稻稻瘟病孢子的检测研究[D]. 泰安: 山东农业大学, 2020.
[55]	ZHANG Y, LI X Y, ZHANG S Y, et al. Quantitative loop-mediated isothermal amplification detection of Ustilaginoidea virens causing rice false smut[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2023, 24(12): 10388.
[56]	吕彬. 水稻抗恶苗病的鉴定方法研究[J]. 作物学报, 1996, 22(5): 629-632.
[57]	季芝娟, 马良勇, 李西明, 等. 水稻品种恶苗病抗性快速鉴定方法研究[J]. 浙江农业科学, 2008, 49(1): 89-91.
[58]	王春明, 郭成, 周天旺, 等. 629份国内外玉米种质及杂交种对丝黑穗病的抗性评价[J]. 草地学报, 2019, 27(4): 1075-1082.
[59]	张海旺, 房文文, 刘翠翠, 等. 离体水稻叶片划伤接种鉴定稻瘟菌的致病型[J]. 植物保护, 2014, 40(5): 121-125.
[60]	房舒, 王春梅, 关巍, 等. 水稻苗期纹枯病菌人工接种方法研究[J]. 江苏农业科学, 2009, 37(4): 146-147.
[61]	盛宝钦. 用反应型记载小麦苗期白粉病[J]. 植物保护, 1988, 14(1): 49.
[62]	姚冬明, 张沙沙, 陈莉, 等. 安徽省小麦品种对白粉病的抗性分析[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(14): 6262-6263.
[63]	杨美娟, 黄坤艳, 韩庆典. 小麦白粉病及其抗性研究进展[J]. 分子植物育种, 2016, 14(5): 1244-1254.
[64]	MEHTA S, SINGH B, DHAKATE P, et al. Rice, marker-assisted breeding, and disease resistance[M]// Disease resistance in crop plants. Cham: Springer International Publishing, 2019: 83-111.
[65]	项宗敬. 水稻纹枯病抗性鉴定及基因OsDUF功能初探[D]. 沈阳: 沈阳农业大学, 2022.
[66]	吴美金, 王敏, 张从宇. 赤霉菌粗毒素胁迫对小麦幼苗生理指标的影响[J]. 中国农学通报, 2010, 26(23): 168-172.

作物	病害	初侵染体	越冬场所	侵入期	主要侵入部位
水稻	稻瘟病	分生孢子或菌丝体	病谷和病稻草	整个生育期	茎秆、叶片、穗部
	纹枯病	菌丝	土壤、病稻草或其他宿主	主要是抽穗期和分蘖期	叶鞘、叶片
	稻曲病	厚垣孢子	土壤或病残体	孕穗期	穗部
	恶苗病	分生孢子或菌丝体	带菌种子和病稻草	苗期至穗期	苗
小麦	纹枯病	菌丝或菌核	土壤或病残体	播种后	叶鞘、茎秆
	赤霉病	子囊壳	作物或土壤	苗期至穗期	苗、茎秆、穗部
	白粉病	分生孢子或菌丝体	小麦茎基部、底部叶片、寄主组织	整个生育期	叶片;茎秆、穗(严重时)
玉米	大斑病	分生孢子或菌丝体	病残体	整个生育期	叶片;叶鞘、苞叶(严重时)
	小斑病	菌丝体	病残体	苗期至成熟期	叶片、叶鞘、苞叶
	丝黑穗病	冬孢子	土壤、病穗、种子表面	苗期	穗部

作物	病害	初侵染体	越冬场所	侵入期	主要侵入部位
水稻	稻瘟病	分生孢子或菌丝体	病谷和病稻草	整个生育期	茎秆、叶片、穗部
	纹枯病	菌丝	土壤、病稻草或其他宿主	主要是抽穗期和分蘖期	叶鞘、叶片
	稻曲病	厚垣孢子	土壤或病残体	孕穗期	穗部
	恶苗病	分生孢子或菌丝体	带菌种子和病稻草	苗期至穗期	苗
小麦	纹枯病	菌丝或菌核	土壤或病残体	播种后	叶鞘、茎秆
	赤霉病	子囊壳	作物或土壤	苗期至穗期	苗、茎秆、穗部
	白粉病	分生孢子或菌丝体	小麦茎基部、底部叶片、寄主组织	整个生育期	叶片;茎秆、穗(严重时)
玉米	大斑病	分生孢子或菌丝体	病残体	整个生育期	叶片;叶鞘、苞叶(严重时)
	小斑病	菌丝体	病残体	苗期至成熟期	叶片、叶鞘、苞叶
	丝黑穗病	冬孢子	土壤、病穗、种子表面	苗期	穗部

病害传播方式、发生时期及部位	病害名称
种传性	水稻恶苗病
土传性	水稻纹枯病、小麦纹枯病、玉米丝黑穗病
气传性	水稻稻瘟病、小麦白粉病、小麦赤霉病、玉米大斑病、玉米小斑病、水稻稻曲病
苗期至穗期	水稻恶苗病、小麦赤霉病
抽穗期	水稻纹枯病、玉米大斑病、玉米小斑病、玉米丝黑穗病
叶鞘	水稻纹枯病、小麦纹枯病、玉米大斑病、玉米小斑病
叶片	水稻稻瘟病、水稻纹枯病、小麦白粉病、玉米大斑病、玉米小斑病
穗部	水稻稻瘟病、水稻稻曲病、小麦赤霉病、小麦白粉病、玉米丝黑穗病
茎秆	水稻稻瘟病、小麦纹枯病、小麦赤霉病、小麦白粉病
苗	水稻恶苗病、小麦赤霉病
苞叶	玉米大斑病、玉米小斑病

病害传播方式、发生时期及部位	病害名称
种传性	水稻恶苗病
土传性	水稻纹枯病、小麦纹枯病、玉米丝黑穗病
气传性	水稻稻瘟病、小麦白粉病、小麦赤霉病、玉米大斑病、玉米小斑病、水稻稻曲病
苗期至穗期	水稻恶苗病、小麦赤霉病
抽穗期	水稻纹枯病、玉米大斑病、玉米小斑病、玉米丝黑穗病
叶鞘	水稻纹枯病、小麦纹枯病、玉米大斑病、玉米小斑病
叶片	水稻稻瘟病、水稻纹枯病、小麦白粉病、玉米大斑病、玉米小斑病
穗部	水稻稻瘟病、水稻稻曲病、小麦赤霉病、小麦白粉病、玉米丝黑穗病
茎秆	水稻稻瘟病、小麦纹枯病、小麦赤霉病、小麦白粉病
苗	水稻恶苗病、小麦赤霉病
苞叶	玉米大斑病、玉米小斑病

病害	接种方法	接种时期	接种部位	接种量
水稻纹枯病	苗期微室法	秧苗2~3叶期	茎	每株幼苗茎基上放有菌丝盘
	苗期雾室法	4~5叶期	叶片	每株小苗基部两侧各放1粒接种物
	成株期嵌入法	分蘖末期	叶鞘	8 mm带菌牙签
小麦纹枯病	沟带接种法	小麦播种时	种子	50 g·m^-1带菌麦粒
	土表接种法	小麦返青期	麦苗基部	50 g·m^-1带菌麦粒
	牙签嵌入接种法	小麦拔节期	叶鞘与茎秆之间	每株接种3个茎秆
玉米丝黑穗病	茎基部注射	玉米2叶和3叶完全展开时	茎基部	1 mL菌液
	菌液浸种	玉米2叶和3叶完全展开时	茎基部	1 mL菌液