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基于高光谱的水稻稻曲病早期监测研究

农业机械学报 2023年第9期54卷 288-296页

作者：谢亚平仝晓刚王晓慧太原工业学院电子工程系太原030008

为了快速、精准地感知水稻稻曲病的发生,实现稻曲病大面积早期监测,利用机载UHD185高光谱仪采集带有发病区域的多组水稻冠层高光谱图像数据,对图像数据进行预处理并建立数据集。对健康区域和发病区域进行分类训练,建立支持向量机(SVM)... 详细信息

为了快速、精准地感知水稻稻曲病的发生,实现稻曲病大面积早期监测,利用机载UHD185高光谱仪采集带有发病区域的多组水稻冠层高光谱图像数据,对图像数据进行预处理并建立数据集。对健康区域和发病区域进行分类训练,建立支持向量机(SVM)识别模型和主成分分析(PCA)加人工神经网络(ANN)的识别模型,通过验证样本来检验识别模型的准确性,达到识别发病水稻的目的。支持向量机识别模型选用两组特征波长下的假彩色图像:第1组波长组合(TZH1)为654、838、898 nm;第2组波长组合(TZH2)为630、762、806 nm,两组数据的错分误差/漏分误差总体分别达到4.24%和5.41%;其中S型核函数的SVM模型诊断性能最好,总体分类精度最高可达到95.64%,Kappa系数可达到0.94,基本达到了准确识别水稻稻曲病的目的。主成分分析加人工神经网络的识别模型选用前3个主成分,贡献率分别为93.67%、2.80%、1.24%,作为最优波长建立人工神经网络识别模型;其中非线性分类的效果优于线性分类的效果,总体分类精度达到了96.41%,Kappa系数可达到0.95。通过两个实验组数据的支持向量机诊断结果可知,使用支持向量机识别模型分类精度整体平稳,4种核函数的诊断效果没有比较明显的差异。就总体分类精度而言,主成分分析加人工神经网络识别模型中的非线性分类比支持向量机识别模型的S型核函数分类高0.77个百分点。因此,主成分分析加人工神经网络模型的非线性分类更适用于水稻稻曲病的早期监测。

关键词：稻曲病高光谱支持向量机主成分分析人工神经网络

稻曲病发病规律、病菌功能基因组以及免疫反应的遗传机制

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中国稻米 2024年第1期30卷 39-46,52页

作者：何旎清程朝平晋艺丹黄凤凰李生平杨德卫福建省农业科学院水稻研究所福州350018 福建农林大学农学院福州350002

稻曲病已成为我国水稻生产中重要病害之一,不仅影响水稻产量和品质,且危害人畜健康安全。目前对稻曲病研究已取得一定进展,但在抗性评价标准、抗性基因挖掘、病原菌侵染方式、致病机理以及防控预测等方面还存在局限性。本文综述了稻曲... 详细信息

稻曲病已成为我国水稻生产中重要病害之一,不仅影响水稻产量和品质,且危害人畜健康安全。目前对稻曲病研究已取得一定进展,但在抗性评价标准、抗性基因挖掘、病原菌侵染方式、致病机理以及防控预测等方面还存在局限性。本文综述了稻曲病简史与发生概况、稻曲病菌的生物学特征、稻曲病菌的侵染特征、稻曲病抗性遗传规律与基因鉴定、抗性遗传机制、抗性鉴定技术以及病害发生影响因子等方面的研究进展。同时,探讨当前稻曲病抗性鉴定方法、抗性基因挖掘、侵染机制、稻曲病菌与水稻互作以及病情监测预报和防治等方面存在的问题,分析与展望了相关问题及研究方向。

关键词：水稻稻曲病研究进展遗传机制

稻曲病菌一种新型真菌病毒UvBV7的分子特征

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华北农学报 2023年第6期38卷 168-174页

作者：曾蕊何桢锐黄晓彤范煜杨媚周而勋上海农林职业技术学院上海201699 华南农业大学植物保护学院广东省微生物信号与作物病害防控重点实验室广东广州510642

为了挖掘稻曲病菌中的真菌病毒资源,深入解析新型真菌病毒基因组结构与功能的关系,以分离自海南省的一株表型异常的稻曲病菌菌株Uv321为研究对象,在前期宏转录组数据的基础上,鉴定该菌株中存在的新型真菌病毒的种类,并围绕着该新型真菌... 详细信息

为了挖掘稻曲病菌中的真菌病毒资源,深入解析新型真菌病毒基因组结构与功能的关系,以分离自海南省的一株表型异常的稻曲病菌菌株Uv321为研究对象,在前期宏转录组数据的基础上,鉴定该菌株中存在的新型真菌病毒的种类,并围绕着该新型真菌病毒开展了一系列的研究。结果表明,在菌株Uv321中鉴定到一种新型真菌病毒,命名为Ustilaginoidea virens botourmiavirus 7(UvBV7)。UvBV7基因组为正单链RNA(+ssRNA),全长2406 nt,GC含量为53.78%,包含一个编码RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)的开放阅读框(ORF),该ORF编码643个氨基酸,分子量约为72.727 ku。病毒末端二级结构预测表明,UvBV7的5′和3′末端的碱基均互补配对,形成发夹结构。BlastP比对表明,UvBV7与隶属于葡萄孢欧尔密病毒科、Botoulivirus病毒属的病毒Erysiphe necator associated ourmia-like virus 72有着最高的相似度,但仅为44.52%。基于UvBV7及其他相似病毒的RdRP序列的多重比对结果表明,UvBV7与葡萄孢欧尔密病毒科成员的RdRP氨基酸序列存在8个保守结构域,并在第Ⅵ保守结构域中发现GDD基序,这是病毒RdRP蛋白典型的高度保守核心基序;基于病毒RdRP氨基酸序列构建的系统发育树的结果也表明,UvBV7与隶属于Botoulivirus属的成员聚集成一簇。因此,UvBV7是隶属于葡萄孢欧尔密病毒科、Botoulivirus属的一种新型真菌病毒。稻曲病菌不同菌株的对峙培养结果表明,UvBV7可在营养体亲和的菌丝间进行水平传播,但菌丝尖端-利巴韦林法、高温-利巴韦林法和原生质体再生-利巴韦林法处理均不能将菌株Uv321中的真菌病毒UvBV7脱除。综上所述,本研究不仅丰富了稻曲病菌中真菌病毒的多样性,也为稻曲病的生物防治提供了潜在的低毒力生防因子。

关键词：稻曲病真菌病毒 +ssRNA 葡萄孢欧尔密病毒科 Botoulivirus属

稻曲病菌球数量及发生位置对北方常规粳稻产量和品质的影响

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中国稻米 2022年第6期28卷 118-121页

作者：潘争艳姜秀英缪建锟马亮蒋洪波董立强刘博韩勇白元俊辽宁省水稻研究所沈阳110101 辽宁省农业科学院植物保护研究所沈阳110161

选用感稻曲病品种辽粳401为研究对象,分析单穗上菌球数量以及菌球所在位置对水稻产量、加工品质、蒸煮食味品质的影响。结果表明,辽粳401单穗上菌球的数量以1~3个为主,随着单穗菌球数量增加,产量和品质逐渐降低,产量降低2.71%~35.47%,... 详细信息

选用感稻曲病品种辽粳401为研究对象,分析单穗上菌球数量以及菌球所在位置对水稻产量、加工品质、蒸煮食味品质的影响。结果表明,辽粳401单穗上菌球的数量以1~3个为主,随着单穗菌球数量增加,产量和品质逐渐降低,产量降低2.71%~35.47%,垩白粒率增加7.02%~94.90%,整精米率降低0.81%~13.18%。综合水稻产量和稻米品质数据发现,稻曲球对辽粳401的影响以单穗上产生3、6、9个菌球为分界点。产生在辽粳401穗位上部的菌球对稻米产量和品质影响大于产生在穗位中部和下部的菌球,穗位上部产生3个稻曲球可以造成辽粳401产量损失18.56%。

关键词：水稻稻曲病辽粳401 产量品质

稻曲病菌自噬蛋白UvATG6和UPR相关转录因子UvHAC1的功能研究

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稻曲病菌自噬蛋白UvATG6和UPR相关转录因子UvHAC1的功能研究

作者：谷丽凡华中农业大学

学位级别：硕士

稻曲病是由稻曲病菌Ustilaginoidea virens引起的一种水稻穗部病害,在世界水稻种植范围内均有发生。自噬和未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)是胞内物质流通的重要途经,在维持细胞稳态和保障细胞正常生理功能上扮演了重要... 详细信息

稻曲病是由稻曲病菌Ustilaginoidea virens引起的一种水稻穗部病害,在世界水稻种植范围内均有发生。自噬和未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)是胞内物质流通的重要途经,在维持细胞稳态和保障细胞正常生理功能上扮演了重要的角色。本文对稻曲病菌自噬和UPR相关的两个蛋白UvATG6和UvHAC1进行分析,探究了其对稻曲病菌生长发育和致病的重要功能及其作用的相关机制。UvATG6在稻曲病菌中编码自噬相关蛋白,含有一个保守的APG6结构域。UvATG6在稻曲病菌侵染1-5天表达量逐渐升高,在第5天达到最高。通过CRISPR/Cas9与同源重组相结合的方法对UvATG6进行基因敲除,发现UvATG6突变体自噬相关基因表达量显著下降,细胞自噬功能严重受损。UvATG6敲除突变体生长显著减慢,产孢减少,孢子萌发过程中伴随着自噬的发生。UvATG6参与对各种非生物胁迫的耐受性,对渗透压胁迫和细胞壁胁迫耐受性显著下降,但是对活性氧胁迫耐受性显著增强。另外,UvATG6敲除突变体接种水稻后无法产生稻曲球,说明该基因在稻曲病菌致病过程中发挥着重要作用。UvATG6与稻曲病菌中两个Bax Inhibitor家族蛋白Uv BI-1和Uv BI-1b互作,并且可以抑制Bax诱导的细胞坏死。UvHAC1是稻曲病菌UPR途径转录因子,在稻曲病菌侵染水稻3天时表达量达到最高,高于菌丝阶段表达量的80倍。UvHAC1在不同条件下产生2种转录本。在加入DTT诱导细胞UPR途径发生时,UvHAC1通过20 bp的可变剪接产生移码突变,形成更短的转录本并具有转录激活功能。对UvHAC1基因进行敲除,发现UvHAC1敲除突变体生长减慢,产孢能力丧失,因此也不能在水稻上产生稻曲球。UvHAC1参与对各种非生物胁迫的耐受性,对渗透压胁迫和细胞壁胁迫的耐受性显著下降;对活性氧胁迫耐受性显著增强。本研究揭示了UvATG6和UvHAC1参与稻曲病菌中的蛋白周转途径,分别敲除UvATG6和UvHAC1后,自噬或UPR受到显著抑制。另外,UvATG6和UvHAC1在稻曲病菌侵染小穗时期表达量显著上升,对稻曲病菌分生孢子的产生和致病力发挥着不可或缺的作用。本研究揭示了两个在稻曲病菌不同生理过程和致病中发挥着重要功能的基因,以期为稻曲病的防治提供新的药剂靶标。

关键词：稻曲病致病力自噬 UPR 可变剪接

同方学位论文库评论

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不同药剂对水稻稻曲病和稻瘟病的防治效果

中国植保导刊 2023年第1期43卷 76-78页

作者：张如标杨龙周艳朱明唐玮潘勇江苏省建湖县植保植检站江苏建湖224700 江苏省建湖县农业科学研究所江苏建湖224700

稻瘟病、稻曲病是水稻穗期的两大重要病害,属典型的“可防不可控”、与气候密切相关的病害[1]。稻瘟病一般流行年份可造成水稻10%~30%的产量损失,严重发生时损失高达80%以上[2]。稻曲病虽对水稻产量影响较小,但会产生多种毒素,对稻米品... 详细信息

稻瘟病、稻曲病是水稻穗期的两大重要病害,属典型的“可防不可控”、与气候密切相关的病害[1]。稻瘟病一般流行年份可造成水稻10%~30%的产量损失,严重发生时损失高达80%以上[2]。稻曲病虽对水稻产量影响较小,但会产生多种毒素,对稻米品质影响大,威胁人畜安全[3]。江苏水稻穗期易遇连阴雨天气,十分有利于稻瘟病、稻曲病大流行。

关键词：稻瘟病稻曲病连阴雨天气人畜安全水稻穗期稻米品质产量损失不同药剂

稻曲病菌效应蛋白SCRE4在水稻体内靶标的筛选与功能鉴定

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稻曲病菌效应蛋白SCRE4在水稻体内靶标的筛选与功能鉴定

蛇床子素对稻曲病菌的抑菌活性及诱抗剂与其协同增效作用评价

中国植物病理学会2023年学术年会

作者：宋树邱姗姗刘美彤崔福浩孙文献中国农业大学植物保护学院农业农村部作物有害生物监测与绿色防控重点实验室

由稻曲病菌侵染穗部引起的稻曲病,是严重危害水稻生产安全的真菌性病害。近年来,稻曲病发生危害加重,已成为水稻生产的主要病害之一。由于直接侵染水稻穗部,并且产生毒素,严重影响水稻产量和品质,但目前对其侵染水稻穗部和抑制水稻免疫... 详细信息

由稻曲病菌侵染穗部引起的稻曲病,是严重危害水稻生产安全的真菌性病害。近年来,稻曲病发生危害加重,已成为水稻生产的主要病害之一。由于直接侵染水稻穗部,并且产生毒素,严重影响水稻产量和品质,但目前对其侵染水稻穗部和抑制水稻免疫的分子机理尚不清楚。实验室前期研究发现,稻曲病菌分泌到水稻细胞内的效应蛋白SCRE4能抑制水稻免疫,并抑制水稻生长素响应因子基因ARF17的表达。为了进一步探究SCRE4抑制ARF17表达的分子机制,笔者通过酵母双杂交筛选到SCRE4的互作蛋白2-44,并通过烟草萤光素酶互补实验进行了验证。2-44是一种含有胱硫醚β合酶(CBS)结构域的蛋白,已有研究表明,含有CBS结构域的蛋白参与水稻对稻瘟病的抗性。进一步研究发现,2-44负调控水稻对稻曲病的抗性,并且该蛋白也能够抑制ARF17的表达,推测SCRE4能够劫持2-44共同抑制ARF17的表达,从而促进稻曲病菌的侵染,具体分子机制有待进一步探索。该研究为进一步探究SCRE4抑制水稻免疫的分子机制奠定了基础。

关键词：稻曲病效应蛋白 SCRE4 2-44 水稻免疫

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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农药 2023年第3期62卷 223-226页

作者：王春王芊黄元炬刘会王宇蒋希峰黑龙江省农业科学院植物保护研究所农业部哈尔滨作物有害生物科学观测实验站哈尔滨150086 黑龙江省农业科学院生物技术研究所哈尔滨150086

[目的]明确蛇床子素对稻曲病菌的抑菌活性以及植物诱抗剂与其协同增效作用。[方法]采用生物学方法测定了蛇床子素对稻曲病菌菌株WC49和AC27的菌丝生长、产孢能力、培养滤液毒力和致病力的影响;田间药效试验测试了诱抗剂6%寡糖·链蛋白... 详细信息

[目的]明确蛇床子素对稻曲病菌的抑菌活性以及植物诱抗剂与其协同增效作用。[方法]采用生物学方法测定了蛇床子素对稻曲病菌菌株WC49和AC27的菌丝生长、产孢能力、培养滤液毒力和致病力的影响;田间药效试验测试了诱抗剂6%寡糖·链蛋白和生物药剂1%蛇床子素对稻曲病防治的协同增效作用。[结果]蛇床子素在质量浓度55 mg/L时,其对稻曲病菌菌丝生长、产孢能力、培养滤液毒力和致病力等有显著的抑制作用。田间试验结果表明诱抗剂和生物药剂分别在分蘖后期和叶枕平时期协同应用,2者的协同防治效果显著高于单独施用。[结论]蛇床子素对稻曲病菌有较好的抑菌活性,其与植物诱抗剂的协同应用具有很好的增效作用。

关键词：稻曲病蛇床子素抑菌活性诱抗剂协同增效

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稻曲病菌成灾机制与防控技术研究进展

植物保护 2018年第1期44卷 1-5页

作者：胡东维梁五生赖朝晖浙江大学生物技术研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310058 浙江省象山县农业技术推广中心象山315700

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... 详细信息

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。

关键词：稻曲病菌核生活史防治