稻曲病是由子囊真菌Villosiclava virens侵染水稻花丝引起的一种水稻穗部病害,其典型症状就是在水稻小花上产生稻曲球,并在稻曲球表面包被有一厚层的厚垣孢子。在我国北方稻区和南方一些高海拔地区,在晚秋季节稻曲球上还会有菌核产生。本实验室前期的工作发现,菌核萌发产生的子囊孢子可能是该病害流行的主要初侵染源;同时多年的田间观察也发现,在秋季温度偏低的年份和成熟偏晚的水稻病穗上,菌核产生的数量相对较多。为了验证低温对稻曲病菌菌核形成的影响,本研究利用人工气候培养箱对发病早期的水稻进行了低温诱导处理,实验结果表明:1.在人工接种15天后,分别利用25℃/15℃和20℃/15℃两种昼夜温度组合对病株进行处理,结果发现低温处理3天的稻曲球上菌核形成的比例分别为20.0%和16.2%。说明20℃以下的低温环境确实能够诱导菌核的形成。低温处理时间过长反而会不利于水稻和病原菌的生长,没有菌核产生。在实验过程中,我们还发现当培养箱的光照强度不充足时,也没有菌核的形成,说明足够的光照强度是菌核形成所必需的。人工诱导形成的菌核比田间采集到的菌核要小,但仍可以萌发并产生子实体。2.将田间采集的带有尚未破膜稻曲球的病穗在10℃保鲜柜中存放3周后,稻曲球仍会一定程度上生长,并产生少量菌核;当存放温度为1～2℃时没有菌核形成。表明10℃仍然可以使稻曲球有一定程度的生长并能够诱导少量菌核的形成。3.稻曲球表面被膜破裂后进行低温处理的试验表明,此时的稻曲球不能再分化形成菌核。对不同生长阶段的稻曲球进行横切面观察,发现菌核开始形成的部位是在厚垣孢子层的内侧,后逐渐长大延伸到稻曲球表面裸露出来。以上结果表明菌核的形成是在稻曲球发育早期从孢子梗内侧的菌丝开始分化的。4.田间调查数据显示,成熟期偏晚的水稻和秋季低温年份的稻曲球上菌核数量较多,表明稻曲球发育过程中的低温能够促进菌核的形成。5.本研究还对稻曲病菌基因敲除转化体系进行了探索性研究,通过转录组数据分析,选定UV8b-100和UV8b-7336两个基因进行探索性研究,构建敲除载体,运用原生质体转化的方法对稻曲病菌进行转化,能够正常制备出原生质体,原生质体浓度约为107个/ml。分别挑取转化子342个和382个,在后续的检测中没有发现敲除突变体,但有易位插入,UV8b-100和UV8b-7336的易位插入转化率分别为1.46%和4.19%。并且有些易位插入突变体在生长速度和产孢量方面明显低于野生型。以上结果表明,低温是稻曲病菌菌核形成的一个关键环境因子。在晚熟水稻上容易产生稻曲病菌菌核,有利于病原菌完成生活史并提供来年的初侵染源。打破稻曲病菌生活史应成为稻曲病防控的重要策略。