專利名稱：水稻遺傳多樣性控制稻瘟病技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水稻栽培技術(shù)領(lǐng)域。
長期以來，為了滿足人類糧食需求，世界各國水稻生產(chǎn)不得不追求多產(chǎn)再高產(chǎn)的目標，各稻區(qū)先后采取了高產(chǎn)品種大面積種植和其它配套措施。但是長期單一品種的大面積種植和農(nóng)藥化肥的過量施用，使得稻區(qū)農(nóng)田生產(chǎn)系統(tǒng)日趨簡單和脆弱，農(nóng)業(yè)生態(tài)惡化，一方面作物病害發(fā)生頻繁，病原菌菌系分化及其消長加速，導致稻瘟病的進一步滋生和蔓延；另一方面，一些傳統(tǒng)的水稻優(yōu)質(zhì)老品種由于產(chǎn)量低、抗病性退化而逐漸被淘汰，浪費了大量的水稻品種基因資源，并使這些品質(zhì)優(yōu)良、經(jīng)濟價值高的傳統(tǒng)水稻品種瀕臨滅絕。稻瘟病是世界性的水稻主要病害，長期以來，控制稻瘟病主要依靠選育推廣抗病良種、合理施用化學農(nóng)藥、肥料和實行保健栽培等措施，而大量施用農(nóng)藥不僅增加了水稻生產(chǎn)成本，而且污染和破壞農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，對那些品質(zhì)優(yōu)良而不抗病的傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)米品種即使施用農(nóng)藥，也難以控制稻瘟病的嚴重危害，這嚴重阻礙了水稻的生產(chǎn)和制約了農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。雖然有人預測，水稻品種的遺傳多樣性可能是解決單種栽培水稻易受疾病侵害的一種方法，但沒有人知道其中的規(guī)律，至今沒有大面積應(yīng)用成功的實例。
本發(fā)明的目的就是為了解決上述農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長期未能解決的問題而提供一種利用生態(tài)學的方法，即利用水稻的遺傳多樣性，在大面積種植中不靠施用農(nóng)藥就能有效地防治稻瘟病、提高水稻的抗倒伏能力、達到增產(chǎn)糧食并保留優(yōu)質(zhì)遺傳品種不因病害而遭淘汰的技術(shù)。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明所述的控制稻瘟病技術(shù)，是在矮桿品種的雜交稻田中每隔4～8行多栽插1行高桿優(yōu)質(zhì)品種水稻，高桿優(yōu)質(zhì)品種比矮桿品種高20厘米以上，套栽的兩品種的遺傳差異即RGA指紋差異在10％以上，成熟期相差40天以內(nèi)。
所栽插的高桿優(yōu)質(zhì)品種的叢距為20～40厘米，每叢4～6苗，每畝間栽1500～2000叢。
為了使控制稻瘟病的效果更好，套栽的兩品種的RGA指紋差異最好為20～30％；套栽的高桿優(yōu)質(zhì)品種水稻最好比矮桿品種高30厘米以上；套栽的兩品種水稻的成熟期最好不超過10天。
所套栽的高桿品種為傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)稻品種如香稻、糯稻、軟米等。
通過分子標記對稻瘟病菌適合度分析得知，稻瘟病菌菌株在自然條件下要成為優(yōu)勢群體，除了致病力發(fā)生突變外，還要在產(chǎn)孢能力上有明顯的優(yōu)勢以適應(yīng)新的抗病基因。
本發(fā)明利用孢子捕捉方法完成了凈栽糯稻田塊和混合間栽田塊的稻瘟病孢子擴散規(guī)律研究，結(jié)果表明，凈栽糯稻(感病)品種田塊的孢子擴散距離隨品種植株的發(fā)病而無限擴散，孢子擴散速度是混栽田塊的5-8倍，擴散的孢子密度是混栽田塊的8-20倍。混栽田塊中稻瘟病孢子受植株不同抗性和不同高度的空間阻礙，擴散距離較短，擴散速度較慢，尤其是孢子密度隨擴散距離的延長而急劇下降。試驗結(jié)果還表明，稻瘟病菌孢子的擴散距離、擴散速度和擴散的孢子密度與病害的發(fā)病率和嚴重度呈正相關(guān)。
利用Rep-PCR分子指紋技術(shù)，通過不同年份定點從同一田塊的凈栽小區(qū)和混栽小區(qū)采集稻瘟病菌標樣，進行了菌株的群體遺傳結(jié)構(gòu)研究。凈栽秈稻品種小區(qū)的病菌遺傳宗親群較為單一，一般有1-3個宗親群，且有明顯的優(yōu)勢宗親群存在；凈栽糯稻品種小區(qū)的病菌宗親群較凈栽秈稻品種的多，一般為3-6個宗親群，且無明顯的優(yōu)勢宗親群。結(jié)果還表明，秈稻品種的病菌宗親群與糯稻品種的病菌宗親群不同，存在著明顯的遺傳差異，而混栽田塊中的病菌兼有各品種的病菌宗親群。
研究表明，在不同的遺傳相似水平，菌株遺傳親宗群與其寄主品種、地理分布有一定的相關(guān)性。
本發(fā)明利用“病菌分子指紋技術(shù)”(Rep-PCR)和“品種抗病基因分析技術(shù)”(RGA)做了大量的分析和驗證工作，得出了技術(shù)方案中所述的水稻混合間栽的規(guī)律，這種規(guī)律體現(xiàn)在田間，就是根據(jù)水稻品種抗性與各地農(nóng)戶種植習慣，選擇遺傳背景差異較大的品種進行間套混栽，優(yōu)質(zhì)稻如糯稻、香稻、軟米等高桿品種為套栽品種，矮桿雜交稻為主栽品種。
不同的稻瘟病菌侵染不同品種的水稻，在單種栽培的農(nóng)田里，水稻品種的遺傳背景比較單一，某種能夠侵染水稻的病原性真菌有可能在田里無限地擴散，稻瘟病的優(yōu)勢效果容易滋生和蔓延；而在混合栽培的農(nóng)田環(huán)境中，病菌的傳播和侵染受到抑制，在同一農(nóng)田種植不同品種的水稻可以限制病原體的發(fā)展，從而限制疾病的傳播。經(jīng)過各種實驗驗證得知，不同混栽組合對稻瘟病有不同的防治效果和增產(chǎn)作用，尤其是水稻抗性基因、遺傳背景和株高等農(nóng)藝性狀差異越大的品種，混栽效果越好。僅僅是抗性基因不同，其他性狀相似而遺傳差異不大的品種混栽，效果較差。采用矮桿雜交稻與高桿優(yōu)質(zhì)品種混合套栽，形成了立體的植株群落，可充分利用自然的光熱條件，而且，間套混栽進去的高桿優(yōu)質(zhì)品種的產(chǎn)量，就是水稻的增產(chǎn)量。
通過對混栽田塊的田間發(fā)病環(huán)境進行觀測得知，混栽田塊的日平均溫度比凈栽田塊高0.47℃左右，日平均相對濕度比凈栽田塊低3.59％左右，日平均光照強度比凈栽田塊高3469勒克司左右，植株葉片露珠覆蓋面積比凈栽田塊低50.2％左右，且植株葉片露珠平均停留時間比混栽田塊延長46分鐘左右。所有這些都表明，混栽田塊防止稻瘟病菌蔓延的環(huán)境比凈栽田塊好得多。
經(jīng)過大面積種栽試驗表明，水稻多品種混栽有利于水稻的生長而不利于病害的滋生，混栽技術(shù)嶄斷了稻瘟病的滋生和蔓延之路，稻瘟病病情指數(shù)明顯下降，減少了農(nóng)藥施用量，使水稻的防病、抗病、抗倒伏能力大大增強，水稻產(chǎn)量也有明顯提高。
本發(fā)明的技術(shù)，增強了稻田的生態(tài)穩(wěn)定性，能有效地控制稻瘟病的流行，基本上不再需要向稻田噴施防止稻瘟病的農(nóng)藥，改善人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)條件。只要合理實施品種多樣性種植，將混栽品種按規(guī)律合理地搭配，不僅可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，而且可有效地利用和保存地方優(yōu)質(zhì)品種資源和遺傳資源。本發(fā)明的技術(shù)方法簡單、實用，符合農(nóng)戶種植習慣，易于為廣大農(nóng)戶學習和接受。
下面，結(jié)合附圖和實施例進一步闡述本發(fā)明。


圖1所示為混栽的示意圖。
首先進行品種組合選擇，根據(jù)水稻品種遺傳背景、農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟性狀，要求各地的選配標準為當?shù)馗弋a(chǎn)雜交稻品種為主栽品種，以優(yōu)質(zhì)稻如香稻、糯稻、軟米等高桿地方老品種為間栽品種，兩品種之間遺傳差異最好大于20％，株高位差間栽品種比主栽品種高30厘米以上，生育期前后不超過10天左右為宜。如果混合間栽組合中品種成熟期不一致，可通過播種育秧期來進行調(diào)節(jié)。如果組合品種成熟期相差10天，晚熟品種提前10天播種育秧即可。品種的選擇與組合要因地制宜。秧田期管理按當?shù)剞r(nóng)事操作程序?qū)嵤?。?br> 圖1所示，按目前雜交稻的條栽方式栽培矮桿品種雜交稻A，雜交稻的株距、行距和密度均與常規(guī)方法相同，矮桿品種雜交稻A的行距L1為15厘米，此相距15厘米的兩行為一基本單元，每相鄰的兩個基本單元之間的距離L2為30厘米，在雜交稻田中每隔4行多栽插1行高桿優(yōu)質(zhì)品種水稻糯稻B，糯稻的叢距H為35厘米左右，每叢4～6苗，每畝間栽1500～2000叢。栽插時可同步混合間栽，也可在雜交稻移栽3-5天后，補套間栽糯稻。
實施例2000年在云南建水縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)試栽面積50174畝，根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，選擇的主栽雜交稻品種主要有汕優(yōu)63、絲優(yōu)63、特優(yōu)63、Ⅱ優(yōu)63、汕優(yōu)22、汕優(yōu)多系一號等，間栽品種主要以黃殼糯、紫糯、元江糯、松子糯、香谷等為主。間栽方式為每隔4-6行雜交稻多間栽一行糯稻，雜交稻栽插密度與當?shù)亓晳T高產(chǎn)密度一致，糯稻叢栽，每叢4-5苗，叢距為30-40厘米，每畝間栽1500-2000叢為宜?；煸运酒贩N記載見表一，混栽技術(shù)應(yīng)用推廣效果見表二，混栽大田示范推廣不同密度農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量見表三。
表一2000建水縣水稻品種多樣性混合間栽水稻品種記載表
表二2000年建水縣水稻品種多樣性混合間栽技術(shù)推廣應(yīng)用效果統(tǒng)計表 注每公斤糯谷按2元計農(nóng)藥用量主要指防稻瘟病用藥量。
表三2000年建水縣水稻品種多樣性混合間栽大田示范推廣不同密度農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量調(diào)查表
表三(續(xù))2000年建水縣水稻品種多樣性混合間栽大田示范推廣不同密度農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量調(diào)查表
表三(續(xù))2000年建水縣水稻品種多樣性混合間栽大田示范推廣不同密度農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量調(diào)查表
根據(jù)上述試驗多點測產(chǎn)結(jié)果，平均畝增產(chǎn)50.6公斤糯稻，全縣僅推廣該項目就可增產(chǎn)糯谷253.88萬公斤，折合新增產(chǎn)值507.8萬元(每公斤糯谷按2.00元計算)，取得了明顯的經(jīng)濟效益。同時，栽種方法簡單易行，投工少，花錢少，抗病增產(chǎn)效益好，符合農(nóng)民種植習慣。
本發(fā)明田間大面積應(yīng)用結(jié)果如下2000年在云南省40個縣56個調(diào)查點進行43000公頃水稻品種多樣性混合間栽防止稻瘟病大面積試驗，結(jié)果表明，水稻品種多樣性混合間栽對稻瘟病有極為明顯的控制效果，尤其突出的是，混栽優(yōu)質(zhì)稻品種葉瘟和穗瘟的發(fā)病率、病情指數(shù)(或損失率)均極為明顯地下降，防治效果在76％～99％之間，對主栽品種稻瘟病的紡織效果在32～51％之間。品種多樣性混合間栽與凈栽相比，抗倒伏率100％，減少農(nóng)藥施用量60％以上，混合間栽與凈栽雜交稻相比，增產(chǎn)幅度每公頃在610～925公斤之間。
2000年在四川、重慶、貴州、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇、廣東和陜西等省市進行試驗，結(jié)果表明，混合間栽品種對稻瘟病的發(fā)病率比凈栽品種減少70～84％，嚴重度降低38～82％，抗倒伏率100％，減少農(nóng)藥施用量60％以上，每公頃增收優(yōu)質(zhì)稻550～720公斤，獲得了與云南省小區(qū)試驗一致效果。
權(quán)利要求
1.水稻遺傳多樣性控制稻瘟病技術(shù)，保持目前雜交稻的栽培方式，栽培水稻的株距、行距和密度均與常規(guī)方法相同，其特征在于，在矮桿品種(A)的雜交稻田中每隔4～8行多栽插1行高桿優(yōu)質(zhì)品種水稻(B)，高桿優(yōu)質(zhì)品種(B)比矮桿品種(A)高20厘米以上，套栽的兩品種的遺傳差異即RGA指紋差異在10％以上，成熟期相差40天以內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制稻瘟病技術(shù)，其特征在于，高桿優(yōu)質(zhì)品種(B)的叢距(H)為20～40厘米，每叢4～6苗，每畝間栽1500～2000叢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制稻瘟病技術(shù)，其特征在于，套栽的兩品種的RGA指紋差異最好為20～30％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制稻瘟病技術(shù)，其特征在于，套栽的高桿優(yōu)質(zhì)品種水稻(B)最好比矮桿品種(A)高30厘米以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制稻瘟病技術(shù)，其特征在于，套栽的兩品種水稻的成熟期最好不超過10天。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制稻瘟病技術(shù)，其特征在于，套栽的高桿品種為傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)稻品種如香稻、糯稻、軟米等。
全文摘要
水稻遺傳多樣性控制稻瘟病技術(shù),是在矮桿品種(A)的雜交稻田中每隔4～8行多栽插1行高桿優(yōu)質(zhì)品種水稻(B),高桿品種(B)比矮桿品種(A)高20厘米以上,套栽品種的遺傳差異即RGA指紋差異在10%以上,成熟期相差40天以內(nèi)。本技術(shù)能有效地控制稻瘟病的流行,減少農(nóng)藥施用量,增強水稻的防病、抗病、抗倒伏能力,水稻產(chǎn)量明顯提高。
文檔編號A01G7/00GK1309886SQ01107330
公開日2001年8月29日 申請日期2001年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月7日
發(fā)明者朱有勇, 陳海如, 范靜華, 王云月, 李炎, 李作森, 陳建斌 申請人:云南農(nóng)業(yè)大學