间栽系统中不同水稻品种组配控制稻瘟病的遗传作用机理研究

The utilization of different rice varieties combinations in the intercroping system to increase the diversity of farmland systems is an important cropping pattern which can reduce pests and diseases in southwest China. However, the mechanism of reducing rice blast caused by rice diversity intercropping has not been studied thoroughly. Previous studies found that the control effects of rice blast caused by different combinations of varieties are quite different in the same mixed-planting model. The reported disease control mechanisms still cannot explain the control effects systematically and accurately. Therefore, we speculate that the genetic barrier effect of genetic divergence between varieties combinations may be an important reason for inhibiting the occurrence of diseases. This project intends to use molecular markers, field experiments, and computer programming techniques to establish a method which using genetic divergence index to detect the genetic divergence level of rice varieties combinations, to explore the role of genetic divergence of rice cultivar combinations in occurrence of rice blast, (1) and to reveal the genetic mechanism of control effects of rice blast by different rice cultivar combinations in the intercropping system, (2) so as to optimize the application mode of control rice blast by biological diversity under different environmental conditions, (3) we will establish an internet data query platform for optimizing the planting cultivar combinations and provid a theoretical and technical support for the rational use of rice diversity intercropping in the control of rice blast disease.

利用不同水稻品种混合间栽增加农田系统的多样性是我国西南地区降低病虫害危害的重要种植模式，但目前对水稻多样性间栽导致稻瘟病降低的机理研究还不够深入，前期研究发现，同在混合间栽模式中不同水稻品种组合所带来的稻瘟病防治效果相差甚大，但是在已报道的控病机理中还不能较为系统和准确的解释这一现象，因此，我们推测组合品种之间由于遗传分化产生的遗传阻隔效应可能是抑制病害发生的重要原因。本项目拟利用分子标记技术、田间试验结合计算机编程技术，建立利用遗传分化指数检测组配品种遗传分化水平的方法，探明水稻组配品种的遗传分化在控制稻瘟病发生的作用，（1）揭示间栽系统中不同水稻品种组配控制稻瘟病的遗传作用机理，（2）优化适用于不同环境条件下利用生物多样性控制稻瘟病的应用模式，（3）构建水稻品种优化种植组配的数据库及互联网查询平台，该研究为合理的利用水稻多样性混合间栽控制稻瘟病提供理论和技术支撑。

本项目围绕间栽系统的品种遗传差异抵御水稻抗病防御机制的基础科学问题、关键技术应用问题，逐步阐明间栽系统中水稻自身遗传分化在抗稻瘟病过程中的重要作用，优化适用于不同环境条件下混合间栽控制稻瘟病的应用模式，建立可视化查询平台，完成从理论到实践应用的现代化技术。取得的主要结果：（1）建立了以遗传分化指数（GDI）快速准确检测水稻品种的遗传分化水平的方法，证实遗传分化指数（GDI）与稻瘟病防治效果呈现显著的正相关关系，阐明间栽系统中不同水稻品种组配控制稻瘟病的遗传作用机理。（2）优化种植组配的标准和参数，有效预测多样性组配对稻瘟病的控制效率。明确了寄主、病原、环境互作在筛选多样性品种组配中的应用方式，构建适用于不同环境条件下利用混合间栽控制稻瘟病的应用模式。（3）建立水稻品种对稻瘟病的抗病、感病数据库、抗病基因型数据库和稻种资源农艺性状数据库。面对农民和生产者开发形成品种组配的网络查询系统，开创了从理论到实践应用的数字化模式。本研究系统的对水稻多样性控制稻瘟病的理论、技术流程与应用方式进行了创新和完善。不但为病害的持久控制提供理论指导，也在生物多样性控制病害和植物保护两个领域皆具有重要的理论和现实意义。