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《西北农林科技大学》 2009年
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棉花黄萎病菌的遗传多样性分析

毛岚  
【摘要】:棉花黄萎病是世界各国棉花产区的重要土传维管束萎蔫病害,该病原菌分布范围广,可浸染一年生、多年生双子叶植物及单子叶植物,寄主多达600多种,一旦爆发造成严重经济损失。近年来,我国棉花黄萎病菌致病力分化明显,病害在田间表现出多种症状类型。为此,为了明确近年来我国棉花黄萎病菌致病力分化状况,进一步揭示其病原菌遗传变异规律,为制定病害防治技术措施提供理论依据,本论文对采自全国20个省区的棉花黄萎病菌,通过对其致病力、生物学性状、ISSR分子标记分析、营养亲和性和致萎毒素进行了深入研究,取得了以下结果: 1.将从全国20个省区采集分离的60个棉花黄萎病单孢分离菌株接种在5个棉花鉴别寄主上进行棉花黄萎病菌的致病力测定,结果表明,60个供试菌株可划分为强、中、弱3个致病类型,其中强致病力类型(Ⅰ型)包括27个菌株,以陕西、江苏等地区的菌株为主,占供试菌株的45.0%;中等致病力类型(Ⅲ型)包括18个菌株,以河南、湖北和部分河北菌株为主,占供试菌株的30.0%;弱致病力类型(Ⅱ型)包括15个菌株,占供试菌株的25.0%。研究结果证实我国棉花黄萎病菌致病力分化明显,其中以强致病力菌系占主导地位。 2.病原菌生物学性状测定表明,供试棉花黄萎病菌株在菌落形态上存在很大差异,主要表现型有菌核型、菌丝型和中间型三种,其中以菌核型居多,致病力较强,表现为培养菌落的微菌核多、分生孢子多;菌丝型致病力较强,但所占比例最少,菌落呈白色,气生菌丝致密发达,不产生微菌核;中间型致病力较低,菌落表面呈灰白色,边缘光滑,微菌核和分生孢子较少。由此表明,棉花黄萎病菌的菌落培养类型与致病性强弱有一定相关性。除菌丝型外,其它菌株微菌核形成的快慢、多少及黑色素产生的相对量与病菌致病力强弱呈正相关。 3.揭示了温度、pH值、光照、碳源和氮源对病菌生长和产孢量的影响。研究结果表明,棉花黄萎病菌的生长温度为10℃~30℃,最适温度为25℃,超过33℃病菌停止生长;病菌在pH值5.0~7.5条件下均可生长,其中最适生长pH值为6.0~7.0;光照条件有利于病菌的菌落生长,而黑暗条件有利于棉花黄萎病菌微菌核产生,而不利于菌落生长和抑制微菌核萌发;葡萄糖是有利于病菌生长最好的碳源,蔗糖、可溶性淀粉次之,乳糖和甘油较差。硝酸钠和脲是有利于病菌生长较好的氮源,而硝酸铵次之,硝酸氢二氨、硫酸铵较差。 4.采用ISSR分子标记技术对来自河南、江苏、陕西等省区60个棉花黄萎病菌株进行了遗传多样性研究。改进了提取DNA的CTAB-SDS方法,提取的DNA纯度好,质量高,能够满足分子生物学研究需求;优化了棉花黄萎病菌ISSR反应体系,并从30条引物中筛选出具有较强特异性引物7条,共能扩增出152条条带,其中具有多态性的条带56条,占36.84%。研究结果表明,遗传相似系数变异范围为0.20~1.00,部分菌株间的遗传差异较大,在遗传相似系数0.46处,60个参试菌株可分为2个遗传类型,类型Ⅰ包括来自陕西、江苏、湖北的50个菌株,类型Ⅱ包括来自新疆、四川、云南宾州等地区的10个菌株。聚类分析结果表明,棉花黄萎病菌的遗传类群与其地理来源具有一定的相关性。 5.营养亲和性测定结果表明,60个供试菌株在氯酸钾培养基上共诱发获得Nit突变体691个。经表现型鉴定,获得Nit1突变体533个,占77.13%,NitM突变体156个,占22.58%,Nit3突变体2个,占0.29%。将表现型互补的Nit1与NitM突变体配对测定其营养亲和性,结果显示,供试菌株可划分为3个营养亲合群(VCGs),其中河南和河北的部分菌株属于第三营养亲合群(VCG3),四川、云南和新疆的10个菌株属于第二营养亲合群(VCG2),其余的42个菌株属于第一营养亲和群(VCG1)。研究结果表明,棉花黄萎病菌的致病力与营养亲和性具有一定的相关性,其中属于VCG1的菌株致病力一般较强,VCG2的菌株致病力较弱,VCG3的菌株致病力中等。此外,在同一营养亲和内群内的个体间,也存在致病力的差异。 6.棉花黄萎病菌毒素产量与病菌培养条件密切相关,其中温度为25℃、pH值为6.0~7.0、光照为24 h是病菌毒素最适合的产生条件。研究结果表明,供试菌株的致病力强弱与毒素产量、棉花子叶组织磷素外渗率、根冠细胞死亡率及其棉苗致萎程度直接相关,该结果为进一步揭示棉花黄萎病菌的致病机理提供了理论依据。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S435.621

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