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东北地区玉米大斑病菌(Exserohilum turcicum)生理分化和遗传多态性研究

高金欣  
【摘要】:本文建立了一套适用于玉米大斑病菌(Exserohilum turcicum)单孢子分离纯化的方法,从大斑病菌生理小种组成变化和遗传多态性、辽宁省11个主栽玉米品种对不同生理小种大斑病菌抗病性分析等方面,对东北三省玉米大斑病菌生理分化进行了系统的研究。主要研究结果如下: 1.本文利用普通光学显微镜直接从玉米叶片感病部位分离大斑病菌单孢子:通过敲打叶片,先将孢子转移至水琼脂培养基上,然后用自制的简易挑孢针在低倍镜下直接挑取单个大斑病菌孢子,从而达到分离纯化病原菌的目的。结果表明,此方法虽然在操作上有一定的难度,但简便易行,高效快捷并且污染少,为玉米大斑病病菌生理小种鉴定、基因组DNA遗传多态性的进一步研究特供物质基础。该方法值得推广到其他种类大型孢子真菌的单孢分离工作中。 2.利用含Ht1、Ht2、Ht3和HtN单抗性基因的玉米自交系作为鉴别寄主,对2009年采自于辽宁、吉林、黑龙江3个省份的28个地区的113株玉米大斑病菌进行了生理小种鉴定和种群动态分析,鉴定出0、1、2、3、N、12、13、1N、2N、123、12N和123N共计12个生理小种。不仅鉴定出能够克服单抗性基因的小种,而且有能够同时克服4个单抗性基因的强致病性小种,东北地区生理小种组成趋于多元化。其中,0号和1号小种仍为优势小种,分别占供试菌株的47.8%和19.5%。所鉴定的113个菌株对抗性基因Ht1、Ht2、Ht3和HtN的毒性频率分别为37.2%、21.2%、4.4%和15.9%。结果表明,东北地区玉米大斑病菌生理分化明显,生理小种的分布与种间的变异频率也趋于复杂化。玉米大斑病菌0号和1号小种以外其他生理小种出现频率的的升高和品种抗性的“丧失”是玉米大斑病发生的重要原因。 3.对通用引物PCR(UP-PCR)扩增反应中的dNTP、引物、MgCL2、Taq DNA聚合酶和DNA模板浓度以及退火温度(Tm)、PCR反应循环数等重要参数进行优化,建立了适合玉米大斑病菌的UP-PCR反应体系,并筛选出7条多态性较好且稳定的引物。对来自辽宁、吉林、黑龙江玉米主产区的24株病菌进行UP-PCR分析,共扩增出75条谱带,大小介于250-2000bp,多态性比率为72.0%,说明UP-PCR标记在玉米大斑病菌中存在较高的多态性。聚类分析显示,在阈值为0.796处菌株被分为8个类群。结果表明,东北地区玉米大斑病菌种群内种内遗传分化明显,菌株的遗传多样性和其地理来源无明显的相关性,和其生理小种组成存在一定的关系,但并不是遗传谱系和生理小种之间存在简单的一一对应。UP-PCR技术可以充分展现玉米大斑病菌菌株间的亲缘关系及差异性,为有效地开展玉米大斑病菌的遗传进化及探讨其致病性的生理分化提供了一种新的方法。 4.本文首次采用带菌玉米粒灌心法,完成辽宁省11个玉米主栽品种对不同生理小种大斑病菌的抗性鉴定。结果显示,各品种对不同生理小种大斑病菌的抗病性存在明显差异。抗病性鉴定与品种系谱相关性分析表明,品种对不同生理小种大斑病菌的抗性与品种血缘相关。


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