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疫霉菌生殖生物学和遗传多样性研究

王建营  
【摘要】: 本文以同宗配合疫霉菌恶疫霉和苎麻疫霉为材料,对恶疫霉生物学性状的 遗传与变异,苎麻疫霉的群体遗传,化学诱导发生异宗配合变异及变异株异宗 配合特性的遗传稳定性,磷脂及相关物质对疫霉菌及相关卵菌有性生殖的刺激 作用等进行了研究。 在实验室条件下,对不同地区和不同寄主来源的恶疫霉菌株的线性生长速率 和同宗配合性状的遗传进行了研究。结果指出,恶疫霉菌株同宗配合性状在无性 和有性后代均可稳定遗传,表明在供试恶疫霉菌株中上述性状的控制因子是纯合 的。供试菌株生长速率的遗传情况十分复杂,至少存在3种类型:1.在单孢无 性后代和自交后代均可稳定遗传,2.在单游动孢子后代稳定遗传而在自交后代 发生变异,3.在无性后代和有性后代均发生变异。表明该性状可能由细胞核纯 合基因、也可能由细胞核杂合基因、还可能由细胞质因子调控。对有性生殖导致 的生长速率在单卵孢子后代的变异在随后的无性后代的遗传研究结果表明,该变 异在无性后代可保持2代以上。提示在恶疫霉中除了有性杂交过程中的基因重 组,可能还有一种未知的机制参与调控该性状的遗传与变异。 以分离自黑龙江腐烂苹果的恶疫霉野生型菌株Ap-14为亲本,采用菌丝块 创伤接种法测定了恶疫霉对苹果的致病力在无性繁殖和有性生殖后代的遗传情 况。结果是连续2代单游动孢子后代在苹果上所致病斑半径与亲本所致病斑半径 无显著差异;而其20个有性后代个体所致病斑半径与亲本有显著差异,其中2 株致病力显著强于亲本,其余与亲本相似。表明恶疫霉对苹果的致病力在无性后 代可稳定遗传,而在自交有性后代发生变异。同时在含甲霜灵0.05μg/ml的LBA 平板上测定了恶疫霉菌丝生长对甲霜灵的敏感性在无性和有性后代的遗传。结果 是恶疫霉对甲霜灵的敏感性在无性单孢后代无显著变异,而50个自交有性后代 群体,与亲本有极显著差异,其中3株高于亲本,3株低于亲本,44株与亲本相 似。表明恶疫霉对甲霜灵的敏感性同样在无性后代稳定遗传而在有性后代发生变 异。上述结果提示,恶疫霉中上述性状可能由细胞核杂合基因控制。 利用从126个RAPDs随机引物中筛选出的条带清晰可辩、主带明显、稳定 的8条引物,对采集自江苏、安徽和江西不同寄主的45个Phytophthora boehmeriae 菌株进行全基因组DNA RAPD标记遗传多样性分析。选用引物共标出 DNA指 纹图带68条,其中多态性条带20条,多态性检测率为29.4%。利用Popgene软 件对供试菌株间的遗传距离进行聚类分析构建系统树状图,供试菌株被划分为2 个遗传聚类组。结果表明该种内不同地区和寄主来源的菌株阳]亲缘关系较近。菌 株间的遗传相似性与菌株的寄主来源有一定的相关性,来自江苏、江西和安徽棉 花上的 27个菌株被划分在同一遗传聚类组内,而分离自构树和芒麻的 18个菌株 被划分在另一个遗传聚类组。结果还表明该种菌株的遗传相似性与其地区来源无 直接相关性。 以化学农药氯哗灵诱变天然同宗配合恶疫霉 Pforophthora cactorum儿eber& COhn)S。hr饮.的5个野生型菌株,从其中4个菌株获得了异宗配合变异株。氯哩 灵的有效诱变浓度为 10wto卜g/ml,以20卜g/ml处理4-8周效果最好。所获得的 异宗配合变异株在12℃、黑暗条件下保存,2个月内有40%左右的菌株保持异 宗配合特性,7个月后仍有少数变异株保持异宗配合特性。异宗配合变异株的交 配型在单游动抱子后代中发生分离,出现了 A;、Ap A;人卜 A;A卜 AO 5种交配 型的菌株。上述各交配型在单游动抱子后代中均持续分离,在其单抱后代中检 测到3~5种交配型的个体。 以氯哗灵诱变芒麻疫霉(P勿扣phtho。boehmeriae Sawada)的野生型菌株 E。-8,获得异宗配合变异株。异宗配合变异株的交配型在单游动抱子或单菌丝片 段后代均发生分离,出现了疫霉菌己知的全部5种交配型的个体。各交配型在单 游动抱子无性系后代持续分离。80%以上的变异株在 12T、黑暗中贮存 2个月 后仍可保持其原有交配型,部分变异株在菌丝块移植继代培养7代后仍然保持异 宗配合特性。对部分A;交配型单抱株激素产生与接受类型的测定结果表明,A; 交配型变异株至少包括 S’和 S’两种性征类型。上述结果提示疫霉属卵菌性别的 产生是出同宗配合演化为异宗配合并可能同时分化产生不同的交配型,从遗传学 角度阐明了自然条件下和实验室条件下疫霉菌交配型互变现象的可能机理。 在基本培养基上测定了8种磷脂类物质在未处理时和经NaCI溶液清洗后对 Phyophlhora caclorl;m、P boehmerNI和 Pyhilm mpioof。lin有性生殖的束激作 用。结果是,当加样量y] 500 u g/块培养基时,在未经 NaCI溶液清洗的情况下, 且互 能够巾激P caclorum、P boehmeriac和 Py p,rio)lun。产生卵地子的磷脂分另为 一种、2种和 0;在经过 NaCI溶液清洗以后,能够刺激上还供试菌株进行有性生 伯的磷脂种类分别卜升为7种、5


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