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稻瘟病菌群体遗传多样性及其无毒基因的遗传分析与分子标记定位

陈庆河  
【摘要】:由稻瘟病菌[Magnaporthe grisea (Hebert) Barr.(无性态为Pyricularia grisea Sacc.)]引起的稻瘟病是水稻生产上重要的病害之一,在世界上许多水稻种植区都有发生,也是我国各稻区危害最严重的水稻病害之一。目前,利用抗病品种是控制该病最经济、最有效的措施,但是,抗病品种推广3~5年后就“丧失”抗病性,给抗病品种的选育和推广带来了很大的困难。因此,研究稻瘟病菌的群体遗传结构特征,揭示其变异规律及动态,可为抗病品种的合理布局和培育抗病品种提供理论依据。同时,通过获得与稻瘟病菌无毒基因紧密连锁的分子标记,不仅可利用该无毒基因的标记作探针,研究该无毒基因在自然群体中的分布情况,揭示病菌群体毒性组成和变异特点,且为进一步物理作图法克隆该无毒基因奠定基础。本研究对中国稻瘟病菌群体结构进行了分析,同时利用分子标记技术,定位了稻瘟病菌的3个无毒基因。 采用rep-PCR指纹技术对我国13个稻区的482个稻瘟病菌菌株的DNA指纹图谱及其部分菌株的毒性结构进行了分析,以明确中国稻瘟病菌的群体遗传结构。结果表明,中国稻瘟病菌的群体结构具有较丰富的遗传多样性,在55%的指纹相似性水平上可将381个单元型划分为11个不同的遗传系谱;CHL04、CHL05和CHL06为我国稻瘟病菌的主要谱系;且不同稻区稻瘟病菌遗传空间组成有差异,但未形成明显的空间分化;不同年份的群体也没有发生明显的演替;根据对已知抗性基因的品种的致病性反应,将121个菌株分成53种致病型,rep-PCR指纹分析的遗传系谱及单元型与致病型(生理小种)存在复杂的关系。结果还发现中国稻瘟菌群体对Toridl(Pi-z~t,Pi-sh)和Tetep(Pi-k~h+?)毒性频率较低,说明在水稻抗瘟育种中可以考虑将Pi-z~t,和Pi-k~h基因累加利用。 本研究还用4个稻瘟病菌的标准交配型菌株,对1998~2003年我国13个省(市)670个稻瘟病菌单孢分离菌株的育性和交配型进行了测定,以明确中国主要稻区稻瘟病菌的交配型分布及其育性能力。结果发现中国稻瘟病菌广泛存在MAT1-1、MAT1-2两种交配型菌株。可育菌株率为40.3%,MAT1-1和MAT1-2菌株分别占测试菌株的21.9%、18.4%。不同稻区稻瘟病菌有性世代的形成能力有很大差异。用PCR技术对我国稻瘟病菌交配型进行快速分子测定,结果发现MAT1-1和MAT1-2菌株分别占62.5%和37.5%,在绝大多数稻区同时存在两种交配型菌株。结果提示,尽管在自然界中很难发现稻瘟病菌的有性世代,有性杂交导致的稻瘟病菌的遗传变异仍然是稻瘟病菌遗传多样性的一种潜在的原因。


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