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中国禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)的遗传多样性及其与尼泊尔、欧美菌系的比较

瞿波  
【摘要】: 利用从中国小麦赤霉病主要发病区广泛收集的禾谷镰刀菌(F.graminearum)菌株,通过AFLP、SCAR、SSCP等先进的分子标记技术,分析了中国病原菌群体的DNA多态性和致病力,并与欧洲、美国和尼泊尔等不同大陆的禾谷镰刀菌菌系进行比较,首次从分子水平上揭示了中国禾谷镰刀菌的遗传多样性和分布状况及其与尼泊尔、欧美菌系的差别。 根据种类特异PCR的分析结果,不同大陆的禾谷镰刀菌存在6种类型(类型1-类型6)。中国的禾谷镰刀菌存在两种类型,即类型1和类型5。类型5属于温暖型菌系,是中国禾谷镰刀菌的主要群体,约占调查数的79%,分布在中国的大部分地区,尤其是温暖麦区;而类型1属于冷凉型菌系,是一个相对较小的群体,约占调查数的21%,其分布有明显的地区局限性,主要分布在较为冷凉的地区。西欧、北美等气候较冷凉地区的绝大部分菌株也是类型1,只在西北欧的少数地区发现了类型6菌株。这说明禾谷镰刀菌存在明显的生态地理类型。 SSCP分析首次更明确地区分出了这6种不同的类型。根据SSCP的多态性形态,可以进一步将类型1分为类型1A,类型1B和类型1C三个亚类。类型1A是主要的类型,大多数类型1菌株都是这一类型。其它几种类型没能进一步区分出亚类。用SSCP技术对中国禾谷镰刀菌群体所作的分析表明,中国的禾谷镰刀菌只有类型1(A)和类型5两种类型,在这两种类型中没有区分出亚类。 SCAR分析显示,特异性PCR产物类型是由于DNA序列的79-168和440-526区的核苷酸发生变化造成的,而其余380个核苷酸几乎完全一致,仅几个核苷酸位点发生了变化。对每一种类型而言,用不同来源的菌株扩增出的特异性DNA片段的核苷酸排列几乎完全相同。 AFLP分析结果表明,来自不同大陆的禾谷镰刀菌菌系存在丰富的变异。不同大陆的禾谷镰刀菌群体中没有发现AFLP带谱完全相同的两个个体,即使在同一来源地的菌株中也很难找到完全相同的个体,显示了禾谷镰刀菌群体中存在高度的遗传多样性。 AFLP分析首次明确显示出了禾谷镰刀菌两大类群与地理来源的关系。根据对来自不同大陆的禾谷镰刀菌的AFLP数据用UPGMA法所作的聚类分析,至少可将所有供试菌株明显地区分为两大类群,即以AFLP类群A为代表的欧美菌系和中国的类型1菌系,和以AFLP类群B为代表的亚洲菌系。前者包括除尼泊尔菌株N4(类型1C)外的所有类型1和类型6菌系;后者包括中国的类型5菌系,尼泊尔 的类型2一类型5菌系,以及日本(类型5)菌系。禾谷镰刀菌的某些AFLP带型明 确显示了类群内的菌系与地理位置间的关系,有的AFLP带型则在一定程度上显示 了与致病力间的关系。 用UPGMA法对中国菌株的所作分析表明,中国的禾谷镰刀菌群体同样存在 ALFP类群A和AFLP类群B两大类群。但中国的AFLP类群A只有类型l一种类 型,AFLP类群B也只有类型5一种类型。中国禾谷镰刀菌AFLP类群可以进一步 划分为几个亚类。从系统聚类分组来看,同一来源的菌系存在着较大的变异,不同 来源菌系间菌株的变异似乎存在着平行关系。 选用来自不同大陆的禾谷镰刀菌菌株,从侵染力和扩展力两方面考查了病原菌 对小麦幼苗的致病力。相关分析表明,病原茵扩展力与侵染力呈极显著正相关,相 关系数r=0.95,RZ吻.9025,说明本试验测定的侵染力和扩展力结果均能反映病原 菌的致病力水平。 方差分析显示,各参试菌株对小麦幼苗的致病力存在极显著的差异0功.01人 侵染力级别从最高5.2到最低1.4间存在一系列的差异,扩展力从50石mm上5.smm 间也存在一系列的差异,说明不同菌株间的致病力存在广泛的变异。根据统计分析 比较,结合习惯划分方法将致病力不同的菌株分成了强、中、弱三组,结果每组中 都有同一来源或同一类型的菌株。多数病原菌的致病力表现为中或强。 综合来看,各地菌株或各种类型菌株的致病力均存在强弱分化,这与AFLP所 揭示的各种类型的菌株或各地菌株间均存在广泛的遗传变异是一致的。但不同类型 或生态地理来源的菌株与当地生态气候条件下的赤霉病病害流行有关。温暖型菌系 是导致中国长江中下游等温暖麦区由禾谷镰刀菌引起的赤霉病害流行的主要病原 菌,而在中国的北方或其他冷凉地区由禾谷镰刀菌导致的病害则主要是冷凉型菌系 病原菌造成的。


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