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香蕉枯萎病菌24个营养体亲和群(VCG)毒枝菌素生物合成及致病力的比较研究

石佳佳  
【摘要】:香蕉具有赏食俱佳的特点,是世界上重要的热带水果之一,被联合国粮农组织(FAO)认定为世界第四大粮食作物,依次位于水稻、小麦和玉米之后。然而,我国乃至世界香蕉产业的发展正遭受到香蕉枯萎病的严重威胁,该病由土传真菌尖孢镰刀菌古巴专化型(Foc)引起。该病原菌变异速度快、致病性强、发病率高,且致病机理复杂,目前对病原菌致病机理还未有足够的了解和认识,导致抗病育种速度远跟不上病原菌的进化速度,化学防治也没有取得有效成果。香蕉枯萎病菌可分为3个生理小种(Race 1、2和4),24个营养体亲和型(VCG)。在我国香蕉产区主要受到Race 1和Race 4的威胁,前者只侵染粉蕉,后者既侵染粉蕉也侵染香牙蕉,对我国香蕉产业造成严重打击。所以进一步了解Foc的致病因子,有着重要的意义,可以为香蕉枯萎病的有效防治奠定理论基础。目前关于香蕉枯萎病的致病机理热点研究在于Foc菌株生物合成的毒枝菌素,这种次生代谢产物可能是Foc致病的主要因子之一,所以本试验研究了24个VCGs类型的Foc菌株的毒枝毒素生物合成能力及致病力的关系,主要结果如下:24个VCGs类型的Foc菌株的培养、毒枝菌素提取及含量的测定:利用大米培养基培养24个VCGs类型的Foc菌株,28d后提取并浓缩粗毒素,利用HPLC-ESI-MS进行检测,能够检测到镰刀菌酸、白僵菌素和恩镰孢菌素;定量结果表明:Foc菌株生物合成白僵菌素的量远远高于镰刀菌酸和恩镰孢菌素,最高与镰刀菌酸相差270倍,与恩镰孢菌素相差6000多倍。试验结果说明所有Foc均能生物合成镰刀菌酸、白僵菌素和恩镰孢菌素,且白僵菌素为主要的毒枝菌素,其次为镰刀菌酸。白僵菌素、镰刀菌酸和恩镰孢菌素的相关生物合成基因的PCR扩增:根据白僵菌素、镰刀菌酸和恩镰孢菌素的生物合成的关键基因序列设计引物、进行扩增、测序,再利用相关软件(DNAman、MEGA4)进行序列比对及进化树的制作,结果显示,三种毒素对应生物合成基因序列相似性均达到90%以上,序列相似性与Foc所属生理小种和VCGs相关;相同生理小种序列聚类到一起,同一VCG的序列相似性达到99%以上。香蕉枯萎病菌Race 4对巴西蕉的致病力分析:利用PDB培养基培养香蕉枯萎病菌4号生理小种(Race 4),收集并制备孢子悬浮液,将孢子加入土壤中,至终浓度为500cfu/g土壤;种植巴西蕉组培苗,观察发病情况,结果表明:接种的巴西蕉均感病,且病情指数与Foc中三种毒素含量相关,Foc中三种毒素含量适中的致病力最强,有两种毒素含量高的致病力大于只有一种毒素含量高的,说明香蕉枯萎病菌致病力强弱受三种毒素含量的综合调节。


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