云南省紫茎泽兰入侵区炭疽菌遗传结构研究

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:metor2009
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植物病害一直是农作物优质高产的重要制约因素之一,而大多数的植物病害由病原真菌侵染所导致。炭疽菌(Colletotrichum)物种多,寄主广,在热带和亚热带广泛分布,能引起许多农作物、木本植物、草本植物和水果患病。炭疽菌的研究目前主要集中在农作物及观赏植物上,对入侵植物以及本地植物的炭疽菌物种组成差异以及种群之间的遗传交流情况尚未开展研究。本研究首先通过野外调查在云南省紫茎泽兰入侵区确定了 14个采样点,采集到了紫茎泽兰健康叶片、病斑叶片和本地植物病斑叶片,利用传统分离培养技术,经核糖体转录间隔区序列(Internaltranscribed spacers gene,ITS)测序鉴定,获得了 874株炭疽菌。对其中数量占优势的ITS基因型OTU48、OTU397进行多基因扩增,包括肌动蛋白基因(Actin gene,ACT)、3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(Glyceraldehydes-3-phosphate dehydrogenase gene,GAPDH)、几丁质合成酶A基因(ChitinsynthaseAgene,CHS-1)、β-微管蛋白基因(β-Tubulin2gene,TUB2)、钙调蛋白基因(Calmodulingene,CAL)、谷氨酸合成酶基因(Glutamatesynthase gene,GS),运用多基因谱系一致性系统发育物种识别方法进行系统发育种的识别。接下来,采用群体遗传学的方法对胶孢炭疽复合种(The Colletotrichum gloeosporioides complex)、Colletotrichum kahawae subsp.Ciggaro 和果生炭疽菌(Colletotrichum fruclicola)的群体遗传结构、种群扩张、谱系地理结构进行分析,推测它们的种群进化历史以及现代地理分布格局的成因。最后,我们将这些与来自世界其他地区的经济作物致病炭疽菌进行了 ITS基因比较。论文得到以下主要结果和结论:1、云南省紫茎泽兰入侵区各个样地的紫茎泽兰叶内生、叶病斑和本地植物叶病斑炭疽菌都具有丰富的遗传多样性。获得的874株炭疽菌属于72个ITS基因型。针对优势的ITS基因型菌株,进一步利用贝叶斯法、最大似然法进行多基因分析,表明304株菌属于胶孢炭疽复合种,但不同植物分离来源的菌株交叉分布在整个系统发育树上。结果表明紫茎泽兰积累的炭疽菌与本地植物叶斑炭疽菌具有相似的物种组成,暗示入侵区本地植物致病炭疽菌能以内生菌和叶斑真菌的形式在紫茎泽兰上富集。2、炭疽菌的基因能够跨越诸多天然障碍在地理群体之间流通,地理距离相近、交通网络发达的地区,基因交流更为频繁。相比其他地区,滇中地区的炭疽菌遗传多样性更为丰富,其可能是炭疽菌基因流途径及交汇的主要场所。实验菌株炭疽菌虽大部分分离自紫茎泽兰,但是炭疽菌的扩散与紫茎泽兰入侵年限没有相关性。3、在云南省,胶孢炭疽复合种是一个大而稳定的种群,经过长时间的演化,积累了较高的遗传变异。然而,其中的优势系统发育种C.kahawae subsp.Ciggaro和果生炭疽菌因样地的地理异质性选择压力,经历了种群扩张。表明在某些系统发育种水平,紫茎泽兰上的炭疽菌正在经历快速分化和种群扩张。4、云南省紫茎泽兰入侵区的炭疽菌与世界其他地区经济作物的致病炭疽菌有12个相同的基因型,约占全部基因型的16.67%;其包含了383株菌株,约占总菌株数的43.82%。表明紫茎泽兰在入侵过程中不仅会与入侵地区经济作物争夺生长空间,还会传播炭疽菌,从而可能给入侵地区经济作物带来新的病害。本研究结果不仅有助于人们了解紫茎泽兰入侵对本地植物生态系统中的炭疽菌遗传结构的影响及潜在生态危害,也为今后研究微生物在其他植物系统的入侵过程中扮演的角色提供借鉴。其次,对人们评估外来植物影响当地植物的炭疽菌新毒株的分布、进化和传播奠定前期基础,也为进一步开发和使用新的植物抗性品种提供指导价值。
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