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豫、鄂、渝三省（市）小麦白粉菌群体遗传结构研究

作　者: 李亚红
导　师: 曹丽华；段霞瑜
学　校: 河南农业大学
专　业: 植物病理学
关键词: 小麦白粉菌已知抗白粉基因毒性频率多基因家系遗传结构
分类号: S435.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为揭示豫、鄂、渝三省(市)小麦白粉菌群体遗传结构及亲缘关系的远近,本研究利用41个已知抗病基因的鉴别寄主对河南省50个、湖北40个、重庆50个小麦白粉菌单孢菌株进行毒性鉴定分析,并首次采用多基因家系法对群体进行了遗传结构分析。1.毒性检测表明,这三个省(市)份的小麦白粉菌群体对Pm1、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3e、Pm5、Pm6、Pm7、Pm19、Pm1+2+9、Pm34的毒性频率达到了90%以上甚至于100%,表明这些基因的抗性已经丧失,不能再单独作为抗白粉菌基因利用；对Pm2+6、Pm5(Mli)、Pm12、Pm13、Pm16、Pm21、Pm2+MLD、Pm30.Pml8、Pm23等基因的毒性频率较低(<40%),说明这些基因仍具有较好的抗性,可以在抗病育种中加以利用。试验结果还发现,不同地区病菌群体的毒性存在差异。如河南病菌群体对Pm4+8、Pm4b、Pm4b+Mli.Pm13的毒性频率比湖北的要高；湖北病菌群体对Pmm2、未知基因(寄主Era)、Pm3d的毒性频率比河南的要高；而重庆病菌群体对Pm2、未知基因(寄主Era)、Pm2+6、Pm4+8、PmXBD、Pm4a、Pm5(Mli)、Pm5+6、Pm21、Pm2+MLD、Pm30、Pm23、Pm25、Pm35的毒性频率均比河南、湖北要高；重庆群体对Pm4b、Pml7的毒性频率比河南、湖北群体的频率要低。总体来看,重庆菌株群体的毒性要高于河南和湖北的群体。2.利用NTSys pc 2.10e软件构建的河南、湖北、重庆三省(市)小麦白粉菌群体毒性聚类图显示,其相似系数分别在0.73-1.00、0.77-0.98、0.67-1.00之间,说明重庆菌株的毒性变异较大,河南次之,湖北菌株的毒性范围分布较小。在利用PopGen32软件构建三个省(市)的140个菌株的毒性系统发育树中,分枝较为复杂,虽然三个省(市)的菌株均有交叉聚在一起的,但各省菌株更多的是各自聚在一起。而交叉聚集的菌株又以河南省和湖北省的为多,说明河南和湖北的菌源群体毒性比较接近,从系统发育树的进化关系上,重庆市的菌株多聚在树的下枝,表明毒性较先分化出来,然后依次是湖北、河南。从以上结果可以看出,小麦白粉菌群体的毒性在各省内单独进化的同时还存在三个省(市)之间的迁移。而省际传播扩散中,以重庆的菌源传入湖北和河南,湖北的部分菌源又传播到河南的方向为主；同时存在与此相反方向的传播。3.4个管家基因PPA,PKA,AOX和EFA拼接序列构成的系统进化树中,三个省(市)的140个菌株分枝较多,多态性比较明显,不同省(市)的菌株之间均有交叉聚在一起,这说明三省(市)的小麦白粉菌有着丰富的群体遗传多样性,遗传结构也较为复杂。分析各省白粉菌群体的系统进化树,得出来自河南省平原地区的病菌群体以西南／东北方向的传播为主；研究的湖北群体可能从西边重庆的万州、云阳等地沿长江水道向东偏南、或从西北沿武当山北麓峡谷中的汉水向东南进入江汉平原；重庆群体在研究的三个群体中的遗传多样性最高,并且也是以西南／东北方向的传播为主。这一结果与毒性分析的结果相一致。4.根据140个菌株的毒性鉴定结果和4个基因片段序列对140个菌株测序结果分别进行聚类分析,毒性聚类分析所表达的毒性遗传结构分化在省内较为明显,在省际分化稍弱,而多基因家系聚类分析所表达的遗传结构分化在省内、省际都较为明显。由此可以看出,利用多基因家系分析法能更好的反映出不同地区小麦白粉菌的群体遗传结构,小麦白粉菌群体的DNA遗传多样性和毒性多样性之间存在一定程度的相关性,但并没有一一对应关系。

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致谢 4-7摘要 7-91 文献综述 9-18 1.1 小麦白粉病发生概况 9-10 1.2 小麦白粉病菌 10-12 1.2.1 小麦白粉病的发生症状 10 1.2.2 小麦白粉病的病原形态及生物学特性 10-11 1.2.3 小麦白粉病发病规律 11 1.2.4 小麦白粉菌的侵染循环 11-12 1.3 小麦白粉病菌种群毒性研究 12-13 1.4 植物病原真菌群体遗传学的研究方法 13-18 1.4.1 RFLP分子标记 14 1.4.2 RAPD分子标记 14-15 1.4.3 SSR分子标记 15-16 1.4.4 AFLP分子标记 16 1.4.5 SRAP分子标记 16-17 1.4.6 ISSR分子标记 17 1.4.7 多基因家系遗传研究 17-182 引言 18-193 材料与方法 19-30 3.1 试验所用仪器及试剂 19-22 3.1.1 主要使用仪器及设备 19-20 3.1.2 主要试剂及配方 20 3.1.3 供试材料 20-22 3.2 试验方法 22-30 3.2.1 闭囊壳的释放(图1) 22-23 3.2.2 分生孢子的分离、纯化和菌株保存(图2) 23-24 3.2.3 毒性鉴定 24-25 3.2.4 小麦白粉菌基因组DNA的提取 25-26 3.2.5 多基因家系-PCR 26-29 3.2.5.1 引物筛选 26-28 3.2.5.2 多基因家系法分析 28-29 3.2.6 软件分析 29-304 结果与分析 30-42 4.1 毒性鉴定结果分析 30-37 4.1.1 毒性频率的分析 30-31 4.1.2 毒性多态性分析 31-37 4.2 多基因家系法分析 37-42 4.2.1 三省多基因片段拼接结果分析 37-40 4.2.2 三省4个基因片段拼接结果分析 40-42 4.3 小麦白粉菌群体多基因家系法的遗传结构和毒性的关系 425 结论与讨论 42-47 5.1 结论 42-43 5.2 讨论 43-47 5.2.1 群体毒性结构变化 43-44 5.2.2 多基因家系聚类分析 44-45 5.2.2.1 河南菌株多基因家系聚类分析 44 5.2.2.2 湖北菌株多基因家系聚类分析 44-45 5.2.2.3 重庆菌株多基因家系聚类分析 45 5.2.2.4 三省(市)菌株多基因家系聚类分析 45 5.2.3 多基因家系法分析小麦白粉菌的群体遗传结构和毒性的关系 45-46 5.2.4 三省(市)间小麦白粉菌传播扩散 46-47参考文献 47-54ABSTRACT 54-56

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