我國小麥白粉菌群體遺傳多樣性及耐高溫菌株CRT基因的表達(dá)研究.pdf

1、小麥白粉病是由專性寄生菌Blumeria graminis f.sp.tritici引起的一種通過氣流傳播的世界性病害，現(xiàn)已成為我國小麥的主要病害之一，其病原菌具有易變異，傳播速度快，分布范圍廣等特點(diǎn)。在全球氣候變暖的趨勢下，已發(fā)現(xiàn)小麥白粉菌群體出現(xiàn)耐高溫菌株。本研究(i)為了明確我國小麥白粉菌群體的區(qū)間親緣關(guān)系和區(qū)間傳播關(guān)系，對16省（市）病菌群體的毒性和遺傳多樣性進(jìn)行了研究;(ii)為了明確小麥白粉菌的耐高溫機(jī)制，通過篩選溫度敏感菌

2、株和耐高溫菌株，并對其高溫處理下鈣網(wǎng)蛋白基因（Calreticulin, CRT基因的表達(dá)量進(jìn)行了初步研究，可為小麥白粉病的流行預(yù)測與防治提供依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)對16?。ㄊ校┑?34個(gè)小麥白粉菌菌株進(jìn)行了遺傳多樣性研究，結(jié)果顯示山東病菌群體遺傳多態(tài)性位點(diǎn)最多，西藏最少。河北小麥白粉菌群體遺傳多樣性Nei信息指數(shù)最高，其次是河南，西藏最低。Shannon信息指數(shù)在山東最高，其次是河北，西藏最低

3、。16個(gè)省（市）的小麥白粉菌群體的遺傳聚類結(jié)果表明，病菌群體分為六組，四川、甘肅和青海為一組，安徽、河北、河南、北京、貴州、江蘇、湖北、陜西和山東為一組，新疆、西藏、云南和浙江分別為一組，河南與河北小麥白粉菌群體間的遺傳距離最近，西藏與云南間的遺傳距離最遠(yuǎn)，病菌群體遺傳距離與地理距離有顯著的正相關(guān)性，說明小麥白粉病菌群體存在著區(qū)間交流。
　　(2)利用29個(gè)已知抗白粉病基因的載體品種對我國16個(gè)省（市）的434個(gè)小麥白粉菌菌株進(jìn)行

4、了毒性分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，(i)參試菌株對Pm3c、Pm3f、 Pm3e、Pm5a、Pm6、Pm7、Pm8和Pm19的毒性頻率在80％～100％之間，說明這些基因?qū)π←湴追鄄〉目剐暂^差，已不適合在育種和生產(chǎn)上使用;而對Pm12、Pm13、Pm16、Pm21和Pm35的毒性頻率小于30％，其中對Pm12的毒性頻率小于5％，對Pm21無毒，說明這些基因仍為有效的抗病基因，可以在抗病育種和生產(chǎn)上推廣使用;對Pm24、PmXBD和Pm46等的毒性頻

5、率在不同?。ㄊ校┯休^大差異，因此這些基因在使用時(shí)應(yīng)該注意合理布局。(ii)16?。ㄊ校┎【后w的平均毒性基因數(shù)目在不同地區(qū)存在差異，浙江最多，江蘇次之，貴州最少。山東病菌群體毒性多態(tài)性位點(diǎn)最高，新疆最低。河北病菌群體毒性多樣性最高，新疆最低。16個(gè)省（市）的小麥白粉菌群體的毒性聚類結(jié)果表明，病菌群體分為三組，青海、四川、北京、甘肅、云南、河南、河北和安徽為一組，江蘇和浙江為一組，山東、湖北、陜西、貴州、新疆、西藏為一組。湖北和陜西的小麥

6、白粉菌群體間的毒性距離最近，新疆和浙江的毒性距離最遠(yuǎn)，病菌群體的毒性距離與地理距離存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明小麥白粉病菌群體毒性不但與寄主有關(guān)，還與病菌群體間的區(qū)間交流有關(guān)。(iii)對病原菌群體的遺傳多樣性和毒性多樣性的5個(gè)參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，在等位基因數(shù)目、有效等位基因數(shù)目和多態(tài)性位點(diǎn)上存在顯著相關(guān)性，在Nei信息指數(shù)和Shannon信息指數(shù)上沒有顯著的相關(guān)關(guān)系。
　　(3)對小麥白粉菌鈣網(wǎng)蛋白基因DNA和cDNA全

7、長分析發(fā)現(xiàn)，其基因DNA序列全長為1887bp，cDNA全長為1650bp，具有完整的開放閱讀框，預(yù)測編碼549個(gè)氨基酸，1-21位氨基酸為信號(hào)肽位點(diǎn)，無跨膜區(qū)，含有鈣網(wǎng)蛋白家族保守結(jié)構(gòu)域。通過對小麥白粉菌溫度敏感性的驗(yàn)證，我們篩選出溫度敏感性菌株13-1-5-5-1-②、13-10-5-3-①、13-10-5-1-①和耐高溫菌株13-14-1-②、13-14-8-2-②、13-10-5-3-②。不同溫度敏感型的小麥白粉菌菌株在24℃下

8、處理不同時(shí)間后，其CRT基因的表達(dá)量結(jié)果表明，高溫脅迫處理影響鈣網(wǎng)蛋白基因的表達(dá)。無論溫度敏感菌株還是耐高溫菌株，在大部分高溫脅迫處理時(shí)間下，其CRT基因的表達(dá)量要高于未經(jīng)高溫處理的表達(dá)量。同一菌株處理不同時(shí)間CRT基因的表達(dá)量有一定差異，但大部分菌株的表達(dá)量出現(xiàn)兩個(gè)高峰期。不同菌株處理相同時(shí)間也有一定差異，但總體來看，除敏感菌株13-1-5-5-1-②在熱處理1/2h、6h和8h、13-10-5-1-①在處理2h其表達(dá)量較高外，其他大