我國玉米穗腐病主要致病鐮孢菌多樣性研究.pdf

1、玉米穗腐病在世界各玉米種植區(qū)廣泛發(fā)生,田間損失一般為5％～10％。穗腐病不僅造成玉米產(chǎn)量損失,也會(huì)因致病菌在玉米籽粒中產(chǎn)生多種毒素,作為食物或飼料被食用后對(duì)人畜健康產(chǎn)生極大威脅。為了明確我國玉米穗腐病主要致病鐮孢菌種群結(jié)構(gòu)和遺傳變異,為玉米抗穗腐病育種提供技術(shù)和信息支持,本文研究了我國玉米穗腐病致病鐮孢菌的種群結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要致病種的致病力、產(chǎn)毒類型、交配型以及遺傳多樣性,獲得了以下主要結(jié)果:
　　 1.我國玉米鐮孢穗腐病的致病菌

2、構(gòu)成具有顯著的多樣性。采用組織分離方法,從14省(直轄市)63縣區(qū)102份玉米穗腐病材料中檢測(cè)到11屬真菌,其中鐮孢菌占優(yōu)勢(shì)。通過進(jìn)一步的單孢分離、形態(tài)學(xué)鑒定及分子鑒定,證明在引致玉米穗腐病的鐮孢菌中,輪枝鐮孢(Fusariumverticillioides)和禾谷鐮孢復(fù)合種(F.graminearum clade)為優(yōu)勢(shì)致病種,其中從75份玉米樣本(72％)中分離獲得輪枝鐮孢,33份(32％)中分離獲得禾谷鐮孢復(fù)合種,21份(20％)

3、玉米中分離獲得層出鐮孢(F.proliferatum),17份(16％)中分離獲得尖孢鐮孢(F.oxysporum),9份(9％)中分離獲得膠孢鐮孢(F.subglutinans),4份(4％)中分離獲得黃色鐮孢(F.culmorum),2份(2％)中分離獲得茄病鐮孢(F.solani),1份(1％)分離獲得半裸鐮孢(F.semitectum),共計(jì)7個(gè)鐮孢種和1個(gè)復(fù)合種。
　　 2.成功開發(fā)了輪枝鐮孢的SSR標(biāo)記109對(duì)。基于

4、輪枝鐮孢基因組的11條染色體第三版拼接序列(鳥槍法測(cè)序結(jié)果),利用Fastpcr軟件共發(fā)現(xiàn)751個(gè)SSR位點(diǎn),選取其中重復(fù)次數(shù)較多的位點(diǎn)設(shè)計(jì)了161對(duì)引物,經(jīng)篩選共獲得158對(duì)有效擴(kuò)增引物。經(jīng)檢測(cè),109對(duì)引物(69.0％)可擴(kuò)出2條或以上的條帶,其中55對(duì)引物(34.8％)可擴(kuò)出3條或以上的條帶,表現(xiàn)出較好的多態(tài)性。109對(duì)多態(tài)性SSR引物間平均距離為0.38Mb。
　　 3.基于交配型、致病力和遺傳多樣性分析,明確了引起玉米

5、穗腐病的輪枝鐮孢具有豐富的變異和多樣性。對(duì)14省(直轄市)46市縣區(qū)的66株輪枝鐮孢的多樣性分析表明:(1)在66株輪枝鐮孢中,33株交配型為MAT-1,32株交配型為MAT-2,1株(FVSD04)未確定交配型類型,兩種交配型的比例接近1:1,其中河北、四川菌株主要為MAT-1類型,安徽、云南菌株主要為MAT-2類型,其他省份菌株的交配型比例接近1:1；(2)選取2009年分離獲得的50株輪枝鐮孢進(jìn)行田間致病力檢測(cè),病情指數(shù)為15.6

6、～83.3,平均為37.6。42株(84％)分離物的病情指數(shù)為23.5～48.1,6株分離物的病情指數(shù)高于50,2株的病情指數(shù)低于20。(3)以平均分布在11條輪枝鐮孢染色體上的22對(duì)SSR引物對(duì)66株輪枝鐮孢進(jìn)行遺傳多樣性分析,共獲得125個(gè)等位變異,變異范圍為2～11個(gè),平均5.68個(gè)；UPGMA聚類結(jié)果表明,以遺傳相似系數(shù)0.3為閾值,66株輪枝鐮孢可分為3群,若以0.46為閾值,66株分離物被劃分為15群；不同群中分離物包含不同

7、省份分離物,致病力和交配型也各不相同。
　　 4.基于產(chǎn)毒類型和遺傳多樣性分析,明確了引起玉米穗腐病的禾谷鐮孢復(fù)合種存在較高的多樣性。根據(jù)SNPs對(duì)6省22縣區(qū)玉米穗腐病標(biāo)樣中分離獲得的46株禾谷鐮孢復(fù)合種分離物鑒定表明,(1)33株分離物為禾谷鐮孢F.graminearum,7株分離物為南方鐮孢F.meridionale,2株分離物為布斯鐮孢F.boothii,另外4份未得到結(jié)果；(2)8株分離物產(chǎn)生NIV毒素,全部為F.me

8、ridionale,37株產(chǎn)生15-AcDON毒素,1株來自陜西省戶縣的分離物。FGSX11未檢出產(chǎn)生以上2種毒素,在46株中均未檢測(cè)到產(chǎn)生3-AcDON的分離物；(3)采用已報(bào)道的8個(gè)VNTR標(biāo)記和10個(gè)SSR標(biāo)記,對(duì)46株禾谷鐮孢復(fù)合種進(jìn)行遺傳多樣性分析,共獲得79種等位變異,以遺傳相似系數(shù)0.45為閾值,46株分離物可以分為3群,其中類群B全部能夠產(chǎn)生NIV毒素,除陜西分離物外,其他省份分離物同省均聚在一群,表明產(chǎn)毒素類型和地域分

9、布對(duì)禾谷鐮孢復(fù)合種的多樣性具有影響。在研究中發(fā)現(xiàn),引物對(duì)FG16NF缺乏對(duì)F.graminearum擴(kuò)增的特異性。
　　 綜上所述,我國玉米穗腐病的鐮孢致病菌主要是輪枝鐮孢和禾谷鐮孢復(fù)合種。基于基因組信息開發(fā)的輪枝鐮孢SSR引物具有較好的多態(tài)性,可以用于遺傳多樣性分析。結(jié)合致病力測(cè)試、交配型、產(chǎn)毒化學(xué)型及多態(tài)性引物檢測(cè),中國輪枝鐮孢玉米分離物的遺傳多樣性與其地理分布、致病力無相關(guān)性,表現(xiàn)出較高的多態(tài)性。在中國玉米穗腐病的另一致病