苧麻疫霉抗甲霜靈突變株對棉苗的致病力及其遺傳

陳方新　齊永霞　高智謀　吳紅星　汪愛娥

摘要研究了苧麻疫霉抗甲霜靈(Mt^r)突變株對棉苗的致病力及其遺傳。結(jié)果顯示，抗性突變株對棉苗的致病力與其野生型親本間無顯著差異。而Mt^r突變株XC-6-2對棉苗的致病力在其無性第1代(ZG₁)單孢株間及其與親本問均存在極顯著差異，且XC-6-2對棉苗的致病力性狀在單游動孢子第2代(ZG₂)持續(xù)發(fā)生分離；XC-6-2單卵孢第1代(OG₁)對棉苗的致病力間亦存在極顯著差異。上述結(jié)果提示，抗甲霜靈突變株對棉苗的致病力在無性單孢和單卵孢子后代間均不能穩(wěn)定遺傳。對比研究發(fā)現(xiàn)，野生型親本菌株XC－6對棉苗的致病力在單游動孢子卸單卵孢后代有相似的遺傳規(guī)律。且單游動孢子群體對棉苗致病力的變異系數(shù)較其單卵孢株間的變異系數(shù)大。

關(guān)鍵詞植物病理學；苧麻疫霉；抗甲霜靈突變株

中圖分類號S435．621．24

甲霜靈屬特異性位點抑制劑，病菌容易對其產(chǎn)生抗藥性突變。關(guān)于甲霜靈處理可導致疫霉菌致病力發(fā)生改變已有一些報道。研究指出致病疫霉(Phytophthora infestans)抗甲霜靈(Mt^r)突變株的致病力強于對甲霜靈敏感(Mt^s菌株，而Dowley報道，田間獲得的致病疫霉(P．infestans)Mt^r菌株的孢子萌發(fā)率和致病力與Mt^s菌株相似。Stack等亦報道，大雄疫霉大豆?；?P.megasperma f．sp．sojae)的Mt^r與Mt^s菌株的致病力基本相似。而關(guān)于苧麻疫霉抗甲霜靈突變株對棉苗致病力的遺傳與變異未見報道。

本文以苧麻疫霉為材料，研究抗甲霜靈突變株對棉苗致病力在無性和有性后代的遺傳，旨在明確苧麻疫霉抗甲霜靈突變株對棉苗的致病力及其遺傳背景。

1材料與方法

1．1供試菌株

供試菌株XC-6、WH-2、wJ-5、SX-9、WW-13為苧麻疫霉(Phytophthoraboehmeriae Sawada)野生型敏感菌株‘，XL'6—2、XC 6—3、WH—2—2、WJ—5—2、SX 9—2、SX~9-4、WW-13—1、WW-13—3均為上述野生型菌株經(jīng)甲霜靈盲接誘變篩選獲得的杭甲霜靈(Mt)突變株。

1．2游動孢子囊的誘導和單游動孢子無性系的建立參照高智謀等的方法。

1．3單卵孢株群體的建立參照高智謀等的方法。

1．4對棉苗致病力的測定

1．4．1供試棉苗

供試棉苗品種為泗棉3號，由安徽農(nóng)業(yè)大學農(nóng)場提供。棉籽經(jīng)濃硫酸脫絨后，在55～60℃溫湯浸種20 min，30℃下催芽24 h．露白后播種于溫室鐵皮盤內(nèi)的表層土壤(稻田土)中，培育10 d左右待子n十充分展開后，拔取大小相當?shù)慕】得廾绮逵谘b有滅菌水的小試管(15 mmXl50 mm)中，供接種用。

1.4．2接種方法

供試菌株在IBA平板上，25℃、黑暗條件下培養(yǎng)3 d后，用打孔器((d＝5mm)沿菌落邊緣取菌碟。在棉苗葉片中央用6根小號昆蟲針束刺l下，將打好的菌碟置于創(chuàng)傷處，用脫脂棉蘸滅菌水覆蓋保濕，置25℃恒溫光照下培育。24h后去掉棉球和菌絲塊，48h后測量病斑直徑。每菌株接種2片子葉，設(shè)3次重復。以6片子葉的平均病斑直徑大小評價菌株致病力的強弱，以空白培養(yǎng)基塊接種作為對照。

2結(jié)果與分析

2．1抗甲霜靈(Mt^r)突變株對棉苗的致病力

測定結(jié)果(表1)表明，Mt^r突變株XC—6—2、XC—6—3、WJ—5—2、WW 13—1、WW—1 3—3、SX—9—2、SX—9—4對棉苗的致病力與其各自的野生型親本菌株對棉苗的致病力間無顯著差異，苧麻疫霉菌株抗中霜靈突變對其致病力性狀的表達影響不顯著。

2．2抗甲霜靈突變株對棉苗致病力的遺傳

2．2．1突變株單游動孢子后代對棉苗的致病力

抗性測定結(jié)果表明．突變株XC-6—2的Mt^r性狀在無性及有性單孢后代均能穩(wěn)定遺傳。以Mt^r突變株XC—6—2為親本建立單游動孢子第1代(ZG，)，并測定其2G1代單孢株對棉苗子葉的致病力。表2、圖1顯示，Mt^r突變株XC—6—2ZG：代單孢株在棉苗子葉上的平均病斑擴展速率分布范圍分別為1．75—5．88 mm／d，變異系數(shù)為35．92％。經(jīng)方差分析(表2)顯示，Mt^r突變株XC—6—2對棉苗的致病力在其2G₁代群體間及其與親本間存在極顯著差異(F＝2．97，F(xiàn)_0.01＝1．88)。

隨機選取XC-6—2ZG，代單孢株為親本，建立單游動孢子第2代(ZG₂)群體，并進一步測定了XC—6—2 ZG₂代單孢株對棉苗的致病力。測定結(jié)果(表2、圖1)為，31個單游動孢子株在棉苗子葉上平均病斑擴展速率分布范圍為1．63—5．10 mm／d，平均為2．71 mm／d，表明突變株對棉苗的致病力在其單游動孢子第2代(ZG2)仍持續(xù)發(fā)生分離，且甲孢第2代群體對棉苗致病力的變異系數(shù)(CV＝41．44％)較其第1代單孢株的變異系數(shù)(CV＝35．92％)高。方差分析表明，苧麻疫霉Mt^r突變株XC-6—2對棉苗的致病力在其ZG₂代單孢株間及與親本間相比均有極顯著差異(F＝2，79，F(xiàn)_0.01＝1．86)。

2．2．2突變株單卵孢后代對棉苗的致病力

以Mt^r突變株X0 6—2ZG：代為親本建立單卵孢第一代(OGl)群體，測定了其單卵孢株對棉苗的致病力，結(jié)果(表2，圖1)顯示，OG，代單孢株所致病斑擴展速率在1．75—3．94 mm／d，平均為2．66 mm／d，變異系數(shù)(CV＝25．75％)明顯小于其單游動孢子后代對棉苗致病力的變異系數(shù)。突變株XC-6-2單卵孢第1代(OG)對棉苗致病力具有極顯著差異，提示苧麻疫霉突變株對棉苗的致病力在其有性單卵孢后代發(fā)生較大變異，即苧麻疫霉Mt^r突變株對棉苗的致病力在其單卵孢后代亦不能穩(wěn)定遺傳。

采用同樣的方法測定了野生型親本菌株XC-6和WH-2單游動孢子和單卵孢后代對棉苗的致病力，得到類似結(jié)果(表2，圖1)。

綜上所述，苧麻疫霉Mt^r突變株對棉苗的致病力在／乙：和Z乙2代持續(xù)發(fā)生分離，且XC 6-2對棉苗致病力性狀在單卵孢后代亦不能穩(wěn)定遺傳。同時，測定結(jié)果還顯示，該突變株的致病力性狀在單游動孢子后代及單卵孢后代的遺傳變異特點與其野生型親本基本一致。

3小結(jié)與討論

疫霉菌致病力的遺傳與變異以及控制該性狀的遺傳背景十分復雜。一般認為，疫霉菌的致病力在無性繁殖過程中可以較穩(wěn)定地保持，而在有性生殖后代發(fā)生復雜的分離或變異。但有報道指出，一些疫霉菌的致病力在單游動孢子后代發(fā)生變異，甚至在人工培養(yǎng)基上經(jīng)長期培養(yǎng)后，出現(xiàn)致病力衰退或喪失的現(xiàn)象。有關(guān)疫霉菌致病力發(fā)生變異的遺傳機制，Gallegly研究認為致病力的遺傳與變異可能由細胞核因子控制，而Caten認為該性狀與細胞質(zhì)中的線粒體基因有關(guān)；另外，有報道認為異核現(xiàn)象、細胞核雜合性均可能是引起疫霉菌致病力發(fā)生變異的重要因子。

關(guān)于甲霜靈對疫霉菌生物學性狀的影響，報道認為從田間分離或室內(nèi)誘變獲得的致病疫霉(p．infes—tans)抗甲霜靈(Mt^r)菌株，除抗藥性性狀發(fā)生變異外，其他生物學性狀如致病力等亦可能發(fā)生改變。作者研究了苧麻疫霉抗甲霜靈突變株對棉苗的致病力及其在單孢后代的遺傳。方差分析結(jié)果顯示，苧麻疫霉抗甲霜靈菌株對棉苗致病力與其親本無顯著差異，提示病菌對甲霜靈的抗性突變并未改變其對棉苗的致病力?？辜姿`突變株無性及有性單孢后代對棉苗致病力的遺傳分析顯示，Mt^r突變株與其野生型親本菌株對棉苗的致病力在其2c₁和zG₂代發(fā)生持續(xù)分離或變異，同時其致病力在單卵孢第1代(G1)群體間亦有極顯著差異，但單卵孢后代群體對棉苗致病力間的變異系數(shù)明顯低于單游動孢子群體間的變異系數(shù)。上述對比研究結(jié)果表明苧麻疫霉Mt^r突變株對棉苗的致病力性狀與其野生型親本間有相似的遺傳變異特點。因此，該抗性突變株在田間一旦產(chǎn)生，將與野生型菌株間有相同的競爭能力，并且當遭遇苯基酰胺類(如甲霜靈)高選擇壓的情況下，該抗性個體被保留并可能不斷擴散和蔓延而導致抗性群體的出現(xiàn)和該類殺菌劑的失效。至于控制該性狀的基因有待進一步通過分子手段加以研究闡明。