朱名海?彭丹丹?舒燦偉?周而勛
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海南南繁區(qū)水稻紋枯病菌的遺傳多樣性與致病力分化
朱名海?彭丹丹?舒燦偉?周而勛*
(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/廣東省微生物信號與作物病害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 廣州 510642;*通訊聯(lián)系人, E-mail: exzhou@scau.edu.cn)
【目的】為明確南繁區(qū)水稻紋枯病菌(AG-1 IA)的遺傳分化及遺傳多樣性與致病力的關(guān)系,【方法】采用AFLP分子標(biāo)記技術(shù)和離體葉片接種法對南繁核心區(qū)(三亞、樂東、陵水)和非核心區(qū)(瓊中、屯昌和定安)共60株水稻紋枯病菌的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)和致病力分化進(jìn)行了測定,并分析了遺傳多樣性與致病力之間的關(guān)系?!窘Y(jié)果】聚類分析結(jié)果表明,核心區(qū)菌株的遺傳多樣性相對更高;群體遺傳結(jié)構(gòu)分析表明,核心區(qū)群體的多態(tài)性位點(diǎn)百分率(PPL)、Nei基因多樣性指數(shù)()、Shannon信息指數(shù)()和基因流(m)分別為 82.24%、0.1932、0.3062和2.5627,高于非核心區(qū)群體的67.49%、0.1535、0.2447和0.9365;而核心區(qū)群體的基因分化系數(shù)(st)為0.1633,低于非核心區(qū)群體的0.3481?!窘Y(jié)論】核心區(qū)菌株的遺傳變異程度比非核心區(qū)菌株高;核心區(qū)不同群體間存在較多的基因交流,而非核心區(qū)菌體間的基因交流較少,但遺傳變異均主要來自于群體內(nèi);總體而言,核心區(qū)菌株的遺傳分化程度更高。菌株的致病力及其與菌株遺傳多樣性的相關(guān)性分析表明,核心區(qū)菌株以中等致病型為主,而非核心區(qū)菌株則以中、強(qiáng)致病型為主,但與菌株的AFLP譜系之間的相關(guān)均未達(dá)顯著水平。
南繁區(qū);水稻紋枯病菌;遺傳多樣性;遺傳結(jié)構(gòu);致病力分化;AFLP
海南南繁區(qū)位于我國海南島南部的三亞市、陵水縣、樂東縣和保亭縣等地,該地區(qū)得天獨(dú)厚的光溫氣候資源對我國水稻、玉米和棉花等農(nóng)作物的繁育起到了巨大的作用,是我國最具影響力的農(nóng)業(yè)科技試驗(yàn)基地,所以也叫國家南繁育種基地。尤其是在目前世界種業(yè)競爭激烈的情況下,南繁區(qū)對加快我國農(nóng)作物育種進(jìn)程起到了巨大的推動作用,被譽(yù)為“中國種業(yè)科技硅谷”[1]。
水稻紋枯病是最具毀滅性的水稻病害之一[2],隨著水稻種植方式的改變、矮稈高產(chǎn)品種的推廣以及化肥施用量的增加,為害程度不斷加重。根據(jù)中國植物保護(hù)學(xué)會微信公眾號的報道,2018年我國水稻紋枯病總體偏重發(fā)生[3]。立枯絲核菌(Kühn)是一種土傳性的、腐生能力很強(qiáng)的病原真菌,不產(chǎn)生分生孢子。由于該真菌是一個龐大的復(fù)合種,所以種下要進(jìn)行融合群分類。到目前為止,該菌被劃分為14 個融合群(anastomosis group, AG),共18個融合亞群[4]。水稻紋枯病菌是其中的一個融合亞群,即AG-1 ⅠA,主要是以菌絲體或菌核形式在土壤中存活并引起初侵染[5]。對該菌的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)及遺傳多樣性與致病力之間的關(guān)系進(jìn)行研究,是了解其演變規(guī)律,準(zhǔn)確預(yù)測水稻紋枯病發(fā)生和流行趨勢的重要基礎(chǔ)。
近年來,各種分子標(biāo)記技術(shù)在植物病原真菌的遺傳多樣性研究上發(fā)揮了巨大的作用。這些分子標(biāo)記技術(shù)主要有RFLP[6]、RAPD[7]、SSR[8]、ISSR[9]、AFLP[10-12]和SRAP[20]等。AFLP是一種既可靠又高效的分子標(biāo)記技術(shù),具有多態(tài)性高、DNA用量少、檢測效率高、重復(fù)性好、對DNA模板濃度變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)[12]。Taheri等[10]對從印度水稻分離得到的110個立枯絲核菌菌株(其中,AG-1 ⅠA菌株96個,AG-1 ⅠB菌株1個,AG-1 ⅠC菌株2個和AG-Bb菌株11個)進(jìn)行了AFLP分析,發(fā)現(xiàn)聚類分析的結(jié)果與這些菌株的融合群屬性一致;進(jìn)一步的分析表明,影響水稻紋枯病菌(AG-1 ⅠA)群體遺傳結(jié)構(gòu)的主要因素是地理來源,寄主品種對此影響不大。范文艷等[11]對黑龍江省13個水稻種植地區(qū)共29個水稻紋枯病菌進(jìn)行了AFLP分析和致病力測定,測定結(jié)果表明黑龍江省的水稻紋枯病菌具有較明顯的致病性分化,并且病原菌的遺傳譜系與致病性鑒定之間存在一定相關(guān)性。
農(nóng)作物品種在南繁區(qū)繁育過程中,大陸與南繁區(qū)之間的水稻種子或無性繁殖材料調(diào)運(yùn)頻繁。為了研究種子或無性繁殖材料上所攜帶的病原菌對南繁區(qū)水稻紋枯病菌的遺傳多樣性和致病力的影響,本研究以分離自南繁核心區(qū)(三亞市、陵水縣、樂東縣和保亭縣)和非核心區(qū)(瓊中縣、屯昌縣和定安縣)的水稻紋枯病菌為研究材料,對其遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)及其致病力之間的關(guān)系進(jìn)行研究,了解南繁區(qū)水稻紋枯病菌遺傳本質(zhì)上的差異及其致病力分化的現(xiàn)狀,為南繁區(qū)水稻繁育及其紋枯病防治提供理論依據(jù)。
分別于2014年3、5、6和10月分4批次從南繁核心區(qū)的三亞市、陵水縣和樂東縣以及非核心區(qū)的瓊中縣、屯昌縣和定安縣的水稻田中采集表現(xiàn)典型水稻紋枯病癥狀的病鞘或病葉100多份,按照周而勛等[13]的快速簡便分離法進(jìn)行病原菌的分離、純化,初步獲得病原菌菌株。這些菌株經(jīng)細(xì)胞核染色[14]和融合群測定[15]最終確定為立枯絲核菌()AG-1 ⅠA融合亞群菌株(即水稻紋枯病菌)。最后,每縣(市)選取10個代表菌株用于遺傳多樣性和致病力分析,供試菌株的詳細(xì)情況見表1。
挑取新活化的水稻紋枯病菌菌絲塊,接種到裝有100 mL PDB培養(yǎng)基(馬鈴薯200.0 g,葡萄糖20.0 g,去離子水1000 mL)的500 mL三角瓶中,25℃、150 r/min下?lián)u菌培養(yǎng)3~5 d后抽濾收取菌絲,用于提取DNA(采用OMEGA SP Fungal DNA Mini Kit)。
表1? 海南南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌
表2? AFLP所用接頭和引物
AFLP接頭和引物的序列詳情見表2,由北京奧科鼎盛生物科技有限公司合成。
1.4.1基因組DNA的酶切和連接
限制性內(nèi)切酶R I、I和T4連接酶均購自NEB公司,酶切體系為20 μL,DNA模版量為 300.0 ng,37℃下酶切3 h;連接體系為25 μL,I 接頭和R I 接頭的濃度分別為5 μmol/L和50 μmol/L,16℃下連接過夜。
1.4.2預(yù)擴(kuò)增和選擇性擴(kuò)增
PCR所用的預(yù)混液購自TaKaRa公司。預(yù)擴(kuò)增體系為25 μL,其中,連接產(chǎn)物5μL,10 μmol/LR I和I預(yù)擴(kuò)增引物各1 μL,混勻后進(jìn)行常規(guī)PCR;選擇性擴(kuò)增體系為25 μL,其中,預(yù)擴(kuò)增20倍稀釋產(chǎn)物5 μL,10 μmol/LRⅠ和Ⅰ選擇性擴(kuò)增引物各1 μL,混勻后進(jìn)行降落(Touch-down) PCR。
1.4.3變性聚丙烯酰氨凝膠電泳及銀染檢測
6%變性聚丙烯酰胺凝膠80W恒功率電泳2 h,采用Brant等[16]的方法(略有改動)進(jìn)行銀染檢測,膠板晾干后拍照保存。
水稻紋枯病菌的致病力測定以及致病力分級標(biāo)準(zhǔn)參照周而勛等[15]的離體葉片接種法。供試水稻為中感水稻品種Jasmine 85。
1)用Excel 軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理,并用SPSS 17中的Duncan新復(fù)極差法對菌株的致病力進(jìn)行差異顯著性分析。
2)根據(jù)擴(kuò)增帶的有無對電泳圖譜進(jìn)行讀取,取得“01”數(shù)據(jù)矩陣表;用NTSYSpc 2.1軟件進(jìn)行聚類分析;用POPGENE32 1.32軟件計算相關(guān)的遺傳多樣性指標(biāo):多態(tài)性位點(diǎn)百分率、Nei基因多樣度、Shannon信息指數(shù)、群體總基因多樣性t、群體內(nèi)基因多樣性s、基因分化度st、基因流m、遺傳一致性和遺傳距離。
本研究從64對隨機(jī)引物組合中篩選了8對條帶較豐富且多態(tài)性較高的引物組合用于AFLP分析,分別為E1/M2、E2/M3、E2/M7、E3/M2、E3/M4、E6/M3、E6/M5和E6/M8。擴(kuò)增片段的長度多為100~600 bp(圖1),共擴(kuò)增出366條條帶,平均每對引物組合可檢測到45.75條條帶,其中331條具有多態(tài)性,平均每對引物組合可檢測到41.38條多態(tài)性條帶,多態(tài)性條帶百分率為90.44%(表3)??梢娔戏焙诵膮^(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌個體間存在豐富的遺傳多樣性。
M-分子標(biāo)記。
Fig. 1. AFLP amplification results ofAG-1 IA with the primer combination E3/M2.
在相似系數(shù)為0.82處,從上到下依次可將它們分為9組。核心區(qū)和非核心區(qū)的水稻紋枯病菌菌株在4個譜系中有交叉分布,說明核心區(qū)和非核心區(qū)菌株之間存在一定的基因交流,親緣關(guān)系較接近;核心區(qū)菌株一共分布在9個譜系里,而非核心區(qū)菌株僅分布在4個譜系中,表明核心區(qū)菌株間的遺傳分化程度更高;其中,陵水菌株一共分散在6個譜系里,說明該地區(qū)的菌株遺傳分化程度最高,而定安菌株僅分布在一個譜系里,說明定安地區(qū)的菌株遺傳分化程度最低(圖2,表4)。
表3? 南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌AFLP引物組合的擴(kuò)增結(jié)果
由表5可知,南繁區(qū)水稻紋枯病菌群體的多態(tài)性位點(diǎn)百分率(PPL)為90.44%。其中,核心區(qū)群體的PPL值為82.24%,高于非核心區(qū)群體的67.49%,6個群體的PPL值為16.39%~74.59%,6個群體的PPL值大小代表遺傳變異的程度為陵水>屯昌>三亞>樂東>瓊中>定安。南繁區(qū)水稻紋枯病菌群體總的值為0.3009,其中,核心區(qū)群體的值為0.3062,也高于非核心區(qū)的0.2447,6個群體間的值為0.0761~0.3250,根據(jù)值遺傳變異由高到低的順序依次為陵水>三亞>屯昌>樂東>瓊中>定安;南繁區(qū)水稻紋枯病菌群體總的值為0.1869,其中,核心區(qū)群體的值為0.1932,也高于非核心區(qū)的0.1535,各群體的值為0.0503~0.2082,6個群體的值依次為陵水>三亞>屯昌>樂東>瓊中>定安。以上各項(xiàng)遺傳多樣性參數(shù)的比較分析結(jié)果表明,南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌的遺傳多樣性在各群體間有一定的差異,核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的遺傳多樣性分化高于非核心區(qū)。
由表6可知,南繁區(qū)水稻紋枯病菌群體總的基因分化度[st=(t?s)/t]為0.2997,其中,核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的Gt為0.1633,非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的st為0.3481;南繁區(qū)水稻紋枯病菌群體總的基因流[m=0.5(1?st)/st]為1.1682。其中,核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的m值為2.5627,非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的m值為0.9365,表明核心區(qū)水稻紋枯病菌群體間有較多基因交流,非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體間的基因交流則相對較少,群體間的遺傳分化相對較大,但遺傳變異均主要發(fā)生在群體內(nèi)。
由表7可知,遺傳一致性n最高(遺傳距離最小)的群體為陵水和屯昌,遺傳一致性n最低(遺傳距離最大)的群體為三亞和定安?;谶z傳一致性的群體聚類分析(圖3)表明,在遺傳一致性(n)值為0.9360時,非核心區(qū)的屯昌群體與核心區(qū)各群體聚為一組,非核心區(qū)的瓊中群體和定安群體各聚為一組,進(jìn)一步證明核心區(qū)群體的遺傳分化程度大于非核心區(qū)的。
右側(cè)編號為水稻紋枯病菌菌株編號。
Fig. 2. Clustering dendrogram ofAG-1 IA from the core and non-core regions of South China Crop Breeding Area in Hainan Province.
表4? 海南南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌AFLP譜系分析
表5?海南南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌不同群體的遺傳多樣性分析
表6? 海南南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的遺傳分化和基因流
表7? 海南南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的遺傳一致性和遺傳距離
左下角為遺傳距離,右上角為遺傳一致性。
The lower left corner is the genetic distance, and the upper right corner is the genetic consistency.
由表8可知,所有菌株對Jasmine 85水稻品種均有一定的致病性,同時各菌株之間又存在一定的致病力分化。致病型的統(tǒng)計分析(表9)表明,核心區(qū)和非核心區(qū)菌株的致病型有一定的差異,核心區(qū)菌株強(qiáng)、中、弱類型的出現(xiàn)比例分別為16.7%、63.3%、20.0%;而非核心區(qū)菌株強(qiáng)、中、弱類型的出現(xiàn)比例分別為36.7%、46.7%、15.7%,說明核心區(qū)菌株以中等致病型為主,而非核心區(qū)菌株則以中、強(qiáng)致病型為主。強(qiáng)致病力菌株中,屯昌地區(qū)出現(xiàn)的比例最高,為50.0%,三亞地區(qū)未發(fā)現(xiàn)此類型菌株;中等致病型菌株中,樂東地區(qū)出現(xiàn)的比例最高,為80.0%,屯昌地區(qū)出現(xiàn)的比例最小,為20.0%;弱致病型菌株中,三亞和屯昌地區(qū)出現(xiàn)的比例最高,為30.0%,瓊中地區(qū)未發(fā)現(xiàn)此類型菌株。同時,由上述表4的結(jié)果也可以看出,菌株AFLP譜系與其致病力相關(guān)未達(dá)顯著水平。
圖3 基于Nei遺傳一致性的南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體聚類分析結(jié)果
Fig. 3. Clustering dendrogram ofAG-1 IA from the core and non-core regions of South China Crop Breeding Area based on Nei’s genetic consistency.
表8?海南南繁核心區(qū)和非核心區(qū)的水稻紋枯病菌致病力
a:致病型。強(qiáng)-病級值在4.0以上;中-病級值為3.0~4.0;弱-病級值在3.0以下。b-表中數(shù)據(jù)采用Duncan新復(fù)極差法(DM)進(jìn)行差異顯著分析。不同小寫字母和大寫字母分別表示處理間在5 % (=0.05) 或1% (=0.01)水平上差異顯著。平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。
a, Pathotypes. Strong, The value of disease grade is above 4.0; Medium, The value of disease grade is between 3.0 and 4.0; Weak, The value of disease grade is under 3.0. b, Data in the table were analyzed with the Duncan’s multiple range test, different lowercase and uppercase letters in the same column are significantly different among treatments at 5% (=0.05) or 1% (=0.01) levels, respectively. Average±standard deviation.
表9?海南南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌的致病型
本研究一共篩選出 8 對引物組合用于南繁核心區(qū)和非核心區(qū)60個水稻紋枯病菌的AFLP分析,不同引物的多態(tài)性條帶百分率為75.00%~ 97.37%,所有引物的總多態(tài)性條帶百分率為90.44%,表明菌株間存在較高的遺傳多樣性。
南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌的聚類分析表明,核心區(qū)菌株一共分布在 9 個譜系里,而非核心區(qū)菌株只分布在 4 個譜系中,表明核心區(qū)菌株間的遺傳分化程度更高;其中,定安縣的菌株只分布在一個譜系里,說明該地區(qū)的菌株遺傳分化程度最低。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因與南繁區(qū)水稻種子的復(fù)雜來源及其攜帶的病原菌有關(guān),因?yàn)楹诵膮^(qū)的水稻種子來源相對非核心區(qū)更復(fù)雜,而離熱帶氣候區(qū)稍遠(yuǎn)的定安縣由于不太適合水稻種子的冬春繁殖要求,故主要為當(dāng)?shù)氐乃酒贩N,所以該地區(qū)水稻紋枯病菌的遺傳分化程度便出現(xiàn)了較低的現(xiàn)象。
南繁核心區(qū)和非核心區(qū) 60 個水稻紋枯病菌菌株聚類群的劃分與這些菌株的致病力劃分的比較分析表明,核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌的遺傳譜系與其致病力強(qiáng)弱之間相關(guān)不顯著;這與陳濤[17]、黃雯雯[18]、吳荷芳[19]和張優(yōu)[20]等的研究結(jié)果一致;但范文艷等[11]對黑龍江省水稻紋枯病菌的致病力分化與AFLP分析研究卻發(fā)現(xiàn),病原菌遺傳聚類群的劃分與菌株的致病類型之間存在一定的相關(guān)性。因此,水稻紋枯病菌的致病力與其遺傳宗譜之間的關(guān)系尚無統(tǒng)一的結(jié)論。誠然,由于目前有關(guān)水稻紋枯病菌的遺傳譜系與其致病力相關(guān)性的報道中,大部分研究均認(rèn)為水稻紋枯病菌的遺傳譜系與其致病力之間無明顯的相關(guān)性,可見水稻紋枯病菌的遺傳譜系與其致病力之間的關(guān)系較復(fù)雜,而不是簡單的正相關(guān)關(guān)系,需要進(jìn)行進(jìn)一步的探究。
南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的遺傳多樣性指數(shù)分析表明,南繁核心區(qū)群體的遺傳分化程度高于非核心區(qū),這可能與核心區(qū)相對更復(fù)雜的水稻品種來源以及水稻紋枯病菌菌核較低的遷移能力有關(guān)。
南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌各群體的遺傳分化分析表明,核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌各居群間有一定的基因交流,群體間的遺傳變異相對較小,但相比而言,核心區(qū)群體間有較多的基因交流,而非核心區(qū)群體間的基因交流相對較少,其群體間的遺傳變異程度相對更明顯,因?yàn)樗炯y枯病菌主要以菌核的形式進(jìn)行傳播,而非核心區(qū)的地形較核心區(qū)要復(fù)雜很多,對菌核的傳播具有一定的限制作用。同時也說明了非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的地理分布對其遺傳分化產(chǎn)生了一定的影響。Wang等[7]對我國南方 6 個地區(qū)的 180 株水稻紋枯病菌進(jìn)行了 RAPD 分析,也發(fā)現(xiàn)這些菌株間具有豐富的遺傳多樣性,各群體的菌株間存在較高水平的基因漂流現(xiàn)象,致使這些變異大部分發(fā)生在種群內(nèi)。本實(shí)驗(yàn)室之前曾采用 ISSR 技術(shù)對我國華南地區(qū)的 72 株水稻紋枯病菌進(jìn)行了遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)分析,同樣發(fā)現(xiàn)這些菌株間存在高水平的遺傳差異,各群體菌株間存在明顯的基因交流現(xiàn)象,并且大部分變異出現(xiàn)在種群內(nèi)[9]。本研究結(jié)果與之前的研究結(jié)果較相似。
南繁核心區(qū)和非核心區(qū)水稻紋枯病菌群體的遺傳一致性和遺傳距離分析表明,非核心區(qū)屯昌縣水稻紋枯病菌群體的親緣關(guān)系與核心區(qū)各群體較接近,作者推測可能是因?yàn)樵谠摽h所采集的水稻紋枯病菌均來自海南省屯昌縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所基地,而這個基地的水稻品種豐富且多來自全國各地,與核心區(qū)較頻繁的水稻品種交流較相似,故遺傳差異較接近。
[1] 陳冠銘, 李勁松, 曹兵. 發(fā)揮南繁資源優(yōu)勢, 促進(jìn)種業(yè)科技創(chuàng)新. 安徽農(nóng)學(xué)通報, 2012, 18(1): 27-29.
Chen G M, Li J S, Cao B. Make the most of resource advantages of Hainan national multiplication, promoting sci-tech innovations of seed industry., 2012, 18(1): 27-29. (in Chinese with English abstract)
[2] Moni Z R, Ali M A, Alam M S, Rahman M A, Bhuiyan M R, Mian M S, Iftekharuddaula K M, Latif M A, IqbalKhan M A. Morphological and genetic variability amongisolates causing sheath blight disease of rice., 2016, 23(1): 42-50.
[3] 中國植物保護(hù)學(xué)會. 2018年農(nóng)作物重大病蟲害重于往年,累計將發(fā)生50億畝次[EB/OL]. http://mp. weixin. qq.com/s/8cRq7ohkSH1HAzHiE-qiIA, 2018-01-12.
Chinese Society of Plant Protection. The major diseases and insect pests of crops are more severe than those in previous years, and a total of 5 billion mu will occur [EB/OL]. http://mp.weixin.qq.com/s/8cRq 7ohkSH1HAz HiE-qiIA: 2018-01-12.(in Chinese with English abstract)
[4] 舒燦偉, 曹琦琦, 趙美, 江紹鋒, 周而勛. 立枯絲核菌不同融合群G蛋白β亞基基因克隆與分子進(jìn)化分析. 華北農(nóng)學(xué)報, 2017, 32(5): 7-12.
Shu C W, Cao Q Q, Zhao M, Jiang S F, Zhou E X. Cloning and sequence analysis of G-protein beta-subunit genes in different anastomosis groups of., 2017, 32(5): 7-12. (in Chinese with English abstract)
[5] Feng S J, Shu C W, Wang C J Z, Jiang S F, Zhou E X. Survival ofAG-1 IA, the causal agent of rice sheath blight, under different environmental conditions.2017, 165(1): 44-52.
[6] 周而勛, 曹菊香, 楊媚, 朱西儒. 我國南方六省 (區(qū))水稻紋枯病菌遺傳多樣性的研究. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2002, 25 (3): 36-40.
Zhou E X, Cao J X, Yang M, Zhu X R. Studies on the genetic diversity ofAG-1-IA from six provinces in the southern China., 2002, 25 (3): 36-40. (in Chinese with English abstract)
[7] Wang L, Liu L M, Wang Z G, Huang S W. Genetic structure and aggressiveness ofAG1-IA, the cause of sheath blight of rice in southern China.2013, 161(11-12): 753-762.
[8] 王玲, 左示敏, 張亞芳, 陳宗祥, 黃世文, 潘學(xué)彪. 中國南方八省(自治區(qū))水稻紋枯病菌群體遺傳結(jié)構(gòu)的SSR分析. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(13): 2538-2548.
Wang L, Zuo S M, Zhang Y F, Chen Z X, Huang S W, Pan X B. SSR analysis of population genetic structure of rice sheath blight causing agentAG1-IA collected from eight provinces (Autonomous Region) in southern China., 2015, 48(13): 2538-2548. (in Chinese with English abstract)
[9] Shu C W, Zou C J, Chen J L, Tang F, Yi R H, Zhou E X. Genetic diversity and population genetic structure ofAG-1 IA, the causal agent of rice sheath blight, in south China., 2014, 36(2): 179-186.
[10] Taheri P, Gnanamanickam S, H?fte M. Characterization, genetic structure, and pathogenicity ofspp. associated with rice sheath diseases in India., 2007, 97(3): 373-383.
[11] 范文艷, 文景芝, 金麗娜, 馬建, 陳瑾. 黑龍江省水稻紋枯病菌的致病力分化與 AFLP 分析. 植物保護(hù), 2008, 34(6): 57-61.
Fan W Y, Wen J Z, Jin L N, Ma J, Chen J. Pathogenic differentiation and AFLP analysis of the rice sheath blight strains from Heilongjiang., 2008, 34(6): 57-61. (in Chinese with English abstract)
[12] 朱名海, 皮磊, 舒燦偉, 周而勛. 南繁區(qū)稻瘟病菌遺傳多樣性和群體遺傳結(jié)構(gòu)的AFLP分析. 中國水稻科學(xué), 2017, 31(3): 320-326.
Zhu M H, Pi L, Shu C W, Zhou E X. AFLP analyses of genetic diversity and population genetic structure offrom South China Crop Breeding Area., 2017, 31(3): 320-326. (in Chinese with English abstract)
[13] 周而勛, 楊媚. 從植物病組織中分離絲核菌的快速、簡便技術(shù). 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 1998, 19(1): 125-126.
Zhou E X, Yang M. A rapid and simple technique for the isolation offrom diseased plant tissues., 1998, 19(1): 125-126. (in Chinese with English abstract)
[14] 黃江華, 楊媚, 周而勛, 戚佩坤. 絲核菌細(xì)胞核染色技術(shù)的研究. 仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2001, 14(4): 13-17.
Huang J H, Yang M, Zhou E X, Qi P K. Studies on the nuclear staining techniques forspp., 2001, 14(4): 13-17. (in Chinese with English abstract)
[15] 周而勛, 楊媚. 廣東省水稻紋枯病菌的致病力和融合群研究. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 1999, 26(5): 36-38.
Zhou E X, Yang M. Studies on the pathogenicity and anastomosis group ofin Guangdong province., 1999, 26(5): 36-38. (in Chinese)
[16] Brant J B, Gustavo C A, Peter M G. Fast and sensitive silver staining of DNA in polyacrylamide gels., 1991, 196(1): 80-83.
[17] 陳濤, 張震, 柴榮耀, 王教瑜, 毛雪琴, 邱海萍, 杜新法, 姜華, 王立安, 王艷麗, 孫國昌. 浙江省水稻紋枯病菌的遺傳分化與致病力研究. 中國水稻科學(xué), 2010, 24(1): 67-72.
Chen T, Zhang Z, Chai R Y, Wang J Y, Mao X Q, Qiu H P, Du X F, Jiang H, Wang L A, Wang Y L, Sun G C. Genetic diversity and pathogenicity variation of differentisolates in rice from Zhejiang Province, China., 2010, 24(1): 67-72. (in Chinese with English abstract)
[18] 黃雯雯, 王玲, 劉連盟, 劉恩勇, 黃世文. 安徽省水稻紋枯病菌致病力分化與遺傳多樣性. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2011, 23(1): 111-116.
Huang W W, Wang L, Liu L M, Liu E Y, Huang S W. Preliminary study on the pathogenic differentiation and genetic diversity of rice sheath blight pathogen strains from Anhui Province., 2011, 23(1): 111-116. (in Chinese with English abstract)
[19] 吳荷芳, 王曉宇, 羅楚平, 陳志誼. 江蘇省水稻紋枯病菌遺傳多樣性分析與致病力研究. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2013 29(1): 51-59.
Wu H F, Wang X Y, Luo C P, Chen Z Y. Genetic diversity and pathogenicity ofisolates from Jiangsu province., 2013 29(1): 51-59. (in Chinese with English abstract)
[20] 張優(yōu), 魏松紅, 王海寧, 李帥, 李思博, 羅文芳. 東北地區(qū)水稻紋枯病菌遺傳多樣性和致病性分析. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2017, 48(1): 9-14.
Zhang Y, Wei S H, Wang H N, Li S, Li S B, Luo W F. Genetic diversity and pathogenicity ofisolates causing sheath blight disease of rice in northeast region., 2017, 48(1): 9-14. (in Chinese with English abstract)
Genetic Diversity and Pathogenicity Differentiation ofAG-1 IA from South China Crop Breeding Area in Hainan Province
ZHU Minghai, PENG Dandan, SHU Canwei, ZHOU Erxun*
(/,,,;Corresponding author,:)
【Objective】In order to clarify the genetic differentiation and the correlation between genetic diversity and pathogenicity ofAG-1 ⅠA in South China Crop Breeding Area, the genetic diversity, population genetic structure, pathogenicity and the correlation between genetic diversity and pathogenicity of 60AG-1 IA isolates collected from the core region (Sanya, Ledong and Lingshui) and non-core region (Qiongzhong, Tunchang and Ding’an) of South China Crop Breeding Area were comparatively analyzed 【Method】by using AFLP molecular marker technique and detached leaf inoculation method. 【Result】The cluster analysis results showed that the genetic diversity ofAG-1 ⅠA in the core region was relatively higher. The analysis results of population genetic structure showed that the percentage of polymorphic loci (PPL), Nei’s gene diversity index (), Shannon’s information index () and gene flow (m)in the core population were 82.24%, 0.1932, 0.3062 and 2.5627, respectively, higher than those of non-core population with PPL,andmbeing 67.49%, 0.1535, 0.2447 and 0.9365, respectively. However, the genetic differentiation coefficient (st) in the core population was 0.1633, lower than that of non-core population whosestwas 0.3481. 【Conclusion】These results showed that the degree of genetic variation of the isolates from core region was higher than that of the isolates from non-core region. Much gene flow among the core populations and little gene flow among the non-core populations existed, but the genetic variation of both regions was mainly within the population. Overall, the degree of genetic differentiation in the isolates of core region was higher. The results of pathogenicity and correlation between genetic diversity and pathogenicity showed that most isolates from core region belonged to the medium pathotypes and most isolates from non-core region belonged to the medium or strong pathotypes, but there was no correlation between pathogenicity and AFLP lineage.
South China Crop Breeding Area;AG-1 ⅠA; genetic diversity; population genetic structure; pathogenicity differentiation; AFLP
10.16819/j.1001-7216.2019.8048
S435.111.4+2
A
1001-7216(2019)02-0176-10
2018-04-17;
2018-05-30。
國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201403075)。