辽宁稻区稻曲病菌生物学特性及遗传多样性分析

为明确采自辽宁省12个稻区稻曲病菌Ustilaginoidea virens的生物学特性、群体遗传多样性与地理区域的关系。本研究采用生物学方法测定稻曲病菌菌株的生长速率和产孢能力,并采用SPSS 20.0分析软件对稻曲病菌菌株的菌丝生长速率和产孢能力进行相关性分析。提取稻曲病菌基因组DNA,采用特异性引物US、交配型引物MAT、遗传多样性引物ERIC对其进行PCR扩增,通过聚类分析进行群体遗传多样性研究。结果显示:157个稻曲病菌菌株的菌丝生长速率与产孢能力相关系数为0.19。采用稻曲病菌特异性引物US进行扩增,157个菌株均为稻曲病菌株;采用交配型引物MAT进行扩增,53个菌株为MATⅠ型,104个菌株为MATⅡ型。采用ERIC引物可扩增出2~7条不等的条带,157个稻曲病菌株被划分为10个基因类群,其中第1类群为优势类型,有44个菌株,占总数的28.0%;第2类群有20个菌株,占总数的12.7%;第3类群1个菌株,占总数的0.6%;第4类群1个菌株,占总数的0.6%;第5类群有21个菌株,占总数的13.4%;第6类群有17个菌株,占总数的10.8%;第7类群有2个菌株,占总数的1.2%;第8类群有5个菌株,占总数的3.2%;第9类群有30个菌株,占总数的19.1%;第10类群有16个菌株,占总数的10.2%。来自辽宁省12个稻区的157个稻曲病菌株菌丝生长速率与菌株产孢量之间没有相关性,产孢量与地域之间有相关性。基于ERIC-PCR扩增的稻曲病菌株基因组DNA指纹图谱的多态性进行划分的基因类群与地理区域之间有相关性,基因类群与生物学特性之间没有相关性。     

四川省籼稻区水稻稻曲病菌遗传多样性分析

应用ERIC-PCR指纹技术,对采自四川省6个籼稻自然生态区的60个稻曲病菌菌株进行了DNA分子水平上的遗传多样性研究,并进行UPGMA聚类分析和相似性分析.结果表明,所采用的ERIC引物在不同供试菌株中分别扩增出5～20条不等的带谱;在0.75相似水平上,供试菌株被划分为11个遗传型群,其中L1、L4、L5为优势群,并存在次要小型群和特异性型群;来自同一地区的稻曲病菌菌株具有较高的遗传相似性,而不同地区的稻曲病菌则表现出程度不同的变异,且寄主品种与稻曲病菌遗传差异之间的相关性较小.     

辽宁省稻曲病菌遗传多样性和致病力分析

为有效防治辽宁省稻曲病菌Ustilaginoidea virens,利用重复序列PCR(repetitive elementbased PCR,rep-PCR)分子指纹技术,对2017年自辽宁省8个市8个主产稻区采集的51株稻曲病菌菌株进行遗传多样性和致病力分析。结果显示,在3对引物中,以BOX1/BOX2和ERIC1/ERIC2为引物扩增的DNA指纹图谱的遗传多样性值分别为0.764、0.707,均大于0.7,故选择这2种引物扩增的DNA指纹图谱进行遗传多样性分析;当DNA指纹相似系数为0.78时,以BOX1/BOX2为引物和以ERIC1/ERIC2为引物扩增的DNA指纹图谱分别将供试菌株划分为12个和10个遗传类群;供试菌株致病力可划分为弱致病型、中等致病型和强致病型3个致病型,所占比例分别为33.33%、58.82%和7.85%,强致病型菌株仅在沈阳市、鞍山市和大连市出现;所有优势类群均包含3种致病型菌株。表明辽宁省稻曲病菌遗传结构复杂,不同地理来源的稻曲病菌菌株致病力存在一定差异,相同致病型的稻曲病菌菌株分属于不同的遗传类群,同一遗传类群中包含不同的致病型菌株。     

稻曲病菌遗传多样性与群体结构的初步分析

 利用随机扩增多态性DNA (random amplified polymorphic DNA,RAPD)初步分析了稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)的群体遗传结构。从1 60个随机引物中筛选32个扩增带型清晰、重复性好的引物,对不同年份采自辽宁、云南、湖北和浙江等水稻种植区的5 6个菌株进行扩增。32个引物扩增出2 2 3条带,绝大多数引物对不同年度采自不同稻区的菌株扩增的DNA谱型相同,大多数菌株间相似性系数达0.80以上。根据扩增DNA片段的多态性,从空间分布来看,来源于北方、长江流域和南方的菌株难以划分出明显的地理宗谱;不同年度的菌株DNA多态性也无明显的差异。上述结果初步表明稻曲病菌遗传稳定,寄主选择作用(寄主的基因型及其时空分布)对稻曲病菌变异的影响较小。但是尚需采用其它的分子技术测试更多的菌系,才能较系统地分析我国稻曲病菌系的遗传变异及群体结构特点。     

稻曲病菌分生孢子的生物学研究

 本文对稻曲病菌分生孢子的一些生物学特性进行了研究,结果表明,基质养分对分生孢子萌发影响较大,纯水不利于孢子萌发,PSA最适于孢子萌发,葡萄糖则强烈抑制孢子萌发,马铃薯煮汁既可抵消葡萄糖的抑制作用,又可刺激孢子萌发。分生孢子在琼脂面上比在液滴中萌发率高。分生孢子萌发的适宜温度为22~31℃,以28℃最好。分生孢子萌发对pH值敏感,以pH 6~7最适宜。用振荡培养法获取分生孢子,培养10 d后,孢子的萌发力开始下降。分生孢子的存活对水的依赖性强,在水中保存8 d萌发力不变,在100% RH中8 d萌发力略有降低,而在25% RH中5 h萌发力即迅速下降。根据这些特性,作者对分生孢子在田间的动态作了一些推测。     

来源于同一穗不同稻曲球的稻曲病菌的致病性及遗传多样性

 本研究从源于6穗稻曲病穗的48个稻曲球中分离获得稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）48株,从3个稻曲球的不同部位分离获得稻曲病菌23株。用注射接种法将菌株分别接种到水稻品种两优培九（感病品种）、淮稻5号（中抗品种）和武育粳3号（抗病品种）上,结果显示分离的菌株致病力分化较大,而菌株在水稻品种上的致病力强弱与已知水稻品种对稻曲病菌的感、抗性趋势基本一致。相同孢子量接种水稻,不同分离菌株之间仍有致病力分化,生长速率测定也发现菌株之间可能存在差异。利用REP PCR (repetitive extragenic palindromic sequence PCR)技术进行菌株遗传多样性分析表明,同穗不同稻曲球分离的菌株中,1号穗分离的4个菌株聚在同一簇群,其余5穗的菌株分别聚在3～5个簇群;同一稻曲球不同部位分离的菌株中,一个稻曲球分离的8个病菌聚在同一簇群,而其余2个稻曲球分离的病菌则分别聚在2～3个簇群。由此推测同一稻穗上不同稻曲球可能是由来源不同的稻曲病菌侵染所形成;而一个稻曲球可以由同一稻曲病菌引起,也存在多个侵染源共同侵染的可能。     

稻曲病菌菌核降解微生物的筛选与作用机制分析

菌核是稻曲病菌天然的越冬菌源和来年病害发生的重要初侵染源,控制田间菌核越冬数量能够从源头上遏制和减轻稻曲病的发生。为此,本研究对来自稻田土壤、菌核表面、以及青海高原的能够降解菌核的真菌进行了筛选,得到了6个有较好降解作用的生防菌株。在实验室条件下它们能够在30~70 d内彻底降解稻曲病菌菌核。真菌形态特征和rDNA-ITS序列分析表明,这些菌株分别为淡色生赤壳菌Bionectria ochroleuca、粘鞭霉Gliomastix polychroma、烟曲霉Aspergillus fumigatus、草酸青霉Penicillium oxalicum、粉红粘帚霉Gliocladium spp.和疣孢漆斑菌Myrothecium verrucaria。进一步超微结构观察发现,不同生防菌对菌核的降解机制可分为以重寄生作用和直接降解为主2种基本模式。春季田间撒施试验表明,其中2种生防菌的防治效果可达33.9%和46.8%。     

稻曲病菌的SCAR标记及其PCR检测

为建立稻曲病菌Ustilaginoidea virens快速、灵敏的PCR早期检测技术,以S380为引物,对稻曲病菌和其它参试病原菌的DNA进行RAPD-PCR扩增。稻曲病菌RAPD特异片段经回收、克隆和测序后,根据序列用Primer 5.0软件设计了特异性SCAR引物US-SF（5’-TCGCCTCAGACCTCAATC-3’）/US-SR（5’-GAGCCTCAAATGCCTTCC-3’）和巢式PCR引物US-NF（5’-AGCGTCTCCTGCAACC-AC-3’）/US-NR（5’-GAGCCTCAAATGCCTTCC-3’）。利用引物US-SF/US-SR通过常规PCR对供试稻曲病菌均可扩增出1条大小约257 bp的清晰条带,对其它植物病原菌DNA的PCR产物均无扩增条带,最低可检测到1 pg/μL 的病菌基因组DNA;而利用引物US-SF/US-SR和US-NF/US-NR通过巢式PCR可从10 fg/μL的病菌基因组DNA中扩增出1条大小约210 bp的特异性条带。试验表明,巢式PCR检测灵敏度比常规PCR提高了100倍,且巢式PCR可从接菌的水稻幼颖和自然感染的谷粒中检测出稻曲病菌。     

采用AFLP技术分析稻曲病菌的遗传多样性Ⅰ:同一块稻田中稻曲病菌的遗传结构

 采用AFLP (Amplified fragment length polymorphism)技术分析了来自北京昌平同一块稻田中不同水稻品种和育种中间材料上稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)的遗传多样性。从256对EcoRⅠ和MseⅠ引物中选择30对扩增40个菌株。结果表明,同一块稻田中稻曲病菌菌株间的相似性系数达0.72以上,来自同一小区的多数菌株能聚成亚类;发现从同一水稻品种分离的菌株没有特异性的AFLP谱带。初步推断稻曲病菌与水稻品种不存在明显的专化性互作。     

稻曲病菌生物学特性与致病力相关性研究

 测定了100个稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)菌株的产孢能力、生长速率、色泽、胞外物质对麦种萌发抑制率和致病力,用SPSS软件分析了其产孢能力、生长速率、色泽、对麦种萌发抑制率与致病力的相关性。结果表明：菌株的产孢能力、色泽与致病力呈正相关;对麦种萌发抑制率与致病力的相关系数无统计学意义;菌株的生长速率与致病力呈负相关。其中,菌株的产孢能力和致病力呈中度相关;色泽、生长速率与致病力呈低度相关。     

稻曲病菌无性孢子萌发及在不同培养基上生长特性

采用不同的培养基研究稻曲病菌孢子萌发及病菌生长特性.结果表明,稻曲病菌厚垣孢子和分生孢子在蒸馏水和2%蔗糖溶液中3h不能萌发;6h时分生孢子、厚垣孢子分别萌发产生次生分生孢子和分生孢子;新采集的黄色和黑色稻曲球上的厚垣孢子在2%蔗糖溶液中的萌发率均高于其在蒸馏水中的萌发率.供试的9种固体培养基中,以马铃薯蔗糖琼脂培养基(PSA)最适于病原菌生长.生长速率为2.54 mm/天;病菌在7种培养液中振荡培养7天后,在马铃薯葡萄糖培养液(PDB)中菌丝干重最大,达24.5mg/mL,在大米汁和马铃薯蔗糖培养液(PSB)中产生的分生孢子量最多,孢子浓度分别为2.63×107和2.28×107个/mL;而固、液态的Czapek、稻秆汁和胁本哲氏培养基均不适宜于稻曲病菌的培养.     

中国不同地理来源稻曲病菌rDNA-IGS的初步分析

 The rDNA-IGS of 11 Ustilaginoidea virens isolates from different geographical regions in China were amplified by PCR and sequenced. The results showed that the rDNA-IGS fragments consisted of one cen-tral variable region and two lateral conservative regions. The two conservative sequences among the11 isolates shared the sequence similarity of 99.44%. The variable region consisted of 2, 4, or 6 of 77 bp-length-repeats in the isolates and the sequences of the repeat units were high conservative. Primers UIGS Ⅲ and UIGS IV were designed for amplification of the variable region in the rDNA-IGS.     

Genetic diversity and population structure analysis of isolates of the rice false smut pathogen Ustilaginoidea virens in India

Genetic diversity assessment and population structure analysis are essential for characterization of pathogens and their isolates. Markers are essential tools for exploring genetic variation among the isolates. False smut of rice caused by Ustilaginoidea virens, formerly Villosiclava virens, is a major emerging disease of rice in India. A high level of variability is observed at the field level, but no information is available from India on genetic diversity and population structure. This is the first report of genetic diversity and population structure of U. virens from India that included 63 isolates distributed across the vast geographical area of eastern and north-eastern India (18.9 to 26.7°N and 82.6 to 94.2°E). Seventeen RAPDs and 14 SSRs were identified as polymorphic and a total of 140 alleles were detected across the populations. The average number of alleles per locus for each primer was 4.5. All the isolates were grouped into two major clusters, with partial geographical segregation that was supported by principal coordinate analysis. Mantel test suggested genetic distance within the isolates increased with increasing geographical distance. Analysis of molecular variation showed more genetic variation within populations and less among populations. This outcome will help in understanding genetic diversity of U. virens from eastern and north-eastern India and in planning effective management strategies.     

稻曲病菌SIX效应蛋白参与调控植物免疫

为明确稻曲病菌Ustilaginoidea virens的SIX(secreted in xylem)效应蛋白功能,利用生物信息学软件预测6个SIX1蛋白和1个SIX2蛋白的分泌特性,并通过酵母分泌系统对其分泌特性进行验证,在烟草上通过根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的瞬时表达系统检测SIX蛋白对小鼠促凋亡蛋白BAX、致病疫霉Phytophthora infestans激发子INF1、大豆疫霉Phytophthora sojae病原相关分子模式糖基水解酶XEG1引起烟草细胞坏死的作用,在烟草上表达SIX蛋白后接种辣椒疫霉Phytophthora capsici并观察其对辣椒疫霉侵染的作用。结果显示:所检测的SIX蛋白中有5个含有预测的信号肽,2个被预测为非经典分泌蛋白,但经酵母分泌系统验证均具有分泌功能;大部分SIX蛋白能够抑制BAX、INF1、XEG1引起的烟草细胞坏死,但抑制坏死的情况并不完全一致;大部分含信号肽的SIX蛋白能够促进辣椒疫霉侵染,UV8b＿3638去信号肽突变体也能够促进辣椒疫霉侵染。表明大多数SIX蛋白参与调控植物免疫,且能促进病原...     

中国疫区内苹果蠹蛾微卫星位点的扩增稳定性及遗传多样性

为揭示欧洲苹果蠹蛾微卫星位点在中国苹果蠹蛾群体遗传学研究中的有效性,以12对微卫星引物对采自中国主要疫区新疆、甘肃、黑龙江的8个苹果蠹蛾地理种群的120头个体在各位点的遗传多样性及扩增稳定性进行研究。所选取的12个微卫星位点中,有8个能够稳定扩增,各位点在大多数种群中均显示偏离哈迪-温伯格平衡,各位点上的平均等位基因数量为3.750～12.500,平均观察杂合度Ho为0.025～0.783,平均期望杂合度He为0.284～0.892。位点Cp2.P和Cp4.56分别具有较低的观察杂合度(0.109、0.025)和较高的近交系数Fis(0.806、0.954),说明这2个位点上的杂合子非常缺乏,其余6个位点均具有较高的杂合度水平和等位基因数量,适用于中国疫区内苹果蠹蛾微卫星分子标记研究。     

小麦品种多样性对麦长管蚜的生态调控作用

为探讨麦田遗传多样性对麦长管蚜的生态效应,系统调查了麦长管蚜及其天敌的种群时序变化,并分析了对麦长管蚜空间分布的影响.结果表明,所有间作处理麦田中高峰期麦长管蚜无翅蚜的百株蚜量均显著低于单作麦田,其顺序为:小麦单作北京837(7 422.0头)>与KOK间作(5796.7头)>与红芒红间作(5406.7头)>与郑州831间作(5291.7头)>与JP2间作(4493.4头)>与中四无芒间作(4 155.0头),且麦蚜由聚集分布趋于均匀分布;蚜茧蜂发生的高峰期,各间作处理麦田中蚜茧蜂的平均数量高于小麦单作田,且差异达极显著水平(P<0.01);各间作处理麦田小麦理论产量增加,与小麦单作处理差异显著(P<0.05).表明大田小麦品种间作抗蚜品种对麦长管蚜有显著的调控作用.     

沙米生长特性调查及遗传多样性分析

为明确不同原生地沙米的生长特性和遗传多样性,在宁夏、甘肃、内蒙古等不同原生地设置样方开展物候期调查、形态学观察、种子营养成分分析,利用SSR分子标记对3个省、自治区的17个自然居群沙米进行遗传多样性分析,获得如下结果：不同原生地沙米的物候期、器官形态和种子营养成分含量有差异,其中甘肃民勤地区的沙米株高达20~135 cm,种子千粒重达1.59 g,淀粉含量达307.46 mg·g^-1、蛋白质含量达103.36 mg·g^-1、粗脂肪含量达54.90 mg·g^-1,均优于甘肃武威、宁夏银川市和内蒙古阿拉善地区的沙米;3个省、自治区的17份自然居群的沙米种质资源遗传多样性分析,检测到76个条带,其中有39条多态性条带,多态性比率为51.3%;利用NTSYSpc (Version 2.10e)软件计算出17份沙米种质资源遗传相似性系数介于0.28~0.71之间。以0.58作为相似性系数分界点,将17份沙米资源聚为3类,其中宁夏滨河新区的资源聚为一类,内蒙古阿拉善地区9号资源和其他地区的15份资源均来自腾格里沙漠腹地,各聚为一类。研究表明供试沙米资源的物候期、形态特征、种子营养成分及遗传多样性均与原生地的生态地理环境具有一定相关性。