陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性SSR分析

 【目的】甘肃陇南地区是小麦条锈菌最主要和最大的越夏区,本研究的目的是分析该地区的小麦条锈菌自然群体的遗传结构,探索其分子遗传变异规律。【方法】采用TP-M13-SSR 荧光标记技术,对甘肃省陇南地区8个种群409个小麦条锈菌分离株基因组DNA进行SSR标记分析。【结果】陇南地区小麦条锈菌的观察等位基因数（Na）为1.95,有效等位基因数目（Ne）为1.43,Nei's (1973)基因多样性指数（H）为0.27,Shannon 信息指数(I)为0.41。武都、文县和秦城种群遗传多样性较高,徽县、成县和西和种群相对较低。AMOVA分析结果表明,小麦条锈菌群体间和群体内都存在着一定的遗传分化,群体间的遗传变异占总变异的12.5%,群体内遗传变异占87.5%。地区间的基因流Nm =1.83。【结论】陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性很丰富,但地区之间有一定的差异;群体遗传变异主要存在于群体内部,不同地区间存在基因的交流和病原菌的移动。     

四川省阿坝州小麦条锈菌遗传多样性分析

对阿坝及其周边地区条锈病菌生理小种和AFLP多态性进行了研究.49个参试菌株条锈病菌生理小种分为2种类型:水源11致病类群类型和Hybrid46致病类群,分别占44.9 %和55.1 %,其中水-14和CY32为优势小种.CY31仅在黑水县检测到,云南盐津菌株CY32比例显著高于其他采样点.利用E2M3、E4M3、E7M3、E2M4、E6M4、E4M6、E6M7等7个引物组合,对各菌株基因组DNA进行扩增出,共扩增出168条可统计的条带,其中多态性条带为32条,多态率为19.05 %.49个样品AFLP的Dice相似系数范围为:0.4063~1.0,其中阿坝州菌株聚类分析后被分作A、B两组,后者在相似系数0.7814水平上又分为两个亚组.松潘县的菌株中,4个菌株属于A组,9个菌株属于B组第一亚组,6个菌株属于第二亚组.来自黑水县和九寨沟县的菌株均属B组的第二亚组.第二亚组遍及阿坝州各采样点.来自凉山州普格县的菌株与阿坝州的菌株的遗传相似性很低,在相似系数0.73水平时归入C组.但在阿坝和凉山分别个测出1个菌株,与区内其它菌株均不相似,但彼此间相似系数为0.7813;可见四川条锈病菌阿坝群体独立于梁山州群体,但又有一定的联系.来自云南盐津的条锈病菌根据AFLP多态性被划成B组的第三亚组,与普格县菌株相差较大而与阿坝州菌株更相似,其来源尚有待进一步研究.在同一块田中,条锈病菌的组成可以相差很大,遗传相似系数为1.0的菌株一块田内发现两株.松潘青云乡至川主寺沿公路晒场、院坝子上自生麦苗上菌株在不同采样点间病菌也有差别.未发现生理小种和AFLP性之间的关联性.以CY32为例,其AFLP多态性十分明显,菌株分属A、B1、B2、B3等不同类型.表明病菌毒性突变可以在不同遗传背景的菌株中发生,新小种的发生可能不是由1个突变克隆不断繁殖扩大而来.     

小麦条锈菌滇黔群体遗传结构分析

为探明小麦条锈菌滇黔群体菌源关系,利用扩增片段长度多态性标记对云南、贵州具有不同AFLP基因型的71个小麦条锈菌分离物（云南39个,贵州32个）进行了遗传结构分析。结果表明：小麦条锈菌云南和贵州群体共享AFLP基因型达32.3%;AMOVA分析显示：小麦条锈菌云南和贵州群体间的遗传变异仅占总变异的7%;最大简约树枝长评估揭示小麦条锈菌滇黔群体自由重组的可能性较低。因此,小麦条锈菌滇黔群体间重组几率较低而菌源交流较顺畅。     

甘肃、青海地区小麦条锈菌监测及群体遗传多样性分析

【目的】了解甘肃和青海小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)春季流行传播路线、群体遗传多样性和生殖模式,明确春季流行期两省小麦条锈菌的传播关系及菌源交流规律,进而为两省小麦条锈病的预测预报、确定越夏初始菌源来源和有效治理提供理论依据。【方法】选择条锈病常发生的地区作为调查和研究区域。甘肃省4个试验点:陇南市文县、陇东平凉市崆峒区、中部麦区定西市临洮县、临夏州临夏县;青海省2个试验点:西宁市城北区、海东市互助县。2017年秋季,在甘肃和青海省6个试验点内根据当地小麦播种适期依次种植82份变异观察圃材料。2018年4—8月,对试验点82份变异观察圃材料进行田间病害调查,并采集到551份小麦条锈菌标样,使用15对引物进行SSR分子标记分析。利用GenAlEx和POPPR v2.5.0软件对数据进行相关分析,不显著的rbarD值表示连锁平衡,用于推断群体是否发生有性重组。【结果】82份变异观察圃材料在甘肃地区发病比青海地区严重。15对引物组合共扩增出81个位点,每对引物组合产生的多态性位点为2—12个。551份样本克隆矫正后,共鉴定出505个多位点基因型(MLG),其中仅有32个MLG被克隆并进行了2—6次重新采样。甘肃和青海群体总的基因型多样性(G=0.917)较高,其中,甘肃平凉群体的最高,青海互助群体次之,甘肃临洮群体最低。小麦条锈菌的遗传变异主要在各群体内部个体之间。春季流行期,菌源在各群体之间交流频繁,青海东部(互助和西宁)群体与甘肃(平凉和临夏)群体之间的基因流高于青海(互助和西宁)群体与甘肃文县群体之间的基因流。最小时空网络图(MSN)和非参数主成分分析(DAPC)表明青海互助和西宁的群体与来自于甘肃平凉和临夏的群体之间菌源关系最密切,差异最小;与临洮群体遗传距离相对较远且临洮群体相对独立;文县群体则是一个完全独立的群体,与其他5个群体之间的差异最大。连锁不平衡分析表明,甘肃文县、临夏和青海西宁群体存在不显著的rbarD值表示连锁平衡,是有性生殖群体,其中文县群体(rbarD=0.0139,P=0.186)显示出明显的有性重组特征。【结论】小麦条锈病春季流行期,甘肃地区与青海东部地区的传播路线以甘肃平凉、临夏到青海的传播为主,甘肃文县到青海的传播为辅。甘肃文县、临夏和青海西宁3个群体存在有性生殖现象,对甘肃、青海地区条锈菌丰富的遗传多样性的形成具有一定作用。     

小麦条锈菌产孢转录组分析

为研究不同毒力小麦条锈菌侵染过程中基因表达差异,通过RNA-seq测定其转录组并分析差异表达基因。结果表明,每个小麦条锈菌转录组文库产生8 000万～9 000万条读长,其中,至少71.15%的读长可以比对到参考基因组。将读长转换计算出FPKM值并比较多个基因表达水平,FPKM值小于15的基因数分别占对应文库的79.17%、79.24%、80.01%和79.41%,FPKM值大于60的基因数所占比例均低于7.0%,而FPKM值大于10 000的基因在CY31、CY32、CY33和V26菌系样品文库中分别有7、8、7、7个。从|log₂Fold change|≥1且FDR<0.005这2个水平评估小麦条锈菌CY31、CY32、CY33和V26菌系间差异表达基因,结果显示,差异水平变化主要集中在6倍以内,差异倍数最大的一个基因为13倍。将差异表达基因与KEGG数据库比对发现,共有53个基因被注释到了KEGG中的36个通路中,其中,显著富集通路(P<0.05)有5个,主要参与到氧化磷酸化、淀粉和糖代谢等通路中。可见,小麦条锈菌CY31、CY32、CY33和V...     

中国小麦条锈菌生理小种演化及遗传重组

[目的]探索中国小麦条锈菌主要生理小种毒性演化关系及小种间的亲缘关系,以期寻找生理小种遗传重组的分子证据,进而揭示中国小麦条锈菌生理小种毒性变异机制.[方法]采用鉴别寄主分析毒性法和TP-M13-SSR荧光标记技术,对12年来收集的21个菌系进行毒性鉴定,并对其夏孢子基因组DNA进行SSR标记分析.[结果]毒性分析和SSR分析各将供试菌系聚为4个类群,两者的相关系数为r=0.21.另外,13对SSR引物中有2对引物显示条锈菌生理小种存在重组现象.[结论]中国条锈菌生理小种毒性多样性丰富,但遗传分化较低,条锈菌夏孢子阶段的体细胞遗传重组可能为毒性变异的主要方式之一.     

条锈菌侵染后田间小麦植株蒸腾作用的变化

以条中29号小种（CY-29）诱发接种小麦感病品种辉县红，采用LI-6200型光合系统仪对小麦发病旗叶蒸腾作用的日变化进行监测。结果表明，不同严重度小麦病叶蒸腾作用的日变化明显不同。轻度病叶（严重度为5%）蒸腾作用的日变化趋势与健叶接近，蒸腾速率（Tp)表现出以上午10：00-12：00时为最大值的单峰曲线，午后剧烈降低；气孔导度（Gs)在上午10：00时达全天最大值，之后迅速降至低水平；叶片扩散阻力（LDR）在午前稳定在较低水平，午后迅速升高，16：00时达全天最大值；与健叶相比，轻度病叶相对含水量（RWC）未发生明显的变化，仍可有效控制水分的蒸腾散失。中度病叶（严重度为40%）和重度病叶（严重度为80%）蒸腾作用的日变化与健叶明显不同，病叶蒸腾速率在午前大幅升高，至12：00时达全天最大值，午后一直维持很高的蒸腾水平；病叶在全天保持很高的气孔导度，组织相对含水量在千后大幅降低，完全失去了控制水分散失的能力，水分平衡受到了严重的破坏。     

山东省小麦条锈菌群体毒性变异及致病力测定

１９９１～１９９４年对条锈菌生理小种演变情况进行监测研究结果表明，条中２９号仍是山东省当前优势毒性小种，其对多数生产品种具有较强毒力，对鲁麦１６、鲁麦１９及多数新品系和抗源则无毒性或弱致病性；近年出现的条中３０号新小种，其毒性基因谱更宽，应加强对其监测和流行预测。本文还介绍了１９６３～１９９０年山东省小麦条锈菌在不同时期优势小种的演变及其与小麦品种抗性丧失的关系。     

小麦条锈菌和叶锈菌的复合PCR检测

利用真菌β-微管蛋白基因的保守序列和小麦条锈菌(Puccinia striiformi f.sp.tritici)、叶锈菌(Puccinia tri-ticina)的SCAR标记引物,对锈菌孢子与感病小麦叶片总DNA进行复合PCR检测,扩增获得了小麦条锈菌171bp和叶锈菌226 bp的特异性DNA片段,其检测灵敏度可达到50 μg·L~(-1)模板DNA浓度水平.在此基础上,可进一步制备小麦锈菌不同种的分子诊断、检测试剂盒.     

小麦受条锈菌侵染后叶片含氮量的变化

采用开氏定氮法分析结果表明,潜育期时,亲和性或非亲和性反应的全氮量、蛋白氮量均增加,非蛋白氮量降低,蛋白氮与非蛋白氮比率提高,显症期,非亲和性反应的全氮量、蛋白氮量和非蛋白氮量均增加,蛋白氮与非蛋白氮比率提高,而亲和性反应的全氮量和蛋白氮量均降低,非蛋白氮量增加,蛋白氮与非蛋白氮比率下降;产孢期时,各类反应都引起全氮量、蛋白蛋量降低,非蛋白氮量增加,蛋白氮与非蛋白氮比率下降。     

基于多样性种植的小麦条锈菌群体结构分析

多样性种植能够有效地控制小麦条锈病。本文通过6对小麦条锈菌生理小种（条中33,条中32,条中31,条中29,条中23和水源型）特异分子标记分析采集自不同种植模式下自然发病的小麦条锈菌生理小种和群体结构。结果表明：川麦107与蚕豆（或者豌豆）间作时单个病斑检出多个小麦条锈菌生理小种的比例略高于川麦107净作,其余种植模式差异不明显。另外,以采集自各小区的小麦条锈菌样品为1个群体,利用POPGENE 1.32分析小麦条锈菌群体间的关系,结果表明：净作靖麦14的3个小区的3个小麦条锈菌群体与净作川麦107的3个小区的3个条锈菌群体分别聚在了2个大的群体中,而且3个小区相同种植模式下的3个群体也几乎聚在一起,说明种植模式可能对小麦条锈菌的群体有一定影响。     

小麦抗条锈病基因对中国条锈菌主要流行小种的抗性分析

[目的]培育和广泛应用抗病小麦品种是防治条锈病最经济有效和环境友好的措施.由于条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)群体中毒性变异频繁,发生新生理小种常导致主栽品种抗病性'丧失',引发条锈病大规模流行,严重威胁我国主粮安全供给.本研究通过监测和评价已知抗条锈病基因对我国目前...     

小麦条锈病菌菌种的纯化与保存方法

通过对田间收集的小麦条锈菌进行分离和鉴定,建立了单孢子堆分离方法,并比较了不同储藏温度下保存不同时间后条锈菌对小麦的致病率,以探索条锈菌的保存条件。结果表明,单孢子堆分离法获得的菌系可满足后续研究;冷冻保存后菌种的致病率均大于93%,明显高于冷藏保存后的致病率,年限越长,差异性越明显,表明冷藏保存只适宜菌种的短期保存,而冷冻保存适宜于长期保存。     

小麦条锈菌条中32号及水14致病类型毒性基因分析

利用Flor基因对基因学说原理对条锈菌生理小种条中32号和水14所含的毒性基因进行推导,结果表明,条中32号含有VYr-1、VYr-2、VYr-3、VYr-6、VYr-7、VYr-8、VYr-9、VYr—11、VYr-12、VYr-18、VYr—Su、VYr—C5、VYr—SD、VYr—SpP等毒性基因,水14含有VYr-1、VYr-2、VYr-3、VYr-6、VYr-7、VYr-8、VYr-9、VYr—11、VYr-12、VYr-18、VYr—Su、VYr—C5、VYr—C591、VYr—SD、VYr—SpP等毒性基因。对条中32和水14的毒性基因谱的比较发现,水14含有较条中32号特异的VYr—C591毒性基因,致使近年来抗病品种C591田间抗病性丧失。     

小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中编码分泌蛋白的序列预测

【目的】植物与病原菌互作过程中,涉及许多可以与植物受体蛋白相互识别、引发植物防卫反应的病原菌激发子或其他致病因子,其中多数为分泌蛋白,深入研究分泌蛋白将有助于明确植物与病原微生物互作的分子机制。【方法】通过SignalP v3.0、TMHMM v2.0、TargetP v1.1、Protcomp v6.0 4个软件,对陕西省农业分子生物学重点实验室构建的小麦条锈菌萌发夏孢子cDNA文库中854条EST序列进行分泌蛋白预测。【结果】得到具有可溶性分泌信号肽的蛋白编码序列33条,占测定序列的3.86%,其中最小长度为196 bp,最大为1 096 bp,分泌信号肽切割位点基本位于15~42个氨基酸,平均为37个氨基酸。【结论】预测得到的分泌蛋白编码序列,可以作为小麦与条锈菌互作过程中的激发子和致病因子备选基因来进一步研究。     

不同栽培模式对小麦条锈菌群体结构的影响

 研究对不同栽培模式（净栽和混栽）下采集的113份感染小麦条锈病的新鲜叶片,从罹病叶片中直接提取罹病组织的DNA,利用我国及云南省的5个小麦条锈菌主要流行小种（条中32,条中29,条中31,条中23和水源类型）特异的分子标记对小麦条锈菌生理小种进行分子检测,明确不同栽培模式对小麦条锈菌群体结构的影响。结果表明,混栽条件下主要小种特异标记的检出率比净栽的低,净栽田块的优势小种特异标记为条中32和条中29,出现频率分别为81.5%和78.5%,而混栽田块的优势小种特异标记为条中29和水源类型,出现频率分别为41.7%和18.8%;混栽田块中41.7%的叶片中含有2个以上小种特异标记,58.3%的叶片中含有1个小种特异标记,而净栽田块中75.0%的叶片中含有2个以上小种特异标记,25.0%的叶片中含有1个小种特异标记。表明小麦品种混栽能有效地减少单个叶片中的小种数,并显著降低小麦条锈菌优势小种的出现频率,前者可能是减少病害严重度的重要原因,而后者则可能对病害的流行产生重要影响。