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...     

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。     

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.     

青海省小麦主栽品种遗传多样性的SSR标记分析

采用SSR标记对青海省66份小麦主栽品种进行遗传多样性分析,筛选出20对扩增谱带稳定的引物,共检测出81个等位基因,平均每个位点检测出的等位基因为4.05个,变异范围2～8个,引物xgwm133-6B和xgwm3-3D的等位位点最多,均为8个;其次是xgwm2-3A和xgwm107-4B,均为6个。66份小麦材料的遗传相似系数为0.530 9～0.975 3。多态信息含量PIC为0.686 5,用popgene算出Shannon’sInformation index为0.367 2,Nei’s gene diversity为0.237 6。聚类分析结果显示,66份材料聚为4大类群,部分材料在聚类时从亲缘关系上没有被明显区分,说明这些材料的生长习性与所研究的SSR引物位点相关性状存在独立性,但总体上基于SSR多态性的聚类与材料来源地区存在一定的相关性,在一定程度上反映了供试材料间的亲缘关系。     

浙南地区小麦育种亲本材料遗传多样性的SSR分析

为了明确浙南地区小麦育种亲本资源的遗传多样性,利用分布于小麦21条染色体上的88对SSR引物对48份小麦品种资源基因组DNA进行扩增,结果显示:其中有27对引物在48份材料之间具有稳定的多态性,共检测出159个等位位点,每对引物等位位点数为2～9个,平均为5.89个.位点多态信息含量(PIC)变幅为0.117 ～0.850,平均为0.652.48份小麦品种(系)间遗传相似系数(GS)变幅为0.68～1.00,品种资源间的遗传多样性较低.采用非加权类平均法进行聚类分析,在相似系数0.75处,可将48份小麦品种(系)分为6大类群,在一定程度上反映了品种资源之间的亲缘关系.     

不同类型玉米种质群体的SSR遗传多样性分析

利用SSR标记对人工合成群体、地方种质群体和热带、亚热带群体等3种不同类型群体进行遗传多样性分析,26对SSR引物在供试群体内共扩增出184个等位位点.多态性位点数、多态位点比例、基因型数以及遗传距离等分析表明,三类群体均具有较丰富的遗传变异,且热带、亚热带群体内个体间的遗传距离大于地方种质群体和人工合成群体.这一结果说明热带、亚热带群体内的遗传变异较大,面人工合成群体与地方种质群体内的遗传变异则相对较小且基本相当.     

澳大利亚与黄淮小麦品种的SSR遗传多样性比较

利用小麦21条染色体上的21个SSR标记,对16个澳大利亚小麦品种和21个黄淮小麦品种的遗传多样性进行了比较。结果表明,澳大利亚小麦品种共检出96个等位位点,平均为4.57个,平均遗传距离0.222 8。黄淮小麦品种共检测到86个等位位点,平均为4.1个,平均遗传距离0.173 1。电泳和聚类分析结果表明,澳大利亚小麦和黄淮小麦品种分别有10个和9个相对特异位点,携带相对特异位点的品种分别为6个和7个,75%以上地域来源相同的品种聚于相应的组。     

中国小麦地方品种的SSR遗传多样性分析

【目的】揭示我国主要麦区小麦地方品种的遗传多样性。【方法】选用分布于小麦各染色体臂上的42对SSR引物,对我国10个麦区81个小麦地方品种的遗传变异情况进行分析。【结果】共检测到316个等位变异,单个引物扩增的等位变异为1～17个,平均为7.5个。参试小麦地方品种的多态信息含量PIC值为0～0.90,平均为0.63。平均等位变异数A基因组D基因组B基因组,平均PIC值各基因组间差异不大。遗传多样性最丰富的麦区是黄淮冬麦区和西南冬麦区。聚类分析结果表明,来自同一生态区的全部材料没有完全聚在一起,但冬麦区和春麦区材料间差异较明显。【结论】我国小麦地方品种具有较高的遗传变异,不同麦区间遗传多样性差异较大。     

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。     

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。     

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。     

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。     

小麦条锈菌吸器分离方法研究

[目的]从小麦条锈菌侵染的叶片中分离纯度较高且结构较完整的吸器.[方法]根据锈菌吸器表面含有可以与伴刀豆球蛋白凝集素(Concanavalin A)结合的糖类物质的特性,参照蚕豆锈菌吸器的分离方法对小麦条锈菌吸器进行了分离.[结果]从被条锈菌侵染小麦叶片中成功分离出条锈菌吸器,提取吸器的纯度为83.3％,提取率为5.0×105个/g小麦叶片鲜重.[结论]根据蚕豆锈菌吸器的分离方法,稍作改进,成功分离得到小麦条锈茵吸器,为小麦条锈菌功能基因组学及其致病机制的研究奠定了基础.     

小麦秆锈菌特异性SSR分子标记的开发

 【目的】研发简单、快速、准确的分子检测技术用于小麦秆锈菌的准确诊断和秆锈病的早期预警。【方法】采用FIASCO法构建秆锈菌基因组微卫星富集文库,分离微卫星DNA序列,设计合成小麦秆锈菌的特异性引物。【结果】根据小麦秆锈菌基因组微卫星富集文库,设计1对小麦秆锈菌特异性微卫星引物Pgtfssr1(f/r),可在来自中国不同麦区的20份小麦秆锈菌分离物基因组DNA中扩增出395 bp的特异性片段,而在小麦条锈菌、小麦叶锈菌和其它麦类病原真菌中未扩增出该特异性片段。病菌侵入寄主30 h后便可检测到特异性DNA片段的存在,灵敏度达到1 ng•μL-1模板DNA浓度水平。【结论】成功研发出小麦秆锈菌的特异性SSR分子标记,为小麦秆锈病早期诊断在生产上的应用奠定了基础。