九种披碱草属植物及其Epichloё内生真菌的系统进化

发布时间：2020-06-27 02:48

【摘要】：披碱草属植物(Elymus L.)多为优良牧草,我国北方地区约有12种。在草地畜牧业生产及生态环境改善中发挥着重要作用。已知某些披碱草属植物带有香柱菌属Epichloe内生真菌。但对二者之间的演化关系尚未详细研究。本研究采集了甘肃、宁夏、青海、新疆、四川、西藏等省(区)9种、871份披碱草属植物样品,利用分子生物学技术,分别探讨披碱草属植物及其Epichloe内生真菌的系统进化关系,以期为更好利用这一宝贵资源提供科学依据。主要结果如下：1.以四倍体披碱草(Elymus dahuricus)、长芒披碱草(E. dolichatherus)、老芒麦(E. sibiricus)、芒颖披碱草(E. antiquus)和西藏披碱草(E. tibeticus)以及六倍体麦宾草(E. tangutorum)、圆柱披碱草(E. dahuricus var. cylindricus)、肥披碱草(E. excelsus)和垂穗披碱草(E. nutans)植物为材料,核基因ITS(internal transcribed spacers)和叶绿体trnL-F序列作为分子标记,构建了供试植物和其潜在二倍体祖先的系统发育关系和网络结构,探讨了其起源时间发现：分布在我国的四倍体和六倍体披碱草属植物为独立起源；其亲缘关系和地理分布有关,相同地理位置或相近地理位置的披碱草属植物具有较近的亲缘关系。四倍体披碱草属植物起源于约17百万年前(million years ago, MYA),六倍体披碱草属植物起源于约8.5百万年前。2.镜检发现,采自甘肃、青海和宁夏3省(区)的16个种群的披碱草属植物带有Epichloe无性世代内生真菌。对麦宾草6个种群的研究发现,其菌落生长速度和菌落形态特征可按其宿主植物分布的海拔高度分为两大类型：海拔低于3000米者菌落生长速度大于海拔3000米以上者,前者为(0.45-0.70)mm/day,后者为(0.43-0.58)mm/day,且菌落形态特征明显不同。其他分离于供试披碱草属植物的Epichloe内生真菌菌落具有类似特征。使用微管蛋白(tubB)和延长因子(tefA)序列联合建树亦获得到了相似结果：所有海拔高于3000米的披碱草属植物Epichloe无性世代内生真菌聚集在一个分支上(自展率：85/87),而海拔低于3000米的披碱草属植物Epichloe内生真菌并不聚集在一起,成星状分布。3.在最新命名的43种Epichloe内生真菌中,欧洲和亚洲分别含有19种和11种,占所有Epichloe内生真菌的70%。网络拓扑结构关系表明,欧洲和亚洲Epichloe内生真菌所形成的单元型多样性明显高于其他大陆Epichloe内生真菌的单元型。另外,在tubB和tefA序列所构建的系统发育树中,来自亚洲和欧洲的Epichloe内生真菌分布在进化树的基部,表明该Epichloe内生真菌的起源时间比其他大陆Epichloe内生真菌的起源时间早。因此推测,欧亚大陆可能是Epichloe内生真菌的起源地。4.通过分析PCR和测序结果发现,本研究所分离的无性世代Epichloe内生真菌均未发生杂交现象。另外,通过分析tubB、tefA和肌动蛋白(actG)分子标记构建的系统发育树发现,供试植物所带Epichloe无性世代内生真菌具有相同的起源,同为一个种,即Epichloe bromicola的无性世代,该菌也侵染布顿大麦Hordeum bogdanii)和野大麦(H. brevisubulatum)。本研究所分离的Epichloe无性世代内生真菌与分离于北美洲毛野麦(E. villosus)、维吉尼亚黑麦草(E. virginicus)和东部蝇子草(E. hystrix)等的Epichloe有性世代内生真菌为不同的种。5.比较了供试Epichloe内生真菌与布顿大麦(H. bogdanii)、芒颖大麦(H. jubatum)和紫大麦草(H. roshevitzii)植物所带Epichloe内生真菌的异同发现,大麦属植物至少带有2种Epichloe内生真菌,其中一种侵染本研究的供试披碱草属植物,另一种侵染北美洲披碱草属植物。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S543.9;Q93

【参考文献】