大豆胞囊线虫种群多样性及遗传分化研究

发布时间：2016-12-18 00:15

  本文关键词：大豆胞囊线虫种群多样性及遗传分化研究，由笔耕文化传播整理发布。

《沈阳农业大学》 2015年

大豆胞囊线虫种群多样性及遗传分化研究

王东  

【摘要】：大豆胞囊线虫(Soybean cyst nematode, SCN, Heterodera glycines)是一种危害严重且难以防治的植物病原线虫,每年给我国乃至世界的大豆生产均造成巨大的经济损失。由于该病原物个体微小、适应性强、分布范围较广、寄主种类相对较多且具有明显的寄主专化性,在长期的选择和进化过程中容易受到地理环境、气候条件、寄主植物以及人类活动等的多重影响而产生较大的种群多样性和遗传分化。因此,深入探讨大豆胞囊线虫的生理分化和遗传多样性,有助于解释其群体进化及产生变异的主要原因,对于有效防控大豆胞囊线虫这种有害生物具有重要的理论价值和现实意义。本研究运用生理生化以及多种分子生物学研究技术和方法,主要分析了我国大豆胞囊线虫地理群体和寄主群体(毒力表型)的种群多样性及其遗传变异,同时比较了我国常见胞囊线虫种类的形态学与分子特征以明确我国胞囊线虫从属种到种群的系统进化关系。取得了以下研究结果：1.在全国范围内开展了大豆胞囊线虫种群监测工作：2012-2014年,对国家大豆产业体系30个大豆试验站所辖150个示范县进行了大豆胞囊线虫的种群调查和密度监测,明确了大豆胞囊线虫目前在我国的黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西、山东、河南、安徽、江苏、浙江、陕西、江西、甘肃、宁夏、新疆、四川、贵州、云南和广西等共20个省(市／自治区)发生分布,总检出率达69.4%。2.对我国大豆胞囊线虫群体的生理小种和HG类型进行了比较研究。同时采用生理小种和HG类型2种鉴定方法,利用国际上通用的标准鉴别寄主对10个大豆胞囊线虫群体进行了毒力表型的鉴定,首次报道了我国大豆胞囊线虫8个HG类型,进一步探讨了我国大豆胞囊线虫生理小种与HG类型的关系。3.开展了我国胞囊线虫的种群多样性研究：对采自我国各地的胞囊线虫标样进行形态学与分子鉴定,共鉴定出2属7个种；其中新纪录种2个,胞囊线虫新病害2个,发现了部分胞囊线虫种类在我国的新分布。采用PCR-RFLP技术对我国主要作物上胞囊线虫种群的rDNA进行了比较分析,检测出区分不同种类胞囊线虫的分子特征；利用限制酶AvaI对大豆胞囊线虫不同种群的ITS区进行酶切分析,发现了大豆胞囊线虫种内存在较高水平的遗传多样性；基于rDNA-ITS和28S rDNA-D2D3基因,分别构建了我国胞囊线虫主要种类及大豆胞囊线虫种下各个种群之间的系统进化树。4.对我国大豆胞囊线虫的mtDNA COI基因及CLE基因的遗传分化开展了研究：通过测定大豆胞囊线虫16个种群318个个体的mtDNA COI基因的遗传多样性,对我国大豆胞囊线虫的种群遗传结构及基因流进行分析,结果表明总体上各种群之间存在遗传分化,但同时也存在一定的基因交流；产生的变异主要来源于大豆胞囊线虫种群内部的遗传多样性,而并非来自种群间或区域组群间；地理距离并非是导致大豆胞囊线虫种群间遗传分化的主要因素,推测大豆胞囊线虫会伴随着人类活动或风雨、水流等自然因素进行长距离的被动传播。利用寄生基因CLE分析了我国大豆胞囊线虫不同种群的遗传多样性,用以揭示寄生基因多态性与致病性(毒性)之间的相互关系。结果表明,大豆胞囊线虫寄生基因Hg-cle-2在种群间及种群内均存在较高的遗传多样性,SX种群Hg-cle-2编码序列核苷酸多态性明显区别于其他种群,且在系统进化树中,该群体的4个Hg-cle-2克隆明显独立聚为一支。5.发现了分支酸变位酶CM基因与大豆胞囊线虫的致病性密切相关：本研究在大豆胞囊线虫种内发现了2种CM基因,即Hg-cm-1和新定义的Hg-cm-3。其中Hg-cm-3与已经报道的Hg-cm-1同源,但全长和编码区均较短,编码序列较Hg-cm-1减少了408bp,认为是大豆胞囊线虫的一个新的CM基因。研究发现,Hg-cm-3只存在于寄生烟草的SCN中,而在寄生大豆的SCN种群中未检测出,推测CM基因的变异与大豆胞囊线虫的寄主适应性及致病性密切相关；Hg-cm-1仅存在于寄生大豆的SCN种群中,并且发现除了已报道的Hg-cm-1A和Hg-cm-1B之外,还主要有Hg-cm-1C、Hg-cm-1D和Hg-cm-1E 3种新类型的存在,这进一步揭示了大豆胞囊线虫的毒性可能具有较高的多样性和复杂性。6.比较了大豆胞囊线虫不同毒性群体(3号和4号小种)对感病大豆品种的寄生适合度。结果表明：在感病寄主上,3号和4号小种虽然产生的胞囊量差异不显著,但由于3号小种胞囊内卵量较高,继而孵化的J2数量较多,3号小种在感病寄主上的繁殖力更强,寄生适合度更高。因此,推测大豆胞囊线虫毒性群体存在寄生适合度代价,其繁殖力会伴随着毒性升高而减弱。

【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.651
【目录】：

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