我国西北马铃薯主产区晚疫病菌群体遗传多样性研究

发布时间：2017-01-12 14:20

  本文关键词：我国西北马铃薯主产区晚疫病菌群体遗传多样性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《西北农林科技大学》 2015年

我国西北马铃薯主产区晚疫病菌群体遗传多样性研究

田月娥  

【摘要】：由植物病原卵菌致病疫霉[Phytophthora infestans(Mont.)de Bary]引起的晚疫病是世界范围内马铃薯生产上的头号毁灭性病害,也是所有引起粮食作物产量损失的病害中最严重的病害,全球每年因晚疫病造成的直接经济损失达百亿美元,我国约10亿美元。晚疫病属低温高湿病害,其发生与气候条件密切相关。我国西北马铃薯主产区的降水期主要集中在7月至8月下旬,与较高的湿度与相对较低的温度出现时期相吻合,非常有利于病害的发展。因此,西北地区也是马铃薯晚疫病的常发区。病害的发生与流行和病原菌群体遗传结构的组成与变化密切相关。因此,充分了解马铃薯晚疫病菌群体遗传多样性水平及遗传结构的组成情况,对明确马铃薯主产区晚疫病菌的初侵染来源,制定有效的马铃薯晚疫病防治措施具有重要的意义。本研究连续三年对西北商品薯产区(甘肃和宁夏),宁夏固原马铃薯种质资源圃,青海马铃薯种薯产区,陕北新兴马铃薯产区的晚疫病病样进行了系统密集的采集。采用SSR分子标记技术,对包括我国南方三个马铃薯产区(福建,贵州,云南)收集的306个分离物在内的共计1815个晚疫病菌分离物进行了DNA指纹分析。用多种反映遗传多样性的参数,结合多态性位点间的连锁平衡关系分析、遗传分化分析、分子方差分析、聚类分析及主坐标分析等方法,对上述晚疫病菌群体的遗传多样性和遗传结构进行了深入系统的研究。所取得的主要研究结果如下:1、西北商品薯产区晚疫病菌群体总的遗传多样性水平较低。群体内年度间交配型比例呈现波动变化趋势。利用9个通用的SSR标记将959个晚疫病菌分离物划分为151个基因型。2010和2011年群体中观测杂合度(HO)均高于期望杂合度(HE),负的近交系数值说明群体中存在明显的杂合子过剩现象。多态性位点间的连锁平衡关系分析说明,2010和2011晚疫病菌群体中多态性位点间处于连锁不平衡状态,表明西北商品薯产区晚疫病菌群体不存在随机交配现象,病菌进行无性繁殖;但在2009年的群体中多态性位点间处于连锁平衡状态,表明可能存在有性生殖。大多数采集自不同年份和地区的晚疫病菌分离物具有相同的基因型,同时,不同年份群体间不存在遗传分化现象,这说明不同地区晚疫病菌群体间存在病菌迁移现象。AMOVA分析结果说明,晚疫病菌群体中的遗传变异主要存在于群体内部。综合分析,我们推断种薯带菌和种薯调运(带菌种薯的迁移)可能是西北商品薯产区晚疫病主要的初侵染来源和传播途径。2、在宁夏固原马铃薯种质资源圃病样采集中我们发现,绝大多数当地马铃薯品种和一系列新育成的马铃薯品系均对当前流行的晚疫病菌群体不具有抗性。交配型分析结果表明,种植资源圃群体中存在A1、A2和自育型三种交配型。9对SSR引物在种质资源圃群体中共扩增到27个等位基因,将所有分离物划分为26个不同的基因型。病菌群体的遗传多样性水平较低,两个年份的群体具有相同的共享优势基因型。群体中负的近交系数值(-0.378-0.770)说明种质资源圃晚疫病菌群体中存在杂合子过剩现象。多态性位点间的连锁平衡关系分析进一步说明,群体中多态性位点间处于连锁不平衡状态,这表明种质资源圃中晚疫病菌群体进行无性繁殖。病菌群体中的遗传变异主要存在于群体内部,群体间遗传分化水平低。本部分集中于种质资源圃晚疫病菌群体遗传多样性和遗传结构的研究进一步证实了我们的推断,即种薯带菌是种质资源圃中晚疫病主要的初侵染来源。因此,种植健康种薯可有效控制晚疫病的发生,从而减轻由此造成的经济和产量损失。3、青海马铃薯种薯产区晚疫病菌群体中检测到以A2交配型和Ia单倍型为特征的“新”群体。群体中总的遗传多样性水平相对较高,但不存在明显的优势群体。群体中观测杂合度(HO)值均高于期望杂合度值(HE),群体中的近交系数FIS值均小于0,这说明群体中存在杂合子过剩现象。群体中多态性位点间处于连锁不平衡状态,表明西北高海拔地区晚疫病菌群体中不存在随机交配。AMOVA分析表明,群体中的遗传变异主要存在于群体内。综合分析表明,青海马铃薯种薯生产区晚疫病菌群体的遗传结构发生了明显的变化,病菌群体组成变得更为复杂。4、陕北新兴马铃薯产区晚疫病菌群体遗传多样性低,群体中以A1交配型为主,出现频率占96.9%。利用7个SSR标记,将125个分离物划分为7个基因型,其中优势基因型SG-1在陕北地区四个不同的地理区域均有分布,所有菌株的线粒体DNA为IIa型。所测22个分离物中只鉴定到两种致病型,且以致病型3.4.10出现频率最高。陕北地区晚疫病菌群体主要进行无性繁殖,种薯带菌仍是主要的病原菌初侵染来源和传播途径。5、利用SSR分子标记技术对我国西北和南方马铃薯主产区晚疫病菌群体遗传多样性和遗传结构分析发现,晚疫病菌群体整体遗传多样性水平不高。西北群体和南方群体之间几乎不存在基因交流。基于分子方差分析和遗传分化情况的分析结果说明,西北和南方马铃薯产区晚疫病菌群体间的遗传变异占总遗传变异的20.0%,主要的遗传变异存在于群体内部。这表明地理隔离在病原菌群体遗传结构分化中可能起着重要的作用。基于共有等位基因距离构建的UPGMA系统进化树说明,我国西北和南方晚疫病菌群体和国外代表菌株间的亲缘关系较远,表明中国菌株和国外代表菌系间的遗传背景存在显著差异。

【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.32
【目录】：

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