苏里南稻瘟病菌的遗传多样性及致病性分析

发布时间：2020-08-08 03:30

【摘要】：稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)是引起稻瘟病这一世界性水稻病害的罪魁祸首,它不仅侵染水稻,也会侵染小麦、大麦、粟等多种禾本科作物,严重威胁人类的粮食生产。稻瘟病主要发生在温带、热带、亚热带、拉丁美洲和非洲等地区,在大约85个种植水稻的国家均有所发现。水稻是苏里南最主要的粮食作物之一,它的产值在农业生产的总价值中所占的比例最高。在过去的几年里,由于稻瘟病,苏里南的农民所种植水稻的产量和质量每一季都在降低,这说明苏里南当前所使用品种的抗病性正逐渐丧失。因此,对苏里南稻瘟病菌群体的研究可以为更好地利用抗性品种防治病害奠定基础。目前还没有相关报道研究苏里南的田间稻瘟病菌群体的遗传结构。1990年的一份调查报告,提供了关于苏里南稻瘟病群体交配型分布的数据(Notteghem Silue,1992)。但是,20年前收集的数据也许并不能很好的反应当前稻田的病原种群的分布情况。在过去的20年中,随着水稻主栽品种的改变,病原菌群体的致病型很有可能也发生了较大的变化。本论文的研究目的是为了检测在苏里南水稻栽培地区稻瘟病菌群体的遗传结构特点,比较不同稻区田间稻瘟病菌的遗传及致病性差异。该研究而有助于我们更好地了解稻瘟病菌的遗传结构,提高对苏里南稻瘟病菌群体遗传多样性、交配型分配等的认识,从而为该地区的抗病育种策略提供理论基础,最终帮助粮农提高产量,增加收入,同时减少农药的使用量。本实验将2013年和2014年从苏里南三个不同稻区采集并分离的稻瘟病菌菌株,接种于若干近等基因系水稻品种上,接种结果表明,2013年采集的菌株中有11种不同的毒性类型。其中优势毒性类型A27.1占19.04%,而另外5种毒性类型仅出现过一次(占4.76%)。水稻抗病基因Pi-4b表现出71.24%的高抗病率,说明该抗性基因在苏里南的抗病品种育种中具有较高的应用价值。对于抗病基因Pi-2,其易感率为57.14%,而抗病率为42.85%,应慎重使用。根据分子标记Pot2 rep-PCR结果的聚类分析发现,从Saramacca (SII编号菌株)和Nickerie (AD NII编号菌株)两地采集的菌株可以分成两个大的遗传聚类组及四个小的亚聚类组。不同的聚类组间的差异显示了两地菌株群体间的遗传多样性。分析结果显示,与Nickerie相比,Saramacca的稻瘟病菌群体变异性更大。AD和NII编号菌株间的差异性表明了,同一地区的不同年份采集的稻瘟菌群体间的变异情况,这也说明了稻瘟病菌的动态性及易变性。Nei的基因多样性分析结果显示,在群体中平均值为0.1185(1),这表明群体间的基因流非常低。换句话说,这些群体之间的低遗传交换意味着在来自Saramacca和Nickerie的群体之间存在显著的遗传分化。Shannon多样性指数平均数为0.4598,也说明了该地区存在显著的群体遗传分化。然而,低基因流说明了可能存在一定的物理障碍,但在同一群体间的也具有一定的稳定性。另外,不同地区的栽培环境以及栽培品种可能是低基因流的一个决定性因素。交配型分析结果表明,所有供试的苏里南菌株的交配型均属于MAT 1-2。对一个苏里南菌株AD 3-5的重测序分析表明,AD菌株可能含有四个已知的无毒基因,但序列比对结果显示,这些基因有可能因为变异而丧失功能(其同源性分别是AVR-:94%, AVR-Pital:98%, PWL1:81%, ACE1),结果有待进一步结合接种实验等分析。与70-15的基因组比较分析发现,该菌株中含有39个特异分泌蛋白。已有的研究表明,在稻瘟病菌与水稻互作过程中,有些分泌蛋白扮演着非常重要的角色。发掘未知分泌蛋白以及深入研究这些蛋白的功能及其作用机制,有助于阐明稻瘟病菌与水稻互作的分子机制,从而为水稻抗病品种改良策略提供理论依据。因此,有必要对这些特异分泌蛋白进行进一步的研究。由于本实验中供试菌株数量有限,因此其所呈现的多样性还有待进行更为缜密地推敲。后续实验还需要加大供试菌株数量,同时结合其他的分子标记分析方法,从而可以更好的研究苏里南的稻瘟病菌群体的遗传多样性。因此,未来的研究应侧重于扩大采样点以及对稻瘟病的发生情况进行长期监测,同时还可以选取有代表性的菌株进行基因组重测序,进行更精细的分析。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.111.41

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