棉田大丽轮枝菌Vd076后代菌株的变异及其与寄主选择的关系

发布时间：2020-05-25 10:38

【摘要】：大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)导致的棉花黄萎病在世界范围内造成了严重的经济损失。大丽轮枝菌极易产生致病性分化,从而导致品种抗病性快速丧失,目前,棉花黄萎病尚无有效防治措施,仍然是生产中的主要限制因素。本文通过分离黄萎病病圃(接菌单一菌株Vd076)种植不同棉花品种8年后的后代菌株,以后代菌株组成的群体为研究对象,探究其生理特性、致病类型、生理小种、群体遗传学的变异情况;同时,利用温室模拟试验,探究致病力分化与寄主定向选择之间的关系。主要研究结果如下:1.按照培养类型将所有供试菌株分为菌核型、中间型和菌丝型三种类型,且以中间型为主(64.4%);大多数菌株培养性状之间差异不显著,且发生显著变化的菌株以显著高于Vd076为主。2.90株Vd076后代菌株的致病力明显不同,平均病情指数介于13.6~65.7之间。聚类分析可将其分为强、中、弱三种致病力类型,以强致病力和中等致病力菌株为主。从耐病品种分离的菌株致病力范围相较于感病品种更加宽泛。经过分子检测,所有的供试菌株均为落叶型菌株,且均属于2号生理小种,与原始菌株Vd076相比,未发生明显的变异。3.利用筛选出14对ISSR引物,对供试菌株的遗传结构和遗传多样性进行分析,Nei’s基因多样性指数H为0.2778,Shannon信息指数I为0.4213,整个供试菌株群体表现出比较丰富的遗传多样性,强致病力类型菌株的遗传多样性水平高于中等和弱致病力类型。聚类分析结果显示,菌株的ISSR指纹图谱与培养性状和致病力均没有表现出相关性。4.重测序结果显示,共得到109,223个SNP,1,067,133个Indel,35,714个SV,2,969个CNV。大多数后代菌株SNP的非同义替换与同义替换的比值(Ka/Ks)约为0.6,正在经历负选择作用。后代菌株出现了不同程度的变异,且变化水平较高。4株相对变异较少的菌株,均为弱致病力和中等致病力类型菌株。5.利用大丽轮枝菌中等致病力菌株Vd076连续7代接种抗病品种(中植棉2号)、感病品种(冀棉11)以及交替接菌抗、感病品种,探究寄主选择压力对大丽轮枝菌的诱导作用。结果显示连续接种感病品种和抗、感病品种交替接种的处理,7代之内病原菌的致病力并未发生显著变化,而连续接种抗病品种从第5代起,病原菌致病力出现上升趋势。这些结果表明,大丽轮枝菌Vd076的后代菌株在培养性状、致病力以及遗传多样性方面均存在一定的差异,说明后代菌株存在一定的变异,且抗性寄主有使病原菌致病力变强的选择作用。该结果对于监测病菌在自然条件下的致病性早期变异情况,以及对田间抗病品种的合理布局能够提供一定的依据。
【图文】：

图 1.1 黄萎病的病害循环Figure 1.1 Disease cycle of Verticillium wilt萎病的流行受多种因素的影响，除病原菌致病力、土壤中病原菌的积累量、寄外，环境因素、农艺因素和生物因素的综合作用对棉花黄萎病也有一定的影响的发生受空气和土壤温度的影响，气温在 20℃~25℃之间有利于病害的严重发30℃时则对病害的进一步发展有一定的抑制作用(Navas-Cortés et al, 2008; Shet al, 1998; Wilhelm et al, 1965)。大丽轮枝菌致病机制的研究主要存在两种学术观点：一是堵塞学说，有学者通量的菌丝富集在病株的维管束，薄壁细胞受到刺激产生胶状物堵塞导管，阻碍水分和无机盐向上的传输，导致寄主植株运输功能受损的系统病害(Garb毒素学说，有学者发现，虽然维管束中富集了大量的大丽轮枝菌，并且严重阻，但是这并不足以影响植株的正常生活，起主要作用的是病原菌分泌的毒蛋白号传导物质，在寄主与病原的互作过程中起着重要作用，从而引起寄主植株发染植物进入维管束后，病原菌产生的毒素和激发子对其在维管束中定殖也能起。枝菌发酵液中提取的毒素蛋白，能够使寄主的细胞膜破裂，从而导致细胞渗透胞死亡，导致植株发病(章元寿等, 1991; Wang et al, 2004)。De Jonge 等从大丽

代菌株的产孢量测定 Czapek 液体培养基，每瓶 100 mL 装入 200 mL 的三角瓶中，，灭菌后待使用，利孔器，在上述单孢菌落的边缘打菌饼，并挑取一块菌饼到灭过菌的 Czapek 液恒温振荡培养箱中，25℃，200 r min-1培养 6 d，用灭过菌的 4 层纱布将孢子并在显微镜下借助血球计数板计数，计算孢子液的浓度。验结果代菌株的形态鉴定结果验共分离得到 90 株 Vd076 的后代菌株，其中 49 株分离自冀棉 11，25 株分离分离自新陆早 7 号。显微镜对分离到的菌株进行形态学观察，显微镜下观察到无色透明，椭圆形或大小为（4.0~8.0）μm×（2.0~3.0）μm，如图 2.1A。分生孢子梗无色透明，直常由 1~3 层轮枝和一个顶枝组成，三层轮枝常见，每层轮枝有 3~4 个瓶颈，分部，常聚集成孢子球，如图 2.1B。结果表明，所分离的 90 株 Vd076 的后代菌株均为典型的大丽轮枝菌。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.621.2

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本文编号：2680027