鄂西南地区无毒基因Avr-pizt和Avr-pita变异机理及2018年稻瘟病菌群体多态性分析

来源 :中南民族大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuhaiyongjiewang
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稻瘟病是由稻瘟病菌引起的严重威胁水稻产量的真菌病害。稻瘟病菌的变异使抗性品种丧失抗性导致水稻产量下降和种植成本增加。本实验对2012-2016年分离的稻瘟病菌无毒基因Avr-pizt和Avr-pita进行功能与序列相关分析,同时从2018年鄂西南10个不同地点采集的感病稻秆分离单孢,从致病性鉴定和分子标记两个方面进行分类及群体组成研究,并与本实验室以前的研究数据进行比较,同时取得如下结果:1.通过对鄂西南山区2012-2016年分离的489个稻瘟病菌无毒基因Avr-pizt和Avr-pita序列与对抗性基因Pizt和Pita致病性的关联分析,确定群体致病性变异的原因主要是无毒基因碱基缺失、替换和插入。Avr-pizt序列ATG下游10、312处有一个A碱基的缺失导致移码突变。无毒基因Avr-pita的突变比较多,检测到13个不同位点的碱基替换、1个3bp插入和1个1bp缺失,其中在第三个内含子区域发生了758T>A(100%)、760del T(100%)、778G>A(100%),突变后的无毒基因产物蛋白不稳定,导致无毒基因功能丧失。2.2018年在鄂西南地区采集的稻杆上分离了133个稻瘟病菌单孢。中国鉴别品种(Chinese identification variety,CDVs)将2018年分离的133个菌株分为7群51个生理小种,ZA为优势菌群,A01为优势小种。日本鉴别品种(Japanese identification variety,JDVs)将2017年分离的104菌株分为57个生理小种,2018年分离的133个菌株分为91个生理小种。对2018年分离的133个菌株使用40个水稻品种进行致病性鉴定,在50%的相似水平下,2018年分离菌株可以分为7个遗传谱系,133个单元型,即40个鉴别品种可以将不同的单孢完全区别。3.使用21个单抗性基因鉴别品种(single resistance gene identification varieties,ML)对2018年分离稻瘟病菌进行致病性鉴定,在52%的相似水平下把133个稻瘟病菌分为7个类型,132个单元型,感染率最高的是Pikp(84.2%)和Pi3(81.2%),感染率最低的是Piz5(22.5%)、Pik(36.1%)和Pikm(36.8%)。比较2017年和2018年菌株对13个ML的感病率,发现2017年菌株对含有Pikh、Pib、Pit抗性基因的水稻品种感染率超过80%,而2018年感染率降到80%以下,2018年菌株只有含有Pikp的ML的感染率达到80%;两年的菌株对含有Pi2、Pita的ML感染率都很低;Piz的感染率由2017年的37.5%上升到2018年的69.3%;Pish的感染率由2017年的90.3%下降到2018年的65%。4.通过对分离的133个株菌的无毒基因、RADP、REMAP和Rep分子标记进行聚类分析,在70%相似水平上,可分为8个遗传谱系,133个单元型。在48%相似水平下,2017-2018年菌株分为8个类型,其中以第3类型为主,占全部菌株的91.1%,其他类型均为稀有菌群。分子标记和致病性分析的聚类结果都显示菌株类型与地区之间没有显著关系。根据RAPD引物S1219的扩增产物,设计出了一对特异性和重现性均优的SCAR引物。2018年稻瘟病菌交配型以MAT1-2为主(59.4%),有4株菌株(3.01%)同时出现了MAT1-1和MAT1-2,为雌雄同株的菌株。2017年没有两种交配型同时出现的菌株。5.2018年不同采样地点、同一地点不同年份(2017和2018)无毒基因频率变化明显。2018年Avr-pizt、Avr-pik、Avr-pia、Avrl-CO39、ACE1、Avr-pi9在每个地区都有出现。6.2018和2019年分别在鄂西南10个地点种植24个水稻品种,调查叶瘟和穗颈瘟发病情况。结果表明2019年各地点的发病情况明显高于2018年,10个地点中发病最严重的是宣恩,而咸丰2年都没有品种发生稻瘟病。在实验的24个品种中‘荣优华占’抗性最好,适合在鄂西南推广种植。
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