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小麦印度腥黑穗病菌是引起小麦腥黑穗病的重要真菌病害之一。该菌不仅影响小麦的产量,而且会对小麦及其加工产品品质造成严重影响,既是我国重要的对外检疫性真菌,也是世界性的检疫性真菌。黑麦草腥黑穗病菌是寄生在黑麦草上的小麦印度腥黑穗病菌近似种,其形态学特征和分子学特征都与小麦印度腥黑穗病菌十分相似,常混杂在小麦中干扰小麦印度腥黑穗病菌检测与鉴定,这两种真菌在我国尚未有报道。随着我国小麦进口量的不断增加,小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌传入我国的风险大大增加。因此,针对上述真菌病害建立简便、快速、准确的检测鉴定方法对防止其入侵和传播尤为重要。
目前,对小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌的检测鉴定方法主要包括:形态学鉴定、致病性测定、分子生物学检测等。其中PCR技术及基于PCR的分子生物学检测技术为检验检疫提供了一种灵敏而简便的检测方法,并且可以实现双重或多重检测,但是,采用PCR进行多重检测时存在多对引物或多对探针相互干扰的现象,从而影响了检测的稳定性和准确性。此外,由于分子检测方法的优越性,越来越多的被应用到检测标准的制定之中,但是,与此同时,与这些分子检测标准相配套的,用于检测结果判定和评价以及质量控制的标准分子的研究则明显滞后,制约了标准的广泛推广应用。锁式探针是一种具有特殊结构的单链寡核苷酸片段,其两端用于靶标检测,而中间一段序列可用于通用引物设计,适用于多靶标检测,能很好的弥补上述多重PCR检测的不足。本研究以小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌为研究对象,设计该两种真菌的特异性锁式探针,建立其滚环扩增检测方法,并在此基础上建立了基于锁式探针和滚环扩增的小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌基因芯片双靶标检测方法。另外,设计小麦矮腥黑穗病菌、小麦网腥黑穗病菌和小麦光腥黑穗病菌的特异性锁式探针初步探索了基于锁式探针和滚环扩增的五重基因芯片检测。所建立的小麦印度腥黑穗病菌滚环扩增检测方法对小麦印度腥黑穗病菌标准分子检测灵敏度达9pg/μL,DNA检测灵敏度达到0.245ng/μL。黑麦草腥黑穗病菌滚环扩增检测方法对黑麦草腥黑穗病菌标准分子检测灵敏度达14.5pg/μL,DNA检测灵敏度达到0.255ng/μL。基因芯片双靶标检测方法能够特异检测出小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌,对小麦印度腥黑穗病菌DNA检测灵敏度达24.5pg/μL,对黑麦草腥黑穗病菌DNA检测灵敏度达2.55pg/μL。建立的基因芯片五重检测方法能特异性的检测出小麦印度腥黑穗病菌等5种真菌,并实现了该5种真菌的同时检测。
在标准分子研究方面,本研究采用稳定性强且容易大量制备获取的pMD19-T质粒载体,利用克隆技术,分别构建了小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌的标准分子。其中小麦印度腥黑穗病菌标准分子包括线粒体2297bp的序列以及710bp的ITS序列,该两个序列经测序验证,与GenBank中所公布的序列同源性均大于99.5%。黑麦草腥黑穗病菌标准分子包括线粒体2.3kb的序列以及710bp的ITS序列,测序结果与GenBank公布的序列同源性均大于99.6%,且ITS序列同源性为100%。对该两个标准分子进行了性能检测,结果显示本研究构建的标准分子具有较好的特异性、均匀性和稳定性,能够满足小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌分子检测需求。
上述研究结果为进口小麦中可能携带的小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌的特异、准确鉴定提供了新的分子诊断工具,对确保小麦安全生产具有重要意义。