稻瘟菌无毒基因单碱基变异及启动子SSR的研究

来源 :杭州师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:ASky2009
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稻瘟病是世界范围内的真菌病害,严重影响水稻的产量及品质,造成大量减产。稻瘟菌除了能侵染水稻外,还可以侵染禾本科和莎草科等多种植物,已有研究表明稻区草类寄主的梨孢菌与稻瘟病的发生存在关系。广大生产者经过多年的努力,发现抗性品种的选育及大面积推广是防治稻瘟菌最经济、最有效和最安全的解决方法。由于稻瘟菌高变异性和特异菌株的富集,致使种群演替迅速,田间的水稻抗性品种在连续使用3-5年后,明显衰退,抗病无法持久化。大量表明水稻抗病持久化与稻瘟菌无毒基因存在密切关系。稻瘟菌无毒基因是稻瘟菌中一类可识别寄主相应抗性基因的激发子。在稻瘟菌侵染水稻的过程中,有些激发子优先在BIC处积累,然后转移到水稻细胞质中;有些激发子在EIHM处积累。无毒基因经常发生变异,常见的有点突变、插入、缺失等,为了克服其变异,寄主植物也会发生变异,使得寄主植物和病原菌不断进化,最终达到平衡状态。因此,对稻瘟菌无毒基因的研究将有助于了解稻瘟菌的致病机制、水稻抗病机制以及水稻-稻瘟菌的互作,最终实现抗病的持久化。本研究以实验室收集和保存的1978年-2013年间192株稻瘟菌为研究材料,对其进行系统进化分析及无毒基因单碱基变异检测的方法的初探,结果表明(1)这些菌株聚在两个分支上,寄主为水稻、牛筋草、狗尾草的菌株菌株为一个分支上,说明这些寄主菌株的亲缘关系较近,而寄主为马唐的菌株聚在另一个分支上,表明该分支上的菌株与其它菌株亲缘关系较远。(2)8个无毒基因的变异类型是缺失,AVR-pii、AVR-pia、PWL1在供试菌株中表现出了大量的缺失现象,而AVR-Pik/km/kp、AVRPiz-t、PWL2、PWL3、PWL4在小部分菌株中表现出缺失现象。通过统计无毒基因在不同寄主中的扩出率发现没有一个菌株中存在所有的无毒基因。而在四个寄主来源的菌株中均含有无毒基因AVR-Pik/km/kp、AVRPiz-t、PWL2,且有较高的扩出率。这也说明了无毒基因的正常扩出掩盖了其可能发生了单碱基变异的事实。(3)通过对稻瘟菌中AVR-Pik/km/kp、AVRPiz-t、PWL2的序列测定及分析,发现AVRPiz-t没有发生单碱基的变异,而AVR-Pik/km/kp、PWL2存在单碱基的变异。(4)以AVRPiz-t在稻瘟菌中是否存在单碱基变异情况为例,探索了一种研究稻瘟菌群体无毒基因单碱基的变异的方法,结果表明该方法是可行的。此外,SSR在生物基因组中广泛存在,并且启动子区域的SSR与基因表达有关。稻瘟菌的基因组中存在丰富的SSR,已有报道将SSR作为分子标签对稻瘟菌进行了研究,但是稻瘟菌启动子区域的SSR几乎未见报道。因此本研究对启动子区域的SSR进行的统计分析,得到稻瘟菌中启动子SSR的分布特征及与转录的关系:稻瘟菌基因间有大量重叠现象且起始密码子之间的距离较近,起始密码子附近SSR有明显的富集现象,表明稻瘟菌启动子区域的SSR与基因的转录有一定的关系。
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