中国冀、鲁、川、新小麦叶锈菌群体EST-SSR遗传多样性分析

摘要

小麦叶锈病是威胁我国小麦安全生产最严重的病害之一，小麦叶锈菌突变和群体毒性结构的改变是导致小麦品种抗叶锈性丧失的主要原因。因此，小麦叶锈菌群体遗传结构分析对抗病品种合理布局和病害防治有重要的指导意义。本研究利用毒性鉴定和EST-SSR分子标记技术对中国河北、山东、四川和新疆的217株小麦叶锈菌单孢菌系进行毒性多态性和分子多态性分析。结果如下:
　　 1.利用16个固定鉴别寄主和18个辅助鉴别寄主将217个叶锈菌单孢菌株划分为52种致病类型。毒性多态性聚类结果表明，4个地区小麦叶锈菌毒性相似性较高，相似系数为0.65-1.00，叶锈菌菌株的毒性类型与地理来源无明显的相关性。
　　 2.利用21对EST-SSR引物对供试的217个叶锈菌单孢菌株进行分子多态性分析，18对EST-SSR引物可在217个小麦叶锈菌基因组中扩增出清晰稳定的片段。叶锈菌遗传相似系数为0.62-1.00。相同地理来源的菌株聚在一起，表明分子标记呈现一定的地理区域性，不同来源的菌株聚在一起，表明不同地区间叶锈菌株可能具有相近或相同DNA指纹，从分子水平上证实小麦叶锈菌不同群体间存在基因交流。分子标记的地理区域性较毒性标记明显。
　　 3.毒性标记和EST-SSR分子标记所揭示的Nei's基因多样性指数(H)分别为0.31和0.35，表明分子标记所揭示的遗传差异略高于毒性标记。相关性分析表明毒性多态性与分子多态性之间的相关系数为0.08(＜0.3)，表明二者间无相关性，主坐标分析图也表明二者之间无相关性。
　　 4.对101株优势生理小种THTT，PHTT，THTS和PHKT小麦叶锈菌进行毒性多态性和分子多态性聚类分析。结果表明，4个生理小种的毒性多态性和EST-SSR多态性丰富，相同生理小种存在毒性差异，并具有不同的DNA指纹，不同生理小种可能具有相同或相近的DNA指纹。
　　 5.4个地区小麦叶锈菌遗传分化分析表明小麦叶锈菌群体间和群体内都存在着一定的遗传分化（Gst=0.15，Dst=0.05），群体内遗传变异占总变异的74.97％，表明遗传变异主要存在于群体内部。4个地区小麦叶锈菌群体间的基因流强度为2.82，表明地区间的菌源交流较强。
　　 6.通过POPGENE version1.32软件对4个地区的小麦叶锈菌群体遗传结构进行分析，从分子水平上明确了4个群体小麦叶锈菌保持着较高的遗传多样性水平。各种群间存在着差异，其中河北地区小麦叶锈菌的遗传结构在4个地区中最复杂，小麦叶锈菌群体遗传多样性水平最高(H=0.36，I=0.52)，山东、四川和新疆之间多样性水平相近。4个种群之间的遗传距离(D)在0.0686-0.1524间，遗传相似系数在0.8587-0.9337之间，表明4个群体间的亲缘关系较近。其中河北和山东两个地区的小麦叶锈菌株间的遗传距离最近，相似系数最高。山东和新疆的菌株的遗传距离则最远，相似系数最低。聚类结果表明，在相似系数为0.91处聚为3个类群，河北和山东的叶锈菌亲缘关系最近，叶锈菌群体间的亲缘关系与地理分布具有一定的相关性。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 小麦叶锈病

1．2 小麦叶锈菌的转主寄主

1．3 小麦叶锈菌生理小种的研究

1．4 现代生物学技术在小麦锈菌遗传研究中的应用

1．4．1 同工酶分析技术在小麦锈菌研究中的应用

1．4．2 RFLP技术在小麦锈菌研究中的应用

1．4．3 RAPD技术在小麦锈菌研究中的应用

1．4．4 AFLP技术在小麦锈菌研究中的应用

1．4．5 SSR技术在小麦锈菌研究中的应用

1．4．6 EST-SSR技术在小麦锈菌研究中的应用

1．5 影响小麦叶锈菌群体遗传结构的因素

1．6 本研究目的和意义

2 材料与方法

2．1 主要仪器及供试试剂

2．1．1 主要仪器

2．1．2 供试试剂

2．2 材料

2．2．1 小麦近等(单)基因系材料

2．2．2 供试菌株

2．3 方法

2．3．1 小麦叶锈病标样繁殖和小麦叶锈菌单孢子堆菌系分离

2．3．2 小麦叶锈菌单孢菌系扩繁

2．3．3 小麦叶锈菌保存

2．3．4 小麦叶锈菌毒性鉴定及命名

2．3．5 小麦叶锈菌基因组DNA提取和检测

2．3．6 EST-SSR引物和PCR扩增

2．3．7 聚丙烯酰胺凝胶电泳及银染检测

2．3．8 数据处理

3 结果与分析

3．1 小麦叶锈菌生理小种

3．2 EST-SSR引物扩增结果

3．2．1 EST-SSR引物的多态性结果

3．2．2 小麦叶锈菌EST-SSR指纹分析

3．3 小麦叶锈菌毒性多态性和分子多态性分析

3．3．1 小麦叶锈菌毒性多态性分析

3．3．2 小麦叶锈菌EST-SSR分子多态性分析

3．4 小麦叶锈菌毒性和EST-SSR分子相关性分析

3．5 小麦叶锈菌毒性和EST-SSR分析的主坐标分析

3．6 小麦叶锈菌优势生理小种毒性和EST-SSR分子多态性分析

3．6．1 小麦叶锈菌优势生理小种毒性分析

3．6．2 小麦叶锈菌优势生理小种EST-SSR分析

3．6．3 小麦叶锈菌生理小种THTT的毒性分析与EST-SSR分析

3．7 小麦叶锈菌群体遗传多样性分析

3．7．1 4个地区小麦叶锈菌的群体遗传多样性分析

3．7．2 小麦叶锈菌群体遗传分化与基因流

3．7．3 小麦叶锈菌群体间的亲缘关系

4 讨论

4．1 叶锈菌毒性鉴定和分子鉴定方法的比较

4．2 毒性多态性、分子多态性与地理来源间的关系

4．3 小麦叶锈菌的群体遗传多样性分析

4．4 群体遗传结构分化和基因流

4．5 小麦叶锈菌群体亲缘关系

5 结论

参考文献

附录

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢