發(fā)布時間：2020-05-26 21:22

【摘要】：花椒樹(Zanthoxylum bungeanum)是我國華北至西南等廣大地區(qū)重要的經(jīng)濟樹種,其果殼不僅是亞洲烹飪中常用的香料,也是一味中藥(Zhou et al.2016;Tang et al.2014)。干腐病的發(fā)生導(dǎo)致中國北方多地花椒樹受損,引起枝干枯萎,嚴(yán)重時造成整株花椒樹的死亡,嚴(yán)重影響了我國花椒的生產(chǎn)。為了明確花椒干腐病的致病鐮刀菌種類與遺傳學(xué),針對我國陜西、甘肅、山西、河北和山東省花椒栽培主產(chǎn)區(qū)分離的病原菌進行系統(tǒng)發(fā)育學(xué)、形態(tài)學(xué)以及生物學(xué)鑒定,并對致病菌的生殖方式和線粒體遺傳方式進行研究。主要結(jié)果如下:1.花椒干腐病鐮刀菌鑒定為了鑒定花椒干腐病鐮刀菌,在我國陜西、甘肅和山東等5省患病花椒樹皮組織中共分離出38株病原菌。對核糖體DNA內(nèi)轉(zhuǎn)錄基因間區(qū)(ITS-rDNA)、翻譯延伸因子1-α基因(TEF1)、RNA聚合酶II大亞基基因(RPB1)、RNA聚合酶II第二大亞基基因(RPB2)序列的BLASTn比對與系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析表明,30/38株病原菌為兩個鐮刀菌系統(tǒng)發(fā)育學(xué)新種:Fusarium zanthoxyli X.Zhou,T.Aoki,K.O'DonnellZ.M.Cao和Fusarium continuum X.Zhou,T.Aoki,K.O'DonnellZ.M.Cao,與美國佛羅里達榧樹(Torreya taxifolia)干腐病病原菌Fusarium torreyae親緣關(guān)系最近。這三個引起木本植物干腐病的病原菌在鐮刀菌屬內(nèi)構(gòu)成了一個新的系統(tǒng)發(fā)育分枝,將其定義為榧樹鐮刀菌復(fù)合種Fusarium torreyae species complex(FTOSC)。通過培養(yǎng)性狀、顯微結(jié)構(gòu)和生長速率的觀測,發(fā)現(xiàn)花椒干腐病兩種病原菌新種在形態(tài)特征和最適生長溫度方面均有顯著差異。研究表明,F.zanthoxyli主要分布在陜西、甘肅和山西省,F.continuum主要分布在山東省。致病性測試表明F.zanthoxyli、F.continuum以及FSSC 6均可以引起鳳縣大紅袍和豆椒兩個花椒品種1 2年生枝條腐爛,且F.zanthoxyli和F.continuum在抗病較強的豆椒品種上的致病性顯著高于FSSC 6菌種。2.花椒干腐病菌的有性生殖利用CLC基因組工作平臺針對F.torreyae、F.lateritium和F.buharicum species complex 3個復(fù)合種的11株代表菌株的全基因組數(shù)據(jù)的MAT位點信息進行BLASTn搜索,結(jié)果顯示其中有6個MAT1-1交配型菌株和5個MAT1-2交配型菌株。分別對兩種交配型菌株的MAT位點進行GATA線性比對,發(fā)現(xiàn)MAT1-1-1和MAT1-2-1分別為兩種交配型中最保守的基因。依據(jù)這兩個保守基因設(shè)計引物用以篩選交配型。PCR檢測表明,5株F.torreyae、30株F.zanthoxyli和5株F.continuum的交配型位點僅包含MAT1-1或MAT1-2之一,揭示這3種鐮刀菌為異宗配合菌種。進一步對每個菌種的MAT1-1和MAT1-2菌株進行有性雜交,結(jié)果顯示30株F.zanthoxyli測試菌株和3/5株F.continuum測試菌株均為母本可育,并在雜交中產(chǎn)生大量成熟赤霉菌(Gibberella)子囊殼。但在5株F.torreyae測試菌株中,僅有1對雜交組合可以產(chǎn)生子囊殼,且大部分子囊流產(chǎn)。在檢測的3個雜交溫度(22℃,25℃,27℃)中,F.zanthoxyli的子囊殼最適形成溫度為22 25℃,F.continuum和F.torreyae的子囊殼最適形成溫度為25℃。對3對F.zanthoxyli、3對F.continuum和1對F.torreyae有性雜交組合產(chǎn)生的子代進行基因型檢測表明,76% 90%F.zanthoxyli子代、81% 85%F.continuum子代發(fā)生基因重組,而僅有36%的F.torreyae子代發(fā)生基因重組。有性雜交的成功同時證明了F.zanthoxyli、F.continuum和F.torreyae為3個不同的生物學(xué)種。3.花椒干腐病菌的線粒體遺傳通過對F.zanthoxyli、F.continuum有性雜交雙親線粒體基因組進行比較,鑒定出包含SNP和InDel的多態(tài)性位點,并在標(biāo)記位點的側(cè)翼設(shè)計出PCR引物,用于檢測雜交子代線粒體基因型。通過檢測F.zanthoyxli NRRL 66714(MAT1-1)×NRRL 66285(MAT1-2)互交子代和F.continuum♀NRRL 66286(MAT1-2)×♂NRRL 66218(MAT1-1)的單向雜交子代的線粒體基因型,揭示兩種病原菌子代線粒體均為單親母系遺傳。此外,F.zanthoyxli的互交試驗證明線粒體遺傳與交配型無關(guān)。研究表明F.zanthoxyli、F.continuum兩種病原菌的線粒體基因組包含有14個編碼與有氧呼吸相關(guān)的多肽基因、1個內(nèi)含子編碼的核糖體蛋白基因(rps3)、2個rRNA基因和26 28個tRNA基因,其基因在環(huán)形線粒體上的排列順序與Hypocreales的其他成員一致。F.zanthoxyli雙親線粒體基因組分別為80.9 kb和98.7 kb,F.continuum雙親的線粒體基因組相對較小為63.4 kb。研究表明這兩種病原菌線粒體基因組大小上的差異是由于內(nèi)含子和ORF數(shù)量上的不同。
【圖文】：

certainty about the limits of species in a single gene genealogy, cited from TPSR 界定物種的主觀性的解決方法就是基于多基因的種系一致（GenealogicalConcordancePhylogeneticSpeciesRecognition，，，將不同基因在分析中形成的一致譜系作為物種劃分的依據(jù)。重組的多個標(biāo)記位點（multilocus）之間的系統(tǒng)發(fā)育樹的拓?fù)鋼浣Y(jié)構(gòu)的分枝因沒有發(fā)生基因重組，是種間的連接枝。拓?fù)浣Y(jié)于分枝個體之間存在基因重組。因此，由相同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分枝換節(jié)點是系統(tǒng)發(fā)育學(xué)種的界定點（圖 1-2）。

記位點的種系一致性分析（GCPSR）對那些新收集的和已經(jīng)存在的 Fusari研究，鑒定出 MSR 和 BSR 遺漏的菌種，明確多個復(fù)合種的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)關(guān)sarium 分類系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響（ O'Donnell 2000; O'Donnell and Cigelnonnell et al. 1998, 2000a, 2000b, 2004; O'Donnell et al. 2013）。.4.1 應(yīng)用于 Fusarium 的分子標(biāo)記應(yīng)用于真菌種水平的標(biāo)記位點應(yīng)選富含內(nèi)含子的編碼蛋白質(zhì)基因序列，或具多態(tài)性（SNP）的位點片段。應(yīng)用于鐮刀菌屬系統(tǒng)學(xué)研究的分子標(biāo)記包括：caubulin、mtSSU-rDNA、28S-rDNA、ITS-rDNA、histoneH3、TEF1、IGS、RPB其中 TEF1、RPB1、RPB2 應(yīng)用廣泛，涵蓋鐮刀菌屬所有菌種（Geiser et onnell et al. 2013）。由于 ITS 區(qū)相對于 rDNA 上的 5.8S、18S 和 28S 基因有更多的變異，即使是常近的 2 個種都可能在 ITS-rDNA 序列上表現(xiàn)出差異（鄭雪松等 2003）。因使得 ITS-rDNA 在種水平的鑒定成為可能。但是許多的鐮刀菌在 ITS2 區(qū)域源片段，這種現(xiàn)象會影響 Fusarium 的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)推斷（O'DonnellandCigelonnell et al. 1998），也影響了 ITS-rDNA 在 Fusarium 中的廣泛應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S435.73

【參考文獻】

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本文編號：2682425