【摘要】：我國是世界梨的生產(chǎn)大國,其種植面積和產(chǎn)量均居世界首位。然而,近些年來炭疽病在我國主要梨產(chǎn)區(qū)的發(fā)生和危害明顯加重,造成碭山酥梨等主栽品種大量果實(shí)腐爛和南方砂梨早期落葉,對梨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展構(gòu)成新的嚴(yán)重威脅。本研究通過對我國不同梨產(chǎn)區(qū)、不同梨種和品種進(jìn)行炭疽病發(fā)生危害系統(tǒng)調(diào)查、病原菌分離與種類鑒定和多樣性分析,并對所獲得的病原菌中引起不同癥狀的果生刺盤孢(Colletotrichum fructicola)及其侵染后的梨葉片進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,旨在明確我國梨產(chǎn)區(qū)引起炭疽病的病原菌種類組成、分布范圍和危害特點(diǎn),來源于不同地域和梨種的病原菌的形態(tài)學(xué)多樣性、基因多樣性和致病多樣性,以及從轉(zhuǎn)錄水平闡述C.fructicola在不同侵染階段的致病機(jī)制及寄主梨葉片的防御策略,為深入了解刺盤孢屬真菌的形態(tài)學(xué)特征、分子生物學(xué)特性和系統(tǒng)分類提供新的有價值的信息,為我國梨炭疽病的診斷與防治提供理論依據(jù),并為系統(tǒng)研究炭疽病菌的致病機(jī)制和植物抗病機(jī)理奠定技術(shù)基礎(chǔ)。取得的主要研究結(jié)果如下:1.梨炭疽病的病原菌種類鑒定及其遺傳多樣性分析。2014年至2016年從我國7個省的主要梨產(chǎn)區(qū)采集表現(xiàn)炭疽病癥狀的樣品,通過組織分離法和單孢分離法共獲得488個刺盤孢菌株。根據(jù)初步的形態(tài)學(xué)觀察及ITS序列分析,并結(jié)合其田間癥狀表現(xiàn)及來源的地區(qū)與梨種的不同,選取其中的90個作為代表菌株進(jìn)行多基因(ACT、TUB2、CAL、CHS-1、GAPDH和ITS)系統(tǒng)發(fā)育學(xué)和形態(tài)學(xué)分析,結(jié)果顯示這些菌株分別歸屬于刺盤孢屬的12個種,其中Colletotrichum aenigma、C.fioriniae、C.fructicola和C.gloeosporioides 4個為已知種,C.citricola、C.conoides、C.karstii、C.plurivorum、C.siamense和C.wuxiense 6個為新寄主種,C.jinshuiense和C.pyrifoliae2個為新報道種。田間癥狀系統(tǒng)觀察顯示,我國梨產(chǎn)區(qū)炭疽病的癥狀表現(xiàn)大致可分為5種不同的類型,包括果實(shí)苦腐和黑點(diǎn),葉片凹陷壞死斑、灰白斑和黑點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn),在不同地區(qū)和不同梨種上引起炭疽病的病原種類組成有異,砂梨和白梨上C.fructicola為優(yōu)勢種,其在除山東以外的所有調(diào)查省份均有分布;西洋梨上C.siamense為優(yōu)勢種,主要分布于山東。從以上的12種炭疽病菌中,選取13個代表菌株以離體‘翠冠’梨葉片和‘黃冠’梨果實(shí)為接種材料進(jìn)行致病性實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示有傷接種均能致病,而無傷接種多數(shù)菌株發(fā)病較晚或不發(fā)病,表明刺盤孢屬真菌多數(shù)為弱寄生菌并存在典型的潛伏侵染特性,且不同種的潛伏期有異。此外,C.fructicola菌株P(guān)AFQ31在接種葉片和果實(shí)上產(chǎn)生黑點(diǎn),而菌株P(guān)AFQ32在接種葉片和果實(shí)上形成凹陷壞死斑,表明C.fructicola存在兩種不同致病類型的菌株。進(jìn)一步選取43個代表菌株,以‘黃冠’梨果實(shí)為接種材料進(jìn)行致病力評估,結(jié)果顯示刺盤孢種間的致病力明顯不同,同種的不同菌株其致病力亦有差異。這表明來源于我國不同地區(qū)和梨種的炭疽病菌之間存在明顯的致病力分化。2.果生刺盤孢及其侵染梨葉片的轉(zhuǎn)錄組分析。以C.fructicola兩種不同致病型菌株P(guān)AFQ31和PAFQ32為材料,對其接種后不同時期(未顯癥:潛伏期和顯癥:致病期)的砂梨葉片分別進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。質(zhì)控結(jié)果顯示,各處理組獲得7.01 11.29Gb的高質(zhì)量clean base,堿基質(zhì)量值Q20和Q30均符合高質(zhì)量要求。使用DESeq2軟件分別對引起不同癥狀的C.fructicola及其侵染后的梨葉片的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行差異表達(dá)基因(DEGs)的篩選。侵染梨葉片的C.fructicola菌株P(guān)AFQ31和PAFQ32中,分別獲得5461和10611個DEGs(2倍及以上的差異表達(dá))。接種菌株P(guān)FAQ31和PFAQ32的梨葉片樣品中,分別獲得4282和5834個DEGs。通過對DEGs的聚類熱圖分析顯示,C.fructicola潛伏期與致病期的DEGs雖有重疊,但主要表現(xiàn)為階段特異性表達(dá)。潛伏期的梨葉片DEGs與對照組DEGs的表達(dá)模式較為相似,但與致病期存在顯著差異,推測C.fructicola進(jìn)入致病期時,梨葉片才開始激活多重防御手段對抗C.fructicola的侵害。此外,菌株P(guān)AFQ31和PAFQ32致病期的梨葉片中的DEGs差異較明顯,表明梨葉片在應(yīng)對不同病原菌致病時采取的防御策略可能有異。對差異表達(dá)基因的GO分類及KEGG富集分析,顯示C.fructicola在致病期較潛伏期進(jìn)行更為旺盛的合成、降解和能量代謝;寄主通過激活多階段的免疫系統(tǒng)來抵御C.fructicola的侵害。3.寄主梨葉片防御策略的解析及C.fructicola候選效應(yīng)子的預(yù)測。通過對C.fructicola侵染的梨葉片的不同代謝通路進(jìn)行分析,明確PTI、ETI、植物激素免疫、類黃酮和苯丙烷類代謝等均參與了梨葉片對C.fructicola的抵抗過程。此外,多種類型的轉(zhuǎn)錄因子參與調(diào)控植物的一系列免疫反應(yīng)。通過比較寄主梨葉片對病原菌C.fructicola中兩種不同癥狀表現(xiàn)的菌株的侵染采取的防御策略,發(fā)現(xiàn)以上防御途徑均存在差異,但激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路差異最為明顯。其中,SA信號通路在梨葉片抵御菌株P(guān)AFQ32的致病中發(fā)揮重要作用,JA和ET信號等信號通路處于抑制狀態(tài);而梨葉片主要通過ET、ABA和JA信號通路間的交互作用共同抵御菌株P(guān)AFQ31的侵染。此外,本研究根據(jù)效應(yīng)子的特點(diǎn),以C.fructicola菌株P(guān)AFQ31侵染時期的DEGs為對象進(jìn)行候選效應(yīng)子的篩選,共鑒定出65個候選效應(yīng)因子,其中有18個效應(yīng)因子在菌株P(guān)AFQ31侵染梨葉片的過程中顯著上調(diào)表達(dá)。從中挑選出兩個顯著上調(diào)的候選效應(yīng)子(CfCP1和CfE1)進(jìn)行了序列分析,發(fā)現(xiàn)其在不同物種間比較保守且廣泛存在于子囊菌中。熒光定量實(shí)驗(yàn)證明了CfCP1和CfE1基因在C.fructicola侵染時期都顯著上調(diào)表達(dá),表明其可能參與C.fructicola對梨葉片的侵害。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S436.612
【圖文】：

中國梨炭疽病病原種類多樣性及果生刺盤孢與梨寄主的互作研究孢屬真菌的研究概況屬（ColletotrichumCorda）是一類分布廣泛的植物病原真菌，菜和觀賞植物等多種木本和草本植物炭疽病的發(fā)生（Hyde et al 2012）�；谄浣�(jīng)濟(jì)上和科研上的重要性，該屬真菌被列為菌（Deanet al2012）。炭疽病的癥狀主要表現(xiàn)為在葉、莖和果圖 1.1）（Cannonetal2012）。此外，一些刺盤孢屬真菌作為內(nèi)的植物病原菌，當(dāng)寄主植物在脅迫條件下或采后貯藏時，其活方式引起病害的發(fā)生（Crous et al 2016）。

中國梨炭疽病病原種類多樣性及果生刺盤孢與梨寄主的互作研究孢刺盤孢復(fù)合種刺盤孢復(fù)合種（C.acutatumspeciescomplex）是由 C.acutatum 在ammetal2012a,Jayawardenaetal2016）。最近，Cao 等（2019）對炭疽病進(jìn)行病原鑒定，報道了一個屬于該復(fù)合種的新種（C.wann病原菌主要引起果實(shí)腐爛，而且分生孢子常是梭狀（圖 1.2）。為盤孢復(fù)合種中的物種，推薦同時使用GAPDH和TUB2基因進(jìn)行鑒a）。

兩端鈍圓（圖1.3），以前常依據(jù)該特點(diǎn)對膠胞刺盤孢復(fù)合種菌株進(jìn)行區(qū)分（Arx 1970,Sutton1980）。目前，推薦使用基于多基因系統(tǒng)學(xué)并輔以形態(tài)學(xué)觀察，對該復(fù)合種病原菌進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定（Weir et al 2012）。

【參考文獻(xiàn)】

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1 黃新忠;張長和;曾少敏;陳傳聰;林居寧;陳小明;胡寧三;;梨葉部病害與梨葉早衰脫落相關(guān)性分析[J];植物保護(hù);2015年04期

2 羅守進(jìn);;梨炭疽病的識別與防治[J];農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究;2013年10期

3 劉郵洲;陳志誼;錢國良;聶亞峰;喬俊卿;劉鳳權(quán);;梨膠胞炭疽病菌的分離、鑒定及其生物學(xué)特性[J];江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報;2013年01期

4 陳義挺;劉鑫銘;陳小明;陳婷;王衛(wèi);張長和;包建平;黃新忠;;福建省梨異常早期落葉初步調(diào)查與分析[J];龍巖學(xué)院學(xué)報;2011年05期

5 楊友聯(lián);劉永翔;劉作易;;炭疽菌屬真菌分類學(xué)研究進(jìn)展[J];貴州農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年01期

6 吳良慶;朱立武;衡偉;葉振風(fēng);劉剛;史蘇湘;;碭山梨炭疽病病原鑒定及其抑菌藥劑篩選[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年18期

7 黃新忠;陳義挺;雷煈;蔡盛華;陳小明;;福建梨早期大量落葉誘因與防控策略[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2010年02期

8 王學(xué)良;王梅英;吳君俠;;2007年碭山縣梨炭疽病大發(fā)生原因分析及防治對策[J];安徽農(nóng)學(xué)通報;2008年03期

9 王晴芳,周紱,肖春橋,葛雙桃;砂梨資源返青返花調(diào)查及其預(yù)防[J];中國南方果樹;2000年02期

10 歐陽光察;薛應(yīng)龍;;植物苯丙烷類代謝的生理意義及其調(diào)控[J];植物生理學(xué)通訊;1988年03期

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1 趙飛飛;侵染梨的果生炭疽菌（Colletotrichum fructicola）兩個不同致病型菌株侵染特性的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

2 張鵬飛;梨黑色斑點(diǎn)病的病原鑒定及其對梨葉侵染的顯微觀察[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

本文編號：2785243