新疆南疆柽柳丛枝植原体鉴定及遗传分化研究

来源 :塔里木大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:datangkang123
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柽柳作为一种园林绿化和生态植物,对于新疆南疆荒漠化地区的防风固沙、维护生态环境以及防止水土流失有重要的作用。柽柳丛枝病对柽柳的生长发育具有很大的影响,严重时可导致树势衰弱、树体死亡,并且丛枝部位易吸引昆虫取食产卵,诱发其他病虫害。因此,本研究对新疆南疆地区柽柳丛枝病的发生及危害情况进行了调查,利用分子生物学技术及电子显微镜技术对柽柳丛枝病的病原进行了鉴定,明确该病害的系统分类地位及该病原物的形态特征,对柽柳丛枝植原体rp基因编码蛋白rp S3蛋白和rp L22蛋白理化性质进行分析,并对南疆不同地区柽柳丛枝植原体16S rRNA基因的遗传分化进行研究,主要结果如下:(1)利用普查法对新疆南疆地区四个市、五个县和两个团场柽柳丛枝病的发生情况及危害情况进行调查。柽柳丛枝病在4-5月就开始表现出相应的症状,前期主要症状表现为从芽、叶片畸形及黄化现象;发病中期,主要表现为丛枝、叶片膨大畸形;后期,整个树体呈现秃顶的现象;根据调查结果,柽柳丛枝病在南疆地区的平均发病率为9.06%,平均病情指数为5.66,调查区域发病率和病情指数最高的地区为阿克苏地区温宿县和兵团第一师阿拉尔市12团,喀什地区巴楚县和阿克苏市发病率和病情指数最低,而在和田地区和第十四师昆玉市调查中未发现该病害的发生;各地区之间柽柳丛枝病的发病率和病情指数均存在显著差异性。(2)通过分子生物学的方法结合电子显微镜技术对柽柳丛枝病的病原物作出鉴定。在透射电子显微镜10000×和30000×放大倍数下,均可以在发生柽柳丛枝的韧皮部观察到大小为300-600nm的颗粒,形状为球形、椭圆形、哑铃形及不规则形,该颗粒的大小及形态均符合植原体的特征,从形态学角度确认柽柳丛枝病是植原体病害;再次利用植原体16S r RNA基因和rp基因引物对柽柳丛枝病进行直接和巢式PCR扩增,凝胶电泳结果显示,柽柳丛枝病16S r RNA基因和rp基因巢式PCR均扩增出1.2kb大小的目标特异性条带,通过Blast比对,柽柳丛枝病rp基因与植原体rp基因的同源性最高,柽柳丛枝病16S r RNA基因与柽柳丛枝(SCWB)组,即16Sr XXX组的SCWB1株系同源性最高,初步确定该病害的发生与植原体有关,将其命名为柽柳丛枝(SCWB)植原体,通过16S r RNA基因系统发育树分析,确认柽柳丛枝植原体的分类地位,其最接近16Sr XXX-A亚组,再次从分子角度确认柽柳丛枝病是植原体病害。为研究SCWB植原体rp蛋白跨膜运输的分子机理,根据柽柳丛枝植原体rp基因的测序结果,对柽柳丛枝植原体rp S3蛋白和rp L22蛋白理化性质进行了分析,两蛋白均无跨膜结构和信号肽,并且都属于亲水性蛋白,存在于细胞质和叶绿体的概率较低,二、三级结构均主要由无规则卷曲结构和α-螺旋结构构成。(3)对南疆不同地区柽柳丛枝植原体16S r RNA基因的遗传分化进行分析,结果显示,南疆柽柳丛枝植原体主要可分为四个株系,分别是SCWB-Alar-Tumushuke-Bachu株系、SCWB-Wensu株系、SCWB-Aks株系和SCWB-12Tuan-Jiashi株系;南疆7个地区的柽柳丛枝植原体16S r RNA基因核苷酸相似度在96.5%-99.8%之间,其中,同源性最高的为伽师县、阿拉尔市和图木舒克市三个地区,同源性最低的是阿克苏市和温宿县,变异度最大的是温宿县与阿克苏市和巴楚县,变异度最小的是伽师县和阿拉尔市;南疆7个地区的16S r RNA基因核苷酸存在82个多态位点,主要分布在前段和后段部分,各地区与其他地区相比,碱基差异数为7-34个。综上所述,本研究明确了柽柳丛枝植原体病害在南疆地区的分布及危害情况,确定了柽柳丛枝植原体的形态学特征及系统分类地位,明确了rp S3蛋白和rp L22蛋白的基础理化性质,分析了南疆不同地区柽柳丛枝植原体16S r RNA基因的遗传分化,为更进一步研究柽柳丛枝植原体病害的发生机制、传播途径、遗传变异及防治措施奠定了基础。
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