水稻(Oryza sativa L.)是世界一半以上人口的主食,而由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是限制水稻生产的主要因素之一。目前防治作物病害最有效的方法是将抗病基因(R)引入优良品种。R基因的功能依赖于病原菌无毒基因(Avr)的特异性识别。然而,由于田间稻瘟病菌群体无毒基因的突变,导致水稻品种种植几年后抗性丧失。因此,无毒基因的遗传分化研究对抗病基因的利用具有重要意义。在前期的研究中,本实验室发现稻瘟病菌无毒基因Avr Pii存在2种功能单倍型,即Avr Pii-J和Avr Pii-C。为了进一步阐明Avr Pii基因的遗传分化,本研究对来自广东、湖南、贵州、辽宁、吉林、黑龙江的6个稻瘟病菌群体(各60个菌株)以及部分杂草菌(23个)中的Avr Pii基因进行群体遗传结构及重组体分析,主要结果如下:1、Avr Pii基因的遗传多样性利用上述360个菌株对含有抗病基因Pii的单基因系(IRBLi-F5)进行接种鉴定。结果表明,在6个稻瘟病菌群体中,亲和互作(感病)的频率分别为91.7%(广东)、46.7%(湖南)、65.0%(贵州)、60.0%(辽宁)、86.7%(吉林)、90.0%(黑龙江)。由于水稻与稻瘟病菌之间的互作遵循“基因对基因”学说,由此说明,Avr Pii基因主要分布在湖南、贵州和辽宁,而在广东、吉林和黑龙江的分布较少。为了进一步鉴定Avr Pii基因,本研究用4对Avr Pii特异性引物分别对360个菌株的基因组DNA进行PCR扩增。结果发现,Avr Pii-J只存在于中国南方地区(广东、湖南和贵州),而东北地区(辽宁、吉林和黑龙江)则不存在。Avr Pi-C在6个稻瘟病菌群体都有分布,不存在明显的地域分化。另外,23个杂草菌只存在Avr Pii-J。以上结果表明,Avr Pii-J可能是产生于南方稻作区更原始的单倍型,而Avr Pii-C是后来分化出来且广泛分布的单倍型。为了进一步阐明Avr Pii基因的等位分化情况,本研究对上述Avr Pii-J型菌株和Avr Pii-C型菌株的Avr Pii进行重测序分析。根据编码区SNP和3’非翻译区转座子结构可将Avr Pii分为4种基因型,其中Avr Pii-J存在1种基因型,Avr Pii-C存在3种基因型。结合表现型与基因型,把360个菌株划分为4种类型:A/1-C、A/1-J、A/1-C/J、V/0(其中1代表存在;0代表不存在);南方稻作区含有全部4种类型,而北方稻作区仅含有2种类型(A/1-C及V/0)。分析发现,携带Avr Pii基因任一单倍型的稻瘟病菌株对含有Pii的单基因系IRBLi-F5都是无毒的;某些南方菌株同时存在Avr Pii-C及Avr Pii-J。由此进一步说明,Avr Pii基因在南方稻作区比北方稻作区分化更早且更具遗传多样性。2、Avr Pii基因的3’非翻译区对功能可能更重要为了验证Avr Pii基因编码区上下游序列的功能,本研究以野生型Avr Pii(无毒菌株CHL346和CHL22为供体)为模板,通过2种单倍型的domain-swapping构建了4个重组体,并对其遗传转化菌株(毒性菌株CHL357为受体)进行了接种鉴定。结果表明,2种单倍型5’UTR互换重组体的表型为中等毒性(MV),而3’UTR的互换重组体的表型为毒性(V),表明Avr Pii基因的3’UTR对其无毒功能可能更重要。