【摘 要】
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丙烷脒作为环境友好的新型芳香二脒类杀菌剂,尤其对由灰葡萄孢引起的发生于各种作物上的灰霉病有优异防效,具有深入研究的价值。前期侯军(2011)对丙烷脒抗药性风险及抗性机制进行了初步研究,但其通过药剂驯化与紫外诱导方法仅得到抗性水平为3.9-14.8倍的中低等抗性菌株,未获得高抗菌株。基于此,本研究采用室内药剂驯化法进行灰葡萄孢对丙烷脒高抗菌株选育,比较分析亲本敏感菌株与抗性菌株生物学性状差异,同时运
【基金项目】
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国家自然基金委资助“丙烷脒抑制灰葡萄孢霉线粒体复合酶Ⅲ的分子靶标研究”(No. 31801762);
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丙烷脒作为环境友好的新型芳香二脒类杀菌剂,尤其对由灰葡萄孢引起的发生于各种作物上的灰霉病有优异防效,具有深入研究的价值。前期侯军(2011)对丙烷脒抗药性风险及抗性机制进行了初步研究,但其通过药剂驯化与紫外诱导方法仅得到抗性水平为3.9-14.8倍的中低等抗性菌株,未获得高抗菌株。基于此,本研究采用室内药剂驯化法进行灰葡萄孢对丙烷脒高抗菌株选育,比较分析亲本敏感菌株与抗性菌株生物学性状差异,同时运用全基因组重测序方法就灰葡萄孢对丙烷脒抗药性分子机制进行初步探究,主要结果如下:1.通过对丙烷脒敏感菌株即灰葡萄孢标准菌株B05.10进行连续药剂驯化培养,共获得12株抗性菌株,抗性突变频率<10-6。抗性菌株EC50值范围为133.99-427.96μg/m L,抗性水平介于111.66-356.63倍之间。结合FAO对抗性水平划分标准确认本研究所获得的12株抗性菌株均为高抗性菌株,且抗药性均能稳定遗传。2.抗性菌株生物学性状研究表明,与亲本敏感菌株相比,12株抗性菌株在固定时间范围内生长量均显著减少;产孢量显著增加,但孢子萌发率显著降低,抗性菌株孢子萌发率均低于3.00%;致病力均显著下降,且丙烷脒对抗性菌株引致病害的防效显著降低,1000μg/m L剂量下的最高保护与治疗效果仅达41.63%和38.36%;生存适合度综合指数分析结果表明抗性菌株相对于敏感菌株生存适合度显著下降;扫描电镜结果表明,抗性菌株菌丝分支增多、菌丝顶端出现膨大,肿胀等现象。交互抗性测定结果发现,丙烷脒与多菌灵、氟吡菌胺、氟啶胺、啶酰菌胺、菌核净、氟环唑、吡唑醚菌酯等常用杀菌剂无交互抗性,说明丙烷脒与上述杀菌剂的作用机制可能均不相同。综上所述,抗丙烷脒的灰葡萄孢生物学适合度较低,推测灰葡萄孢对丙烷脒具有低等抗药性风险。3.生理生化研究表明,与亲本敏感菌株相比,抗性菌株草酸含量均显著降低;细胞膜通透性上升、渗透压敏感性增强,培养基中添加1 M Na CL时对菌丝生长的抑制率可达100%;抵御细胞膜、细胞壁及氧化压胁迫的能力增强;防御酶SOD、POD活性显著上升。此外,抗性菌株中总糖、还原糖、蛋白质等物质含量显著增加。4.全基因组重测序分析表明12株丙烷脒高抗菌株中存在32个共有单核苷酸突变位点(SNPs),分布于外显子区域的突变位点16个,其中包括非同义突变位点9个(均为单点突变,且突变类型各不相同)、同义突变位点5个、使所在基因获得终止密码子的无义突变位点2个。其中发生非同义突变与无义突变所在的基因功能分别涉及谷氨酸脱氢酶、铁硫簇组装蛋白、质膜ATP酶、ABC转运蛋白、RNA解旋酶等。突变位点所参与的代谢通路包括囊泡运输及膜融合、信号转导、线粒体生物合成及延伸因子等。共检测到9个在抗性菌株中共有的小片段插入与缺失突变(In Del),其中发生于外显子区域使蛋白质编码框改变的插入缺失突变3个,功能分别为氨基酸核苷酸代谢、碳水化合物结合及糖苷水解酶,参与生物途径包括核苷酸及嘌呤代谢通路、信号转导通路以及碳水化合物代谢通路等。综上所述,对丙烷脒表现高水平抗性的灰葡萄孢生物适合度显著下降,灰葡萄孢对丙烷脒抗药性风险水平较低。全基因组重测序分析表明灰葡萄孢对丙烷脒高抗性的产生可能是由多个微效基因共同突变导致的,对此有待进一步研究。
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