海南橡胶树棒孢霉落叶病菌毒素基因鉴定及基因组学分析

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asiware
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由多主棒孢霉(Corynespora cassiicola)引起的橡胶树棒孢霉落叶病是橡胶树上一种重要的病害,在国际上被公认为为害橡胶树的毁灭性病害。目前关于该病害的研究主要集中在病原菌生物学、病害流行学、防治技术和毒素蛋白致病机理等方面,并根据该病原菌毒素蛋白可以划分7种不同类型菌株。据报道国内橡胶树棒孢霉落叶病菌主要存在Cas2和Cas5两种类型的菌株,但是近几年发现海南橡胶树棒孢霉落叶病在苗圃和幼龄树上的为害有加重的趋势,可能有新的毒素蛋白类型的菌株出现。因此,本研究于2017年5~12月在海南省五指山市、儋州市、白沙黎族自治县、乐东黎族自治县和保亭黎族苗族自治县主要橡胶产区进行了橡胶树棒孢霉落叶病样品采集、分离与鉴定,对毒素类型鉴定与表达分析,并对主要种群进行了基因组学分析,以期明确海南橡胶树棒孢霉落叶病菌的毒素蛋白类型及优势种群的基因组信息,为该病害的防控和后续的功能基因研究提供依据和信息。其取得具体结果如下:1.通过分离鉴定共获得35株橡胶树棒孢霉落叶病菌菌株,菌株菌落黑灰色,边缘灰白色,菌丝生长速度缓慢,产孢数量较少,个别菌株背面有红褐色同心轮纹。通过柯赫氏法则证病、菌株形态学观察,结合对ITS、延伸因子TEF-1α、微管蛋白β-tubulin基因扩增和序列分析,35株菌株均确定为多主棒孢霉,并且不存在遗传上的分化。2.将35株橡胶树棒孢霉落叶病菌接种到5个不同抗性的橡胶品系上,结果显示所有菌株在感病橡胶品系RRIM600叶片均能发病,菌株DZ-27、DZ-123、DZ-131、BS-35,BS-37和BS-43在5个不同抗性的橡胶品系能引起发病,而菌株DZ-33、BS-36、WZS-65、WZS-72,BT-110和LD-114仅在感病橡胶品系RRIM600上发病,表明该病原菌可能存在致病性分化。3.通过毒素蛋白亚型的检测,35株橡胶树棒孢霉落叶病菌均只含有Cas5毒素蛋白基因,表明海南橡胶树棒孢霉落叶病菌主要为Cas5亚型,未检测出其它毒素蛋白亚型。通过Cas5毒素蛋白基因的克隆和结构分析,发现Cas5毒素蛋白基因包括3个外显子和2个内含子,编码57个氨基酸。4.采用定量PCR技术对Cas5毒素蛋白基因表达量分析,结果表明:Cas5毒素蛋白基因在菌丝培养6 d时表达量最高,其它生长时期表达量较低;在与橡胶品系RRIM600和文昌11互作3 d时,Cas5毒素蛋白基因表达量最高,其它互作时间点表达量较低,而且与感病橡胶品系RRIM600的Cas5毒素蛋白基因表达量比抗病橡胶品系文昌11要高,由此推测Cas5毒素蛋白基因表达可能受到某些特异性因子的调控。5.对菌株DZ-27进行全基因组测序结果表明:基因组测序获得162个Scaffolds,总长度为46.2 Mb,scaffold最大长度为4.6 Mb,scaffold最小长度为0.4 Mb,组装的scaffold N50长度2.5 Mb、gap为零、(G+C)%含量平均为51.07%,预测了14,953个基因、1,526,476个串联重复序列、41,976个外显子、27,023个内含子,其中对90.24%的基因进行了功能注释。以上基因组信息将为后续对海南省橡胶树棒孢霉落叶病菌基因功能研究提供基础信息。
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