小麦条锈菌有性群体与无性群体的关联性分析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljn3125678
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由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的小麦条锈病是严重威胁全球小麦生产安全的气传性真菌病害,其流行常常造成小麦严重减产,甚至绝收。近年,小檗被鉴定是小麦条锈菌的转主寄主,人们才了解小麦条锈菌的完整生活史。小麦条锈菌能通过突变、异核作用、有性生殖发生遗传变异产生新小种,导致许多优良的抗条锈病小麦品种在生产使用中3~5年便失去使用价值。目前,研究表明有性生殖是导致条锈菌毒性变异的主要途径。因此,许多学者围绕小麦条锈菌的有性生殖开展了研究。本研究于2018年在野外采集青海省海东市互助县的田间小麦条锈病标样,结合当地同年份从自然发病小檗上分离得到的小麦条锈菌,采用表型检测与基因型检测,比较两者群体间的关系,以证实小檗在小麦条锈病发生中的作用,为该地区小麦条锈病的综合防控提供科学依据。取得的主要研究结果如下:1.有性群体对不同抗条锈基因的毒性谱整体上比无性群体的要窄,然而其毒性多样性和新菌系产生比率比小麦上的无性群体高。源自小檗上的小麦条锈菌对抗病基因Yr8、Yr10、Yr32、Yr26、Yr27、Yr Exp2、Yr2的毒性频率均高于分离自小麦的小麦条锈菌,其中对抗病基因Yr8毒性频率高于分离自小麦上的小麦条锈菌的9倍,而对抗条锈基因Yr Tr1、Yr43、Yr3、YrSp、YrTye、Yr6、Yr7、Yr17、Yr28、Yr9、Yr18、Yr1、Yr29、Yr25和Yr44的毒性频率均低于分离自小麦上的小麦条锈菌。分离自小檗上的小麦条锈菌的Nei’s基因多样性指数(Hs)为0.403,Kosman指数(K)为0.652,而分离自小檗附近的小麦上的小麦条锈菌的分别为0.285和0.412。有性群体的小麦条锈菌新菌系的形成率为72.7%,无性群体的新菌系形成率为36.3%。2.有性群体和无性群体存在相同的或较为相似的毒性谱。在24个单基因系上的毒性反应型中,源自小檗的B15菌系与其周围小麦上的小麦条锈菌W11菌系为同一毒性类型。基于24个抗条锈基因的毒性相似系数分析表明,在相似系数为0.953时,分离自小檗的B10菌系与分离自小麦的W12菌系共同聚为一枝,分离自小檗的B15菌系与分离自小麦的W8和W11菌系共同聚为一枝。主坐标分析(PCo A)发现分离自小檗上的小麦条锈菌和分离自小麦上的小麦条锈菌被明显地聚在一起。基于19个中国小麦条锈菌鉴别寄主,B26与W10拥有相同的毒性谱。3.有性群体与无性群体不仅具有相似的遗传组成,而且有性群体的遗传多样性较其无性群体的丰富。有性群体和无性群体的所有位点都存在相同的等位基因,但是在SUNIPst15-30、RJ27、SUNIPst10-48、SUNIPst11-44、CPS34、PstP031、CPS32、RJ3N等8个位点上的部分等位基因只在有性群体中被检测出。有性群体的香农信息指数I(Shannon’s information index)和期望杂合度He(expected heterozygosity)分别为I=0.701和He=0.368,而无性群体的分别为I=0.601和He=0.326。4.小檗能够一定程度上为其附近小麦条锈病的发生提供菌源,并影响当地小麦条锈菌群体的遗传结构。有性群体和无性群体之间的基因流(Nm)大于1。基于贝叶斯算法的Structure结果表明,当K=2时,小麦条锈菌有性群体和无性群体之间存在相同遗传背景。基于非参数主成分判别分析(DAPC)发现源自小檗的小麦条锈菌和其附近小麦上的小麦条锈菌较为明显的聚在一起。上述结果表明两个群体之间的遗传结构存在相似性。
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