金沙江中下段阻截带区域柑橘黄龙病菌和木虱遗传多样性研究

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柑橘黄龙病是柑橘生产中最具毁灭性的病害之一,是制约我国柑橘产业健康发展的一个重要因素,该病病原为韧皮部杆菌亚洲种(“Candidatus Liberibacter asiaticus”,CLas),主要的昆虫介体为亚洲柑橘木虱。目前,我国四条优势柑橘产业带中仅有长江上中游甜橙带和湘西-鄂西宽皮柑橘带尚未发生流行柑橘黄龙病,但面临严重威胁。当前柑橘黄龙病和木虱均已扩散至金沙江中下段,距离长江上中游甜橙带仅一步之遥。因此,为保护长江上中游柑橘产业健康发展,农业农村部和四川省人民政府于2017年启动了金沙江中下段柑橘黄龙病阻截带建设。自从2009年第一个黄龙病菌亚洲种全基因组psy62公布以来,为利用宏基因组测序组装CLas全基因组提供了参考序列,当前已公布了35个CLas全基因组。通过序列分析得知CLas基因组是由保守的染色体基因组和高变的前噬菌体基因组组成。木虱线粒体全基因组大小约为15,000bp,有13个蛋白质编码基因,2个r RNA和22个t RNA基因,以及一个大小不一的控制区。本研究利用高通量测序技术,共获得了19个CLas全基因组和20条木虱线粒体全基因组,通过分析初步揭示了金沙江中下段阻截带区域柑橘黄龙病菌和木虱的遗传多样,具体结果如下:1.通过与当地植检部门联合调查和大规模的采样鉴定,四川省黄龙病和木虱的发生情况可分为三种类型,分别为攀西柑橘黄龙病老病区、长江流域上游柑橘黄龙病高风险区和盆地内暂时安全区。当前黄龙病在四川发生的北缘位于宜宾市屏山县锦屏镇青年村(北纬28°22′),柑橘木虱的北缘位于宜宾市翠屏区城区(北纬28°46′)。凉山州的雷波县、宁南县和美姑县黄龙病处于一种高度流行的态势(28.97%),阻截带核心区的屏山县处于低度流行的状态(2.70%)。2.通过分析CLas基因组中的噬菌体类型和微型反向转座原件(MITE)、可变串联重复(VNTR)等多态性遗传位点,宁南和雷波采集的CLas菌株只携带Type1和Type 1+Type 3两种不同的噬菌体组合类型,而屏山发现了3种噬菌体的5种不同组合类型,推测屏山县的黄龙病可能有多个来源。进一步通过高通量测序分析表明,屏山菌株(SCPS1)、雷波菌株(SCLB7)和宁南菌株(SCNN9)的噬菌体类型为Type 1+3,MITE类型(MCLas A+MCLas B)和3个VNTR的重复数量相同或者接近,这可能是自然传播的结果。屏山菌株(SCPS4)与广西(GXGL1)、云南(YNXP5)和广东(A4)相同或者接近,与四川其他菌株有显著差异,这可能是非自然远距离传播的结果。3.通过高通量测序和序列组装,获得了来自四川省屏山县、雷波县、宁南县、叙州区、翠屏区和云南等地共计20个木虱样本的线粒体基因组,大小为14,092-14,094 bp(不包含CR区)。以mt-GDpsy为参考序列,共鉴定出23个SNPs,15个单倍型。利用最大似然法构建系统发育树,可将我国的木虱群体分为A、B、C 3个类群,A类群为中国中东部等低海拔地区、翠屏区和叙州城区;B类群为金沙江流域四川宁南县、雷波县、屏山县和叙州区和云南宾川县;C类群包括中国西南地区的云南,四川西部和贵州等高海拔地区。结合各地发现时间和木虱北移的趋势,推测木虱是从雷波县沿着金沙江传播至屏山县(2014年)和叙州区火焰村(2019年)。此外,雷波县的木虱可能是由老病区宁南县传播而来。而翠屏区和叙州区城区发现的木虱属于A类群,这可能是非自然远距离传播的结果。
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