全 文 :生 物 灾 害 科 学 2012, 35(3): 258-260 http://xuebao.jxau.edu.cn
Biological Disaster Science, Vol. 35, No. 3, 2012 swzhkx@163.com
收稿日期:2012-08-15
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30960213)
作者简介:梁艳,女,硕士,主要从事植物病害综合治理研究;* 通信作者:蒋军喜,男,江西湖口人,教授,博士,主
要从事植物病害综合治理研究,E-mail:jxjiang64115@yahoo.com.cn。
DOI:10.3969/j.issn.2095-3704.2012.03.006
车前草穗枯病菌分子鉴定
梁 艳 1,涂怀妹 2,崔朝宇 1,蒋军喜 1*
(1. 江西农业大学 农学院,江西 南昌 330045;2. 江西省安义县农业局,江西 安义 330500)
摘要:采用真核生物通用引物 ITS1/ITS4,对来自江西省吉安县 2 个车前草穗枯病菌菌株进行 rDNA-ITS 区段的
PCR 扩增,对扩增产物进行测序,结果获得 2 个长度均为 579 nt 且序列完全一致的 rDNA-ITS 序列,该序列与
GenBank 中当归间座壳菌(Diaporthe angelicae)及其无性态拟茎点霉菌(Phomopsis subordinaria)对应序列的同源性
高达 99.0%,根据以 rDNA-ITS 序列同源性大小划分种类的标准,将车前草穗枯病菌鉴定为当归间座壳菌。
关键词:车前草穗枯病;当归间座壳菌;分子鉴定
中图分类号:S432.1 文献标志码:A 文章编号:2095-3704(2012)03-0258-03
Molecular Identification of Pathogen of Plantain Head Blight
LIANG Yan1, TU Huai-mei2, CUI Chao-yu1, JIANG Jun-xi1*
(1. College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China;
2. Agricultural Bureau of An’yi County, An’yi 330500, China)
Abstract: In the paper, two isolates of pathogen of plantain head blight from Ji’an county in Jiangxi province
were molecularly identified. RDNA-ITS region of each of the two isolates was amplified by PCR, and the PCR
products were sequenced. Both of them are 579 nt in length, and they have a consensus sequence. The sequence
shares 99.0% homology with sequence of either Diaporthe angelicae or its anamorph Phomopsis subordinaria.
Based on the criterion of rDNA-ITS sequence homology in fungus species classification, pathogen of plantain
head blight was identified as Diaporthe angelicae.
Key words: plantain head blight; Diaporthe angelicae; molecular identification
车前草穗枯病(plantain head blight)是危害车前
草(Plantago asiatica L.)生长最严重的病害之一[1-2],
该病主要为害穗部和叶片,造成病部迅速坏死直至
全株枯死现象,发病严重时常常导致全田枯死,颗
粒无收。2004-2005年,我们对该病病原进行了病菌
分离和形态鉴定,初步鉴定为一种壳梭孢属真菌
(Fusicoccum sp.)[3]。近来,我们通过测定核糖体基
因转录间隔区(rDNA-ITS)序列对该病菌进行了分
子鉴定,结果发现该病菌不是壳梭孢属真菌,而是
间座壳属(无性态为拟茎点属)真菌。根据分子鉴
定结果以及重新对形态观察结果进行分析,我们认
为车前草穗枯病的病原应确定为间座壳菌,之前将
其病原鉴定为壳梭孢属真菌的结论是错误的,需要
纠正。现将对其分子鉴定结果报道如下。
1 材料与方法
1.1 菌株
供试菌株2个,即Yonghe-1和Yonghe-2,分别
从江西省吉安县永和镇林洲村不同自然村田块的车
前草穗枯病病株中分离得到,前者分自病穗,后者
2012 年第 3 期 梁艳等:车前草穗枯病菌分子鉴定 ·259·
分自病叶。
1.2 寡聚核苷酸引物
采用真核生物的通用引物ITS1和ITS4[4],扩增
车前草穗枯病菌的rDNA-ITS区段。
ITS1:5-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3
ITS4:5- TCCTCCGCTTATTGATATGC-3
引物由上海生工生物工程有限公司合成。
1.3 病菌培养
将4 ℃冰箱中保存的供试菌株移至PSA平板上
进行活化,25 ℃黑暗条件下培养2~3 d,从菌落边
缘切取直径2~3 mm的菌饼,移至盛有150 mL PS液
体培养基的三角瓶中,每瓶5个菌饼,25 ℃振荡培
养4~5 d。
1.4 菌丝预处理
将液体培养菌丝用双层尼龙网过滤,用无菌水
洗涤2次,以去除菌丝内的培养液,收集菌丝,吸干
水分,用液氮研磨成粉末,备用。
1.5 车前草穗枯病菌 DNA 提取
取0.05 g研磨好的菌丝样品,加入 1 mL提取液
(50 mmol/L Tris-HCl、150 mmol/L NaCl、100 mmol/L
EDTA),振荡混匀,再加入100 μL 20%SDS混匀,
然后将离心管置于摇床内37 ℃缓慢摇动1 h,每管加
入5 mol/L NaC1溶液150 μL,缓慢混匀,加入130 μL
CTAB/NaC1溶液(10%CTAB、0.7 mol/L NaCl),混
匀,65 ℃水浴20 min,每隔5 min摇动1次,后冷却
置室温,加人等体积氯仿:异戊醇,在摇床内剧烈
摇动5 min,10 000 r/min离心12 min,上清12 000
r/min离心5 min;上清液移入新管中,加入等体积预
冷的异丙醇,-20 ℃放置半小时,10 000 r/min离心
12 min;弃上清液,倒置使管壁液体流尽,70%乙
醇洗沉淀,室温放置干燥5~10 min,溶于20 μL dd
H2O中,加入RNase A(10 μg/μL)1 μL,37 ℃水浴30
min,-20 ℃保存备用。
1.6 rDNA-ITS 区段的 PCR 扩增
PCR反应在20 μL体系中进行,含DNA模板1
μL,10 pmol/μL上、下游引物各2 μL,10×PCR Buffer
2 μL,25 mmol/L MgCl2 2 μL,10 mmol/L dNTP 2 μL,
1U/μL Taq DNA聚合酶0.4 μL,dd H2O 8.6 μL。扩增
程序为:94 ℃预变性3 min;94 ℃变性1 min,55℃
退火30 s,72 ℃延伸l min,30个循环;72 ℃补平10
min。PCR产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测。
1.7 PCR 产物测序及序列同源性比较
回收PCR产物,将产物送至上海生工生物工程
有限公司进行序列测定。所得序列递交NCBI网站进
行核苷酸序列同源性搜索,根据同源性大小对车前
草穗枯病菌进行种类鉴定。
2 结果与分析
2.1 车前草穗枯病菌 rDNA-ITS 区段的 PCR 扩增
采用真核生物通用引物ITS1/ITS4扩增车前草
穂枯病菌rDNA-ITS序列,结果从供试的车前草穗枯
病菌2个菌株中均扩增出一条长约550 bp的DNA片
段(图-1)。
2.2 车前草穗枯病 ITS 序列测定
将PCR产物进行测序,获得长度为579 nt的
rDNA-ITS序列,2个菌株序列完全一致,序列依次
覆盖部分18 S、ITS1、5.8 S、ITS2和部分28 S等5个
区段,该序列在Genebank中的登录号为EU512922。
2.3 车前草穗枯病 ITS 序列同源性比较
利用 blsat 程序,将测定的 579 nt rDNA-ITS 序
列与 GenBank 中已有序列进行同源性比较,发现车
前草穂枯病菌与间座壳属(Diaporthe)中的当归间座
壳菌(D. angelicae)以及与间座壳属的无性态拟茎点
属(Phomopsis)中的拟茎点霉菌(P. subordinaria)的核
苷酸序列同源性最高,均达到 99%。
3 讨论
ITS 序列是介于 18S rDNA、5.8S rDNA 和 28S
rDNA 之间的区域,该区域进化速度较编码区快[4]。
已有的研究表明 ITS 在真菌的种间存在着丰富的变
异,而在种内不同菌株间却高度保守,其序列同源
性可作为真菌鉴定的重要依据 [5-8]。本研究获得了
车前草穂枯病菌 579 nt rDNA-ITS 序列,该序列与
当归间座壳菌和拟茎点霉菌的序列同源性最高,达
99%,如此高的同源性足可以将车前草穗枯病菌鉴
定为当归间座壳菌或拟茎点霉菌。当归间座壳菌与
茎点霉菌实际上为同一种真菌,它们分别为该菌的
有性世代和无性世代。当归间座壳菌与拟茎点霉菌
目前在国内尚未见报道,但前者已在奥地利、葡萄
牙有发生报道,主要危害中草药茴香,后者在荷兰、
芬兰、德国、波兰、新西兰等国家有发生报道,引
起长叶车前(Plantago lanceolata)穗枯病[9-11],看来车
前草穗枯病菌很可能是一种世界性分布和多寄主的
病原菌。
·260· 生 物 灾 害 科 学 第 35 卷第 3 期
1. DNA Marker;2. 菌株 Yonghe-1; 3. 菌株 Yonghe-2; 4. 空白对照
图 1 车前草穗枯病菌 rDNA-ITS 序列 PCR 扩增电泳图
本文将车前草穗枯病菌的 rDNA-ITS 序列与壳
梭孢属真菌的对应序列也进行了同源性比较,结果
其同源性只有 72%,因此,可以肯定车前草穗枯病
菌不属于壳梭孢属真菌。之前,我们主要是根据车
前草穗枯病菌在分生孢子器中产生梭形的分生孢
子,分生孢子形状及大小符合壳梭孢属真菌的描述,
而将车前草穗枯病菌鉴定为壳梭孢属真菌,未将其
鉴定为拟茎点霉菌的原因是通常认为拟茎点霉菌能
产生梭形(或椭圆形)和钩丝状两种类型的孢子。
通过大量查阅文献后发现,虽然大多数拟茎点霉菌
产生椭圆形和钩丝状两种类型分生孢子,但也有部
分种只产生椭圆形分生孢子。据此可知,车前草穗
枯病菌很可能就属于只产生椭圆形分生孢子拟茎点
霉菌的那一类。
参考文献:
[1] 陈须文, 盛传华, 曾水根. 车前草穗枯病发生规律与综
合防治研究[J]. 江西植保, 2008, 31(4): 168-170.
[2] 蒋军喜, 张超群, 阙海勇, 等. 车前草穗枯病研究Ⅱ. 病
菌生物学特性 [J]. 江西农业大学学报 , 2007, 29(5):
872-874.
[3] 李庚花, 张敬军, 蒋军喜, 等. 车前草穗枯病研究Ⅰ. 症
状及病原菌鉴定[J]. 江西农业大学学报. 2005, 27(5):
872-874.
[4] 陈 立 红 , 闫 伟 , 徐 燕 . 土 生 空 团 菌 (Cenococcum
geophilum Fr.)的菌种鉴定及其遗传多样性的初步分析
[J]. 中国农业科学, 2007, 40 (10): 2214-2220.
[5] 秦旭升, 李立军. 植物病原真菌中DNA分子鉴定技术[J].
植物生理学通讯, 2000, 36 (4): 872-874.
[6] 付立忠, 李海波, 魏海龙, 等. 四个红菇科菌株的 rDNA
ITS 序列分析和系统发育研究[J]. 食用菌学报, 2007, 14
(2): 23-28.
[7] Taylor J W, Jacobsen D J, Kroken S, et a1. Phylogenetic
species recognition and species concepts in fungi[J].Fungal
Genetic Biology,2000,31:21-32.
[8] Cooke D E L, Duncan J M. Phylogenetic analysis of
Phytophthora species based on ITS1 and ITS2 sequences of
the ribosomal RNA gene repeat[J]. Mycological Research,
1997, 101: 667-677.
[9] Nooij M P, Damme J M M. Variation in the pathogenicity
among and within populations of the fungus Phomopsis
subordinaria infecting Plantago lanceolata[J]. Evolution,
1988, 42 (6): 1166-1171.
[10] Laine A L. First report of Phomopsis subordinaria in a
natural population of Plantago lanceolata in south-west
Finland[J]. Plant Pathology, 2003, 52: 422.
[11] de Nooij M, van der Aa HA, Phomopsis subordinaria and
associated stalk disease in natural populations of Plantago
lanceolata[J]. Canadian Journal of Botany, 1987, 65:
2318-2325.
250
500
750
1000
1 2 3 4