全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2016, 43(4): 537 - 543 DOI: 10 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2016 04 002
基金项目:国家“863”计划(2011AA10A101)
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: dengqmsc@ 163. com
收稿日期: 2014 - 12 - 03
西南地区稻瘟病菌群体遗传多样性分析
颜学海1,2 邓元宝1 韩 冬1 杨 阳1 何建美1 邓其明1∗
(1.四川农业大学水稻研究所, 温江 611130; 2.乐山市农业局, 四川 乐山 614001)
摘要: 为明确西南地区稻瘟病菌 Magnaporthe grisea (Hebert) Barr群体遗传结构及其多样性水平,
选用 13 对 SSR引物对来自 18 个县(市)的 221 个稻瘟病菌单孢菌株进行 PCR扩增,利用最长距离
法和生物学软件进行聚类分析和群体遗传多样性分析。 结果显示,13 对 SSR引物均能扩增出一条
大小相同且清晰的条带,多态位点百分率高达 100% 。 221 个菌株在 0 16 相异水平上可划分为 13
个遗传宗谱,宗谱 SCL01 含 205 个菌株,占总菌株数的 92 76% ,为优势宗谱;宗谱 SCL02 ~ SCL013
为劣势宗谱,差异极大。 在群体水平上,菌源丰富的 8 个区域稻瘟病菌群体的 Nei’ s基因多样性指
数为 0 2133,Shannon信息指数为 0 3588,具有丰富的遗传多样性,且群体间差异较大;这 8 个种群
基于 UPGMA法大都聚为一类,种群遗传谱系与地理区域分布呈一定相关性,群体遗传多样性均值
为 0 2518,存在一定的遗传分化,且群体内多样性大于群体间,总遗传变异的 59 37%存在于群体
内。 总体上,西南地区稻瘟病菌群体结构既有明显的优势宗谱,又存在许多复杂多变的特异性小宗
谱,具有丰富的遗传多样性,与地理分布关系较为密切。
关键词: 稻瘟病菌; 遗传多样性; 微卫星标记; 遗传分化
Analysis of genetic diversity among populations for the rice blast fungus
Magnaporthe grisea in southwest China
Yan Xuehai1,2 Deng Yuanbao1 Han Dong1 Yang Yang1 He Jianmei1 Deng Qiming1∗
(1. Rice Research Institute, Sichuan Agricultural University, Wenjiang 611130, Sichuan Province, China;
2. Agricultural Bureau of Leshan City, Leshan 614001, Sichuan Province, China)
Abstract: In order to determine the genetic structure and levels of diversity among populations of the rice
blast fungus Magnaporthe grisea in the region of southwest China, 221 single spore isolates from 18
counties (cities) in this region were amplified with 13 pairs of SSR primers. The results showed that
specific products could be amplified clearly with all primer pairs, and the percentage of polymorphic loci
was 100% . At 0 16 dissimilar levels, 221 isolates were classified into 13 genetic lineages by cluster
analysis. SCL01, the most common lineage including 205 isolates, was the dominant lineage, whereas
SCL02 - SCL13 were disadvantaged lineages with significant genetic diversity. The Nei ’ s genetic
diversity index and Shannon’s information index of M. grisea populations from eight regions were 0 2133
and 0 3588, respectively, indicating the existence of rich genetic diversity in fungal populations from
different geographic regions. Most populations from the above eight regions were clustered into one group,
which meant that the genetic lineages of the populations from different areas were related to their
geographic distributions. Meanwhile, certain levels of genetic differentiation existed in the fungal
populations among these regions, and the genetic diversity within⁃population was higher than that among⁃
population, of which the former accounted for 59 37% of total genetic variation. Overall, populations of
rice blast fungus in southwest China were rich in genetic diversity, and included one predominant lineage
and multiple lineages that were distinctively diversified and closely associated with their geographic
distributions.
Key words: Magnaporthe grisea; genetic diversity; simple sequence repeat; genetic differentiation
由子囊菌 Magnaporthe grisea 引起的稻瘟病是
一种世界性稻作病害,在水稻整个生育期均有可能
发病,已成为水稻高产、稳产的主要障碍因素(Saleh
et al. ,2014)。 其危害程度与品种、栽培技术以及环
境条件等因素相关,流行年份一般减产 10% ~
20% ,重者减产达 40% ~50% ,甚至颗粒无收(兰波
等,2014)。 在西南地区,稻瘟病是一季稻主要流行
性病害之一,且该地区特殊的地理环境和气候条件
利于稻瘟病的流行,四川盆地中西部、贵州南部和云
南西南部等地发生率极高。 因此,加强对该区域内
稻瘟病的田间监测,了解病菌群体遗传规律对于稻
瘟病的防治意义重大(肖丹凤等,2013)。
目前,稻瘟病的防治措施主要有化学防治和培
育抗病品种 2 种方式。 化学防治虽然对该病的发生
和流行具有一定的控制效果,但对环境和人类健康
等方面带来的负面影响也不容忽视。 因此,利用品
种自身的抗性来控制该病害是目前最为经济有效的
防治方法(Silue et al. ,1992;Xue et al. ,2012)。 水
稻中虽然已有 85 个稻瘟病抗性基因被克隆或鉴定
出来,但由于稻瘟病菌生理小种组成复杂,菌株变异
频繁,在短时间内其毒性基因很快就战胜了水稻的
抗性基因,常导致新培育出的抗病品种在推广 3 ~ 5
年后逐渐丧失抗性 ( Khang et al. ,2008;Huang et
al. ,2014)。 要培育持久抗病的品种,就要加强对水
稻与稻瘟病菌互作调控机制的研究,全面准确掌握
各稻区稻瘟病菌群体结构的组成及生理小种的变化
趋势(肖丹凤等,2013;姚琳等,2014)。
研究稻瘟病菌群体结构的传统方法主要是通过
致病型鉴定来实现的。 该方法在抗病育种上具有一
定的应用价值,但由于易受环境或其它因素的影响,
其结果难以准确地反映菌株内在的变异性(Chen et
al. ,1995;雷财林等,2002)。 上个世纪 80 年代以
来,一些 DNA 指纹分析技术不断涌现,能直接在
DNA水平上检测稻瘟病菌的遗传变异。 其中,简单
重复序列(simple sequence repeat,SSR)是由 1 ~ 6 个
碱基对至少 5 次重复产生,广泛分布在一些原核和
真核生物的基因组序列中,对于基因及基因组的遗
传变异具有重要作用,因而被广泛用于研究真菌基
因定位及群体遗传多样性等领域中 ( Karaoglu et
al. ,2005;Labbé et al. ,2011;穆慧敏等,2013)。 如
Kim et al. (2000)利用 Alu⁃Inter SSR 技术分析来自
韩国的稻瘟病菌,显示菌株间具有高度的多态性;
Zheng et al. (2008)设计并筛选了 446 对 SSR 引物,
其中 313 对具有多态性,多态性高达 73 60% 。 本
研究拟采用 13 对 SSR 引物对西南地区的 221 个稻
瘟病菌进行 PCR检测,分析该地区稻瘟病菌群体遗
传结构,探究稻瘟病菌群体的遗传多样性、群体间的
亲缘关系以及群体间的遗传分化关系,以期掌握西
南地区稻瘟病菌群体的变化规律,为该地区品种的
合理布局、延长品种抗病历期提供一定的参考。
1 材料与方法
1 1 材料
供试稻瘟病样本及引物:来源于西南水稻主产
区 18 个县(市)水稻感病品种上的穗颈瘟标样,供
室内分离。 利用童建新等(2012)筛选出的 13 对
SSR 引物(KMS02、KMS20、SMS17、A5、D4、D5、G5、
FG01、FG02、FG03、MS355、MS363、MS677)对供试稻
瘟病菌基因组 DNA 进行 PCR 扩增,所有引物均由
英潍捷基(上海)贸易有限公司合成。
培养基:马铃薯葡萄糖琼脂 ( potato dextrose
agar,PDA)培养基:马铃薯 200 g、蔗糖 20 g、琼脂
15 g,定容至 1 L;PDA液体培养基:马铃薯 200 g、蔗
糖 20 g,定容至 1 L;燕麦琼脂( oat agar,MA)培养
基:燕麦片 30 g、琼脂糖 17 ~ 20 g,定容至 1 L。
试 剂: DNA 提 取 液: 100 mmol / L Tris⁃HCl
(pH 8 0)、50 mmol / L EDTA (pH 8 0)、50 mmol / L
NaCl、3% CTAB、1% PVP、0 2% ~ 1 0% β⁃巯基乙
醇;RNase 溶液: 10 mg RNase 溶于 1 mL 灭菌
ddH2O,于 - 20℃ 保存备用; DNA 上样缓冲液:
0 25%溴酚蓝、40% 蔗糖。 其它试剂均为国产分
析纯。
仪器:CX21 眉毛挑单孢显微镜,日本 Olympus
公司;Universal Hood II 凝胶成像及分析系统,美国
Bio⁃Rad公司;Veriti PCR扩增仪,美国 Thermo公司;
DHP⁃9162 电热恒温培养箱,上海智城分析仪器制造
835 植 物 保 护 学 报 43 卷
有限公司。
1 2 方法
1 2 1 稻瘟病菌菌株的分离与培养
用自来水洗净供试标样,置于漂白粉表面消毒
液中浸泡 3 min。 然后用无菌水冲净消毒液,在无菌
环境下将标样置于放有滤纸的灭菌培养皿中,再加
入适量灭菌水保湿,置于 25℃恒温培养箱内培养
24 h,标样表面产生深灰色霉层时,将病部置于显微
镜下挑取单个孢子,并迅速置入无菌 PDA斜面培养
基中,于 25℃恒温培养箱中培养 l周后,斜面长满孢
子,取滤纸片若干剪成直径 3 ~ 5 cm 长的小纸片灭
菌后放入斜面中。 2 ~ 3 d 后斜面上的滤纸片上即
长满孢子,取出滤纸片干燥,装入牛皮纸袋中置于
- 20℃低温冰箱保存。
1 2 2 菌丝体培养及病菌 DNA提取
供试菌株菌种活化后再纯化 1 次,挑取适量菌
丝接种到 PDA 液体培养基中,置于 120 r / min 摇床
上 28℃培养 3 ~ 6 d,待菌丝体有一定量后用灭菌纱
布过滤收集、烘干并保存于 - 20℃备用。 将收集的
菌丝体分装于 2 mL的 Eppendorf管中,加 2 颗 5 mm
灭菌碳钢珠后迅速加 65℃预热的 CTAB 提取液,应
用全自动样品快速研磨仪进行磨样,参照臧威等
(2007)SDS法并加以改良,使用 CTAB 法对病菌基
因组 DNA进行提取,最后用 RNase溶液处理后抽提
1 次,保存于 - 20℃冰箱备用。
1 2 3 PCR扩增条件及电泳
PCR采用 20 μL反应体系:DNA模板≤200 ng、
0 2 ~ 0 4 μmol / L 正反向引物各 1 μL、2 5 mmol / L
dNTP 0 5 μL、Taq DNA 聚合酶 0 2 μL、10 × Buffer
(含 Mg2 + )2 μL,ddH2O补足至 20 μL。 PCR反应程
序:95℃预变性 5 min;94℃变性 30 s,55 ~ 57℃ (按
特定引物设定)退火 1 min, 72℃延伸 60 ~ 90 s(依
据目的片段长度而定),共 35 个循环;最后 72℃延
伸 10 min。 所有 PCR产物于 4℃保存,点样时设置
ddH2O为阴性对照,用 1%琼脂糖凝胶电泳检测,最
后在凝胶成像系统下拍照保存。
1 2 4 稻瘟病菌群体遗传结构分析
根据 PCR 扩增条带的有无,有则赋值为“1”,无
则赋值为“0”,构建 SSR的“0 - 1”数据库;应用 DPS
7 55 数据处理系统计算遗传距离 (童建新等,
2012),以菌株 DNA条带的位置相似水平为标准,用
最长距离法进行菌株群体的聚类分析。 将菌株划分
成不同的密切相关的组,每一个组称为一个遗传宗
谱,以此对稻瘟病菌群体遗传结构进行分析(Chen
et al. ,1995;卢代华等,2005)。
1 2 5 稻瘟病菌群体遗传多样性分析
对自贡、温江、雅安、南充、梁平、永川、垫江、湄
潭菌株来源比较丰富的 8 个区域进行稻瘟病菌群体
遗传多样性分析。 利用 POPGENE 32 软件计算有效
等位基因数(Ne)、Nei’s基因多样性指数(H)、Shan⁃
non信息指数( I)、多态性位点数(NP)、多态位点百
分率(P)、群体遗传多样性均值(HT)、群体内遗传
多样性均值(Hs)、群体间遗传多样性均值(Dst)、遗
传分化系数均值(Gst)、基因流(Nm)等指标。 根据
Nei’s遗传距离,利用 MEGA 5 1 软件以 UPGMA法
分析群体间的遗传分化关系。
2 结果与分析
2 1 菌株的分离结果
西南地区 18 个县(市)所采集到的穗颈瘟标样
共分离得到 221 个单孢分离菌株。 其中四川雅安
52 株,温江 37 株,南充 33 株,自贡 6 株,宜宾、绵阳
各 4 株,泸州、内江、江油、广元各 2 株,广安、浦江、
德阳各 1 株;重庆永川 25 株,垫江 24 株,梁平 15
株,万州 2 株;贵州湄潭 8 株。 获得菌株数量最少的
市(县)仅为 1 个菌株;自贡、雅安、温江、南充、永
川、垫江、梁平、湄潭 8 个水稻主产区分离到的菌株
都在 6 株以上,表明地理区域对于分析地域性稻瘟
病菌群体遗传多样性是具有一定代表性的。
2 2 供试菌株的 PCR扩增结果分析
13 对 SSR引物对 221 个菌株基因组 DNA 进行
PCR 扩增,每对引物均只能扩增出 1 个片段大小相
同且清晰的特异性条带,集中在 250 ~ 350 bp 之间,
对照无条带产生(图 1)。 13 对 SSR 引物在 221 个
菌株中的扩增频率较大,且具有一定的差异。 引物
D5 的扩增效率为 100% ,仅引物 MS355 扩增的条带
数较少,扩增效率为 55 66% ,说明这些菌株中的
DNA基因组成相似,亲缘关系较近(表 1)。
2 3 西南地区稻瘟病菌群体遗传结构分析
2 3 1 稻瘟病菌群体遗传宗谱划分
聚类分析结果显示,221 个菌株在 0 16 相异水
平上可划分为 13 个遗传宗谱(表 2)。 宗谱 SCL01
包含 205 个菌株,占总菌株数的 92 76% ,为优势宗
谱;宗谱 SCL02 ~ SCL13 包含菌株数较少,为劣势宗
谱。 其中,宗谱 SCL08 只含 3 个菌株,占总菌株数
的 1 36% ;宗谱 SCL06 和 SCL09 只含 2 个菌株,分
别占总菌株数的 0 90% ;其余 9 个劣势宗谱都只含
1 个菌株。 劣势宗谱相对于优势宗谱具有明显的特
9354 期 颜学海等: 西南地区稻瘟病菌群体遗传多样性分析
图 1 引物 KMS20、D5、MS355、MS677 对部分稻瘟病菌
菌株 DNA的扩增结果
Fig. 1 Amplification of DNA markers of Magnaporthe grisea
by primer KMS20, D5, MS355 and MS677
M: DNA ladder; CK: 阴性对照; 1 ~ 23: 稻瘟病菌
DNA样品。 M: DNA ladder; CK: negative control; 1 -
23: DNA samples of the blast fungus isolates.
异性和多样性。 总体上西南地区优势菌株亲缘关系
较近,劣势菌株群体遗传结构复杂多变,遗传信息丰
富多样。
2 3 2 不同区域稻瘟病菌群体遗传结构
结合菌株来源以及遗传宗谱分析,发现不同来源
的菌株大部分集中在优势宗谱 SCL01上,这些菌株亲
缘关系较近,在遗传结构上比较稳定;而劣势宗谱菌
株在遗传结构上复杂多样,其分布区域较为广泛。 不
同来源的劣势菌株可归于同一特异性宗谱,如 C3⁃2
和 Y25⁃1 分别来自于自贡和内江,却同归宗谱
SCL09;相同来源的劣势菌株可归于不同宗谱,如 B2⁃
1和 B2⁃2 均来自自贡,却分别归于 SCL02 和 SCL04
不同的宗谱;来自自贡(B2⁃1、B2⁃2、C3⁃1)、广元(U47⁃
2)、内江(Y25⁃2)、广安(S19⁃2)、雅安(H8⁃1、H8⁃2)、
重庆永川(N14)6个区域的 9个菌株均单独构成一个
宗谱,在遗传结构上与其它菌株差异极大(表 2)。
表 1 SSR引物在稻瘟病菌菌株之间的扩增情况
Table 1 The amplified condition of different SSR primer among 221 isolates
SSR引物
SSR primer KMS02 KMS20 SMS17 A5 D4 D5 G5 FG01 FG02 FG03 MS355 MS363 MS677
条带数量
No. of bands
210 208 215 208 211 221 214 210 207 207 123 214 218
扩增频率 (%)
Amplification
efficiency
95 02 94 12 97 29 94 12 95 48 100 00 96 83 95 02 93 67 93 67 55 66 96 83 98 64
2 4 西南地区稻瘟病菌群体遗传多样性分析
2 4 1 稻瘟病菌群体遗传多样性水平
西南地区菌株来源丰富的 8 个区域的稻瘟病菌
群体遗传多样性比较丰富(表 3)。 在群体平均水平
上,有效等位基因数目(Ne)为 1 2997,Nei’s基因多
样性指数(H)为 0 2133,Shannon 信息指数( I)为
0 3588,多态性位点数(NP)为 13 个,多态位点百分
率(P)为 100% 。 不同区域之间,各群体的遗传多样
性水平具有一定差异。 来自自贡的群体具有较高的
遗传多样性(H = 0 3421,I = 0 5002),其次是南充、
永川、雅安相对较高,而温江和垫江相对较低,梁平
和湄潭最低。
2 4 2 稻瘟病菌群体遗传分化
遗传参数分析结果显示,西南地区稻瘟病菌群
体存在一定的遗传分化。 来自 8 个菌源丰富区域的
稻瘟病菌群体遗传多样性(HT)均值为 0 2518,群
体内遗传多样性(Hs)均值为 0 1495,群体间遗传多
样性(Dst)均值为 0 1023,群体内遗传多样性大于
群体间遗传多样性。 遗传分化系数(Gst)均值为
0 4063,表明西南地区稻瘟病菌总遗传变异的
40 63%存在于群体间,59 37%存在于群体内。 基
因流(Nm)值为 0 7307,说明西南地区稻瘟病菌群
体间基因流动性较小。
2 5 西南地区稻瘟病菌群体间的聚类分析
在遗传距离为 0 20 水平上,8 个菌源丰富区域
的稻瘟病菌种群可分为 2 个类群,其中来自自贡的
种群单独构成一个类群,其余地区的 7 个种群构成
另一个类群(图 2)。 表明来自于自贡的菌株与其余
7 个区域的菌株在遗传结构上差异较大,但总体上
西南地区稻瘟病菌种群大都聚为一类,亲缘关系较
近,反映出稻瘟病菌种群遗传谱系与地理区域分布
呈现一定相关性。
045 植 物 保 护 学 报 43 卷
表 2 在 0 16 相异水平上西南地区稻瘟病菌菌株的遗传宗谱
Table 2 Genetic lineages of Magnaporthe grisea isolates at 0 16 dissimilar levels
宗谱
Lineage 菌株 Isolate
菌株数
No. of isolates
比例 (% )
Percentage
SCL01 V22⁃1、E5、 Z52⁃3、 F6、 U47⁃1、 WJ⁃1、 WJ⁃2、 WJ⁃4、 WJ⁃5、 WJ⁃6、 WJ⁃7、 WJ⁃8、 WJ⁃9、
WJ⁃11、WJ⁃14、WJ⁃15、WJ⁃16、WJ⁃17、WJ⁃19、WJ⁃20、WJ⁃21、WJ⁃22、WJ⁃23、WJ⁃24、
WJ⁃25、WJ⁃26、WJ⁃27、WJ⁃28、WJ⁃29、WJ⁃30、WJ⁃31、WJ⁃32、WJ⁃33、WJ⁃34、WJ⁃36、
WJ⁃38、WJ⁃39、62⁃2⁃2、91⁃13⁃2、97⁃51⁃1、NC⁃6、LP⁃1、LP⁃2、LP⁃3、 LP⁃4、 LP⁃5、 LP⁃6、
LP⁃7、LP⁃8、LP⁃9、LP⁃11、LP⁃12、LP⁃14、LP⁃16、LP⁃18、LP⁃19、YC⁃2、YC⁃3、YC⁃4、YC⁃
5、YC⁃7、YC⁃8、YC⁃9、YC⁃22、YC⁃25、 YC⁃26、 YC⁃27、 YC⁃28、 YC⁃29、 YC⁃30、 YC⁃31、
YC⁃32、YC⁃33、YC⁃34、YC⁃35、YC⁃36、YC⁃39、DJ⁃27、P42⁃1、P42⁃2;P16、X50⁃1、X50⁃2、
Z52⁃1、Z52⁃2、A1⁃2、F32⁃1、F32⁃2、I35⁃1、Y51⁃1、C29⁃1、C29⁃2、WJ⁃3、8、12、14、19、25、
29、45、21⁃1⁃3、44⁃2⁃3、95⁃82⁃1、62⁃1⁃2、91⁃9⁃2、97⁃28⁃1、97⁃41⁃1、97⁃53⁃1、95⁃83⁃1、
D56⁃1、 D56⁃2、 E57⁃1、 E57⁃2、 LJ84⁃121、 lJ86⁃12、 LJ94⁃5、 LJ95⁃1、 LJ95⁃2、 LJ96⁃2、
LJ96⁃3、LJ98⁃2、LJ98⁃4、LJ99⁃2、LJ99⁃7、LJ100⁃5、LJ101⁃5、LJ104⁃8、LJ104⁃9、LJ105⁃5、
LJ106⁃6、LJ106⁃12、LJ107⁃8、LJ107⁃11、115⁃6、115⁃10、116⁃1、117⁃12、G33⁃1、G33⁃2、
NC⁃1、NC⁃2、NC⁃3、NC⁃4、NC⁃7、NC⁃9、NC⁃10、NC⁃11、NC⁃12、NC⁃13、NC⁃14、NC⁃15、
NC⁃16、NC⁃18、NC⁃22、NC⁃24、NC⁃25、NC⁃26、NC⁃27、NC⁃28、NC⁃29、NC⁃30、NC⁃31、
NC⁃32、NC⁃33、NC⁃34、DJ⁃1、DJ⁃2、DJ⁃3、DJ⁃4、DJ⁃5、DJ⁃6、DJ⁃7、DJ⁃8、DJ⁃9、DJ⁃10、
DJ⁃12、DJ⁃13、DJ⁃14、DJ⁃15、DJ⁃16、DJ⁃17、DJ⁃18、DJ⁃19、DJ⁃20、DJ⁃22、DJ⁃23、DJ⁃24、
DJ⁃26、 F58⁃1、 F58⁃2、 H60⁃1、 H60⁃2、 H60⁃3、 I61⁃1、 I61⁃2、 I61⁃4; WJ⁃10、 WJ⁃13;
97⁃63⁃2、LJ109⁃3;YC⁃23;LJ100⁃1;NC⁃5;NC⁃36;YC⁃10
205 92 76
SCL02 B2⁃1 1 0 45
SCL03 H8⁃1 1 0 45
SCL04 B2⁃2 1 0 45
SCL05 U47⁃2 1 0 45
SCL06 H34⁃1、H34⁃2 2 0 90
SCL07 C3⁃1 1 0 45
SCL08 V22⁃2、A27;YC⁃6 3 1 36
SCL09 C3⁃2;Y25⁃1 2 0 90
SCL10 H8⁃2 1 0 45
SCL11 N14 1 0 45
SCL12 Y25⁃2 1 0 45
SCL13 S19⁃2 1 0 45
每组划线部分表示带型完全相同的菌株。 _: Isolates with the similar bands.
表 3 西南地区 8 个稻瘟病菌种群的遗传多样性
Table 3 Genetic diversity within eight populations of Magnaporthe grisea in southwest region
群体
Population
等位基因
观察数
Na
有效等位
基因数
Ne
Nei′s基因
多样性指数
H
Shannon信息
指数
I
多态位
点数
NP
多态位点
百分率
P (% )
自贡 Zigong 1 8462 1 6014 0 3421 0 5002 11 84 62
温江 Wenjiang 1 1538 1 0493 0 0336 0 0550 2 15 38
雅安 Ya’an 1 6923 1 3134 0 2111 0 3325 9 69 23
南充 Nanchong 1 8462 1 5062 0 3153 0 4732 11 84 62
梁平 Liangping 1 0000 1 0000 0 0000 0 0000 0 0 00
永川 Yongchuan 1 8462 1 4141 0 2690 0 5145 11 84 62
垫江 Dianjiang 1 0769 1 0370 0 0250 0 0389 1 7 69
湄潭 Meitan 1 0000 1 0000 0 0000 0 0000 0 0 00
群体平均水平
Population average level
2 0000 1 2997 0 2133 0 3588 13 100 00
Na: Observed number of alleles; Ne: effective number of alleles; H: Nei’ s gene diversity index; I: Shannon’s information in⁃
dex; NP: number of polymorphic loci; P: percentage of polymorphic loci.
1454 期 颜学海等: 西南地区稻瘟病菌群体遗传多样性分析
图 2 西南地区 8 个稻瘟病菌群体间的 UPGMA聚类图
Fig. 2 UPGMA dendrogram among eight populations of
Magnaporthe grisea
3 讨论
本研究采用 13 对 SSR 引物探究西南地区 221
个稻瘟病菌的群体遗传结构,结果表明 13 对引物均
能扩增出一条大小相同且清晰的条带,多态位点百
分率高达 100% ,说明选用的引物具有较高的多态
性,可用于稻瘟病菌群体遗传分析。 聚类分析表明
在 0 16 相异水平上 221 个菌株可划分为 13 个遗传
宗谱,大部分菌株都集中在优势宗谱 SCL01 中,表
明西南地区稻瘟病菌在遗传结构上亲缘关系较近,
显示出极为突出的优势宗谱;12 个劣势宗谱均为小
宗谱,其中包含菌株数最多的宗谱 SCL08 只含有 3
个菌株,且 1 个菌株即成 1 个宗谱的出现了 9 个。
来自四川自贡的 6 个菌株即构成了 6 个小宗谱,其
中 3 个菌株分别单独构成劣势宗谱 SCL02、SCL04
和 SCL07,说明自贡的菌株在遗传结构上发生了极
大的变异。 据四川农村信息网显示自贡 2014 年稻
瘟病受灾面积已超 133 3 hm2,这可能与自贡特殊
的稻瘟病菌群体遗传结构相关。 童建新等(2012)
利用 13 对 SSR引物将来自湖南 19 个县(市)的 169
个稻瘟病单孢菌株在 0 80 相似水平上划分为 8 个
遗传宗谱,包含 1 个优势宗谱,菌株数占总菌株数的
66 86% ;李亚等(2007)利用 8 对 SSR 引物将来自
湖南的 230 个稻瘟病菌菌株在 0 23 相异水平上划
分为 7 个遗传宗谱,包含 3 个优势宗谱。 从优势宗
谱的个数及其所占比例来看,西南地区稻瘟病菌的
群体遗传结构较湖南的更具明显的优势宗谱,同时
还存在着许多特异性的小宗谱,层次比较丰富,这可
能与西南地区适温、高湿、寡照的气象条件、复杂的
生态地理环境及寄主多样化等因素有关。
生物群体的遗传多样性是评价生物资源状况的
重要依据之一,Nei’s 基因多样性指数(H)和 Shan⁃
non 信息指数( I)是衡量生物遗传多样性的重要参
数(郭宝英等,2011)。 本研究中,西南地区菌源丰
富的 8 个区域稻瘟病菌群体遗传多样性水平较高
(H = 0 2133,I = 0 3588),且群体间的遗传多样性
水平存在差异。 来自于自贡的菌株在群体水平上基
因多样性指数和 Shannon 信息指数最高,说明自贡
的病菌群体发生变异的潜力最大,其次是南充、永
川、雅安相对较高,应加强对这些区域稻瘟病菌群体
的监测,掌握其动态变化规律,为品种科学布局、有
效防止稻瘟病流行提供更充分的依据。
在群体遗传分化水平上,西南地区菌源丰富的
8 个区域稻瘟病菌群体内多样性(Hs = 0 1495)大于
群体间多样性(Dst = 0 1023)。 Wright(1931)提出
群体间遗传分化系数在 0 05 ~ 0 15 之间表示遗传
分化程度居于中等水平;当群体间基因流大于 1 时,
群体间就存在一定的基因流动,能发挥匀质化作用。
本研究中这 8 个稻瘟病菌群体间的遗传分化系数均
值为 0 4063,说明 8 个区域稻瘟病菌不同群体间存
在较大的遗传分化,总遗传变异的 59 37%存在于
群体内,进一步表明群体内变异和群体间变异均是
西南地区稻瘟病菌遗传变异的来源。 不同群体间的
基因流为 0 7307,说明 8 个区域稻瘟病菌群体间基
因交流较少,可能与西南地区各区域病菌群体的特
殊地理位置有关。
本研究应用 SSR 标记对西南地区稻瘟病菌的
群体遗传结构进行了分析,并应用软件对 8 个菌源
丰富区域的稻瘟病菌群体遗传参数进行了分析,可
以为抗病育种和品种科学布局提供一定的参考。 由
于许多区域菌株数量有限,对西南地区稻瘟病菌群
体遗传结构及其多样性分析还不够系统和全面,在
后续试验中应加强对西南地区稻瘟病易发区进行菌
株的收集、保存,扩大群体范围,以获得更为全面的
分析结果。
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(责任编辑:李美娟)
3454 期 颜学海等: 西南地区稻瘟病菌群体遗传多样性分析