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Population genetic structure of Colletotrichum gloeosporioides causing anthracnose of Camellia oleifera in China

引起油茶炭疽病胶孢炭疽菌种群遗传结构研究



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(6): 620 ̄628(2014)
收稿日期: 2013 ̄06 ̄19ꎻ 修回日期: 2014 ̄08 ̄26
基金项目: 国家自然科学基金项目(31100479)
通讯作者: 周国英ꎬ教授ꎬ主要从事森林保护研究ꎻE ̄mail:csuftlihe@163.com
第一作者: 李河ꎬ男ꎬ湖南永州人ꎬ讲师ꎬ主要从事森林保护研究ꎻE ̄mail: lihe@csuft.edu.cnꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2014.06.008
引起油茶炭疽病胶孢炭疽菌种群遗传结构研究
李 河1ꎬ 朱丹雪2ꎬ 徐建平1ꎬ 周国英1∗ꎬ 胡 茉1ꎬ 田 丰1
( 1经济林培育与保护教育部重点实验室ꎬ中南林业科技大学ꎬ长沙 410004ꎻ 2中南林业科技大学生命科学与技术学院ꎬ长沙 410004)
摘要:胶孢炭疽菌是引起油茶炭疽病的主要病原之一ꎮ 目前对于该病原菌种群的遗传结构尚未见报道ꎮ 研究病菌种群的
遗传结构对制定科学的防治方法具有重要意义ꎮ 本研究比较中国 6个省 12个不同地区的 126个胶孢炭疽菌的 ITS序列的
差异ꎬ以期研究各不同群体的单倍体型多样性ꎬ不同地区群体之间的遗传关系ꎬ以及遗传距离与地理距离的线性关系ꎮ 遗
传分析发现ꎬ得到的 126个胶孢炭疽菌样品 ITS 序列可定义为 27 种单倍体型ꎮ 27 种单倍体型中ꎬ一个主要的单倍体型
(Haplotype12)含有 78个样品ꎬ且基本上每个样品采集地都有分布ꎮ 遗传分化指数(Fst)表明病菌不同地理种群间的遗传
分化较大ꎮ AMOVA分析显示ꎬ种群间的遗传变异占总变异的 6%ꎬ种群内部变异占总变异的 94%ꎮ Mantel 测试显示地理
距离与遗传距离没有显著的线性关系ꎮ 对所有地理种群病原菌 ITS 序列的核苷酸不配对进行分析ꎬ发现油茶炭疽病菌未
经历过大规模的种群扩张过程ꎮ 系统发育分析表明ꎬ来自不同地区的油茶炭疽病菌散乱的分布在系统树中ꎮ 研究结果表
明油茶炭疽病菌种群具有丰富的遗传多样性ꎮ
关键词:油茶炭疽病菌ꎻ 遗传多样性ꎻ ITS-5.8S序列ꎻ 遗传分化
Population genetic structure of Colletotrichum gloeosporioides causing anthracnose
of Camellia oleifera in China   LI He1ꎬ ZHU Dan ̄xue2ꎬ XU Jian ̄ping1ꎬ ZHOU Guo ̄ying1ꎬ HU
Mo1ꎬ TIAN Feng1   ( 1The Key Laboratory for Non ̄wood Forest Cultivation and Conservation of Ministry of Educationꎬ Cen ̄
tral South University of Forestry and Technologyꎬ Changsha 410004ꎬ Chinaꎻ 2 College of Life Science and Technologyꎬ Central
South University of Forestry and Technologyꎬ Changsha 410004ꎬ China)
Abstract: Anthracnose of Camellia oleifera is one of the most devastating diseases caused by Colletotrichum
gloesporioides in China. Genetic structure of C. gloesporioides population is poorly understood. Studying the
genetic structure of the population will help us to understand the evolution of the pathogenꎬ and to design better
strategies to control the disease. In this studyꎬ ITS ̄5.8S rDNA sequencing was used to analyze the genetic
structure and genetic diversity of C. gloesporioides populations consisting of 126 strains isolated from 12 sites.
Our genetic analysis identified a total of 27 ITS haplotypesꎬ among which the major haplotype (Haplotype12)
distributed in 78 specimens from almost all of the 12 sites. The genetic differentiation indexꎬ Fstꎬ revealed sig ̄
nificant genetic differentiation among C.gloesporioides populations obtained from different geographical loca ̄
tions. AMOVA test showed that the levels of genetic differentiation were 6% and 94% among and within local
populationsꎬrespectively. The Mantel test showed that the genetic distance was not linear  ̄correlated with geo ̄
graphical distance. Mismatch distribution analysis suggested there is no population expansion for C. gloespo ̄
rioides. The results showed that C. gloesporioides natural population had rich genetic diversity.
Key words: Colletotrichum gloeosporioidesꎻ genetic diversityꎻ ITS ̄5.8S sequenceꎻ genetic divergence
中图分类号: S432.44          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2014)06 ̄0620 ̄09
 
  6期 李 河ꎬ等:引起油茶炭疽病胶孢炭疽菌种群遗传结构研究
    胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)
是引起油茶炭疽病的主要病原之一ꎮ 油茶炭疽病
广泛分布于我国的南方各省ꎬ引起的落果率通常在
20 % 左右ꎬ有时高达 40 % 以上[1~3]ꎮ 目前ꎬ对油
茶炭疽病生物学、生态学和流行学研究不够全面是
制约油茶炭疽病防治的一个重要原因ꎮ 即便已经
确定的同一种病原ꎬ其基因型(genotype)也可能不
一样ꎮ 不同基因型的同一种病原对同(不同)种化
学农药或生物控制因子的适应性也不同[4]ꎮ 因
此ꎬ研究分析油茶炭疽病菌种群分子遗传结构对控
制油茶炭疽病具有重要意义ꎮ
    ITS( internal transcribed spacer)(包括 5.8S)区
是介于 18S 和 26S 之间的非编码转录间隔区ꎬ承
受的选择压力较小ꎬ进化速率快ꎬ能提供比较丰富
的核苷酸变异位点和信息位点ꎬ且由于协同进化使
得这个片段在不同的重复单元之间十分一致ꎬ近年
来被广泛地应用于解决较低分类单元层次上的真
菌系统发育问题[5~6]ꎮ ITS 序列能反映出属间、种
间以及菌株间的碱基对差异ꎬ此外 ITS 序列片段大
小适中ꎬ易于测序和分析ꎬ是目前广泛用于探讨真
菌种间变异和种内变异以及近缘属间系统关系的
重要分子标记ꎮ 国内部分学者通过分析 ITS 基因
序列ꎬ研究了中国南方地区松乳菇、中国西南地区
松口蘑以及湖南地区橙黄乳菇的遗传多样性和遗
传结构ꎬ研究结果表明这些物种在相应的地区具有
丰富的遗传多样性ꎬ遗传结构复杂ꎬ这说明 ITS 基
因序列可用于研究真菌种内遗传多样性和群体遗
传结构[7~9]ꎮ
    我们将用油茶炭疽病原菌的 ITS ̄5.8S 区序列
来分析以下五个方面的问题:第一ꎬ来自同一个地
区的油茶炭疽病原菌种群的个体间存在的变异ꎻ第
二ꎬITS 单倍型在不同地区中的分布规律ꎻ第三ꎬ油
茶炭疽病原菌不同的地理种群间是否具有显著的
遗传分化? 如果有ꎬ遗传分化的水平与地理距离是
否存在明确的关系ꎻ第四ꎬ油茶炭疽病原菌种群是
否经历过种群扩张ꎻ第五ꎬ在系统分析中ꎬ当与相近
种进行比较时ꎬ来自不同地区的所有油茶炭疽病原
菌样品是否会紧密地聚为一支ꎮ
1  材料与方法
1.1  样品来源
    经形态和分子鉴定ꎬ确定为油茶炭疽病原菌
———胶孢炭疽菌的 126 个菌株来自 12 个地区:湖
南马家河(15 个)、湖南攸县(9 个)、湖南常德(12
个)、湖南天际岭(16 个)、湖南浏阳(17 个)、湖南
怀化(13 个)、湖北随州(13 个)、海南五指山(7
个)、福建龙岩(10个)、广西南宁(4个)、江西长埠
(5个)、江西观上(5 个)ꎮ 样品采集地点、经纬度
等相关信息见表 1ꎮ
Table 1  Data of sample collected
Site Latitude Longitude Code Number of specimens Collection date
MajiaheꎬHunanꎬChina 27.49 113.02 HNMJH 15 2012.05
YouxianꎬHunanꎬChina 27.01 113.32 HNYX 9 2012.06
ChangdeꎬHunanꎬChina 29.02 111.51 HNCD 12 2012.07
TianjilingꎬHunanꎬChina 28.06 113.02 HNTJL 16 2012.05
LiuyangꎬHunanꎬChina 28.21 113.26 HNLY 17 2012.04
HuaihuaꎬHunanꎬChina 27.52 109.95 HNHH 13 2012.08
SuizhouꎬHubeiꎬChina 31.76 113.26 HBSZ 13 2012.07
WuzhishanꎬHainanꎬChina 18.78 109.52 HNWZS 7 2012.08
LongyanꎬFujianꎬChina 25.19 117.18 FJLY 10 2012.08
NangningꎬGuangxiꎬChina 22.55 108.21 GXNN 4 2012.08
ChangbuꎬJiangxiꎬChina 27.33 114.37 JXCB 5 2012.09
GuanshangꎬJiangxiꎬChina 28.00 115.39 JXGS 5 2012.09
126
 
植物病理学报 44卷
1.2  样品 DNA 提取
    油茶炭疽病原菌 DNA提取参照 CTAB 法[10]ꎮ
1.3  PCR 扩增
    PCR 反应引物[11]:采用 ITS 序列通用引物
( ITS4: 5′ ̄TCCTCCGCTTATTGATATGC ̄3′ꎻ ITS5:
5′ ̄GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG ̄3′)ꎮ
    PCR 反应体系(25 μL):10×缓冲液 2.5 μLꎬ
dNTP(各 2.5 mmol􀅰L-1)1 μLꎬ引物各 1 μLꎬTaq
酶(5 U􀅰μL-1)0.25 μLꎬ模板 DNA 1 μLꎬddH2O
18.25 μLꎮ PCR 反应条件:95℃变性 5 minꎻ95℃
变性 30 sꎬ56℃ 退火 30 sꎬ72℃ 延伸 1 minꎬ共 36
个循环ꎻ72℃ 延伸 10 minꎻ4℃ 保存ꎮ
1.4  测序
    PCR 产物分别用正反向引物进行双向测序ꎬ
以保证测序的准确率ꎮ 测序委托上海铂尚生物科
技科技有限公司完成ꎮ
1.5  数据分析
    采用 BioEdit 软件[12]对 DNA 序列进行比对
和编辑ꎬ同时辅以手工矫正ꎮ 用 Mega 5.0[13]软件
统计碱基组成、变异位点数等序列特征ꎮ
    使用 GenALEx6[14]分析各不同地区油茶炭疽
病菌群体的 ITS 单倍型ꎬ研究:(1)各不同群体的
单倍型多样性ꎻ(2)不同地区群体之间的遗传关
系ꎻ(3)遗传分化与地理隔离的关系ꎮ 其中ꎬ每个
单独的群体及群体间的单倍型多样性和群体遗传
分化 FST值分开计算ꎮ 遗传分化与地理距离的关
系使用 Mantel 检验法分析[15]ꎮ 地理群体间的距
离使用经纬度与坐标共同表示ꎮ 最后ꎬ分子变异分
析(analysis of molecular varianceꎬAMOVA)用于估
算地理隔离对病菌 ITS 单倍型分布的相对影
响[16]ꎮ 用 DnaSP 5.0 软件[17]统计 ITS 序列的核
苷酸多样性(nucelotide diversityꎬ Pi)和群体间遗
传分化指数( fixation indexꎬ Fst)ꎻ根据 ITS 序列的
单倍型频率和核苷酸差异ꎬ用 TCS1.21 软件[18]构
建单倍型的网状亲缘关系图ꎮ 采用 DnaSP5.0 软
件对所有地理种群序列的单倍型错配进行分析ꎮ
    第二种类型的分析中ꎬ每个 ITS 单倍型序列
都用于从 GenBank 中搜索近缘的序列ꎮ 然后用
ClustalW 软件[19]对我们的序列及搜索得到的序列
进行排列ꎬ手工适当校正后用 Mega 5.0 软件进行
分析ꎮ 使用 Kimura 双参数模型ꎬ排列中产生的空
位(gap)被处理为缺失(missing)构建分子系统发
育树(N ̄J tree)ꎬ利用自展法(Bootstrapꎬ1 000 次重
复)检验各分支的置信度[20]ꎮ
2  结果与分析
2.1  ITS 序列多态性和单倍型多样性
    油茶炭疽病原菌 126 个样品的 ITS ̄5. 8S
rDNA核苷酸序列、采集地和其它相关信息见表 1ꎮ
对所有序列进行核苷酸组成分析ꎬ碱基 A、T、G、C
的平均含量分别为 23. 5%ꎬ 24. 9%、 24. 2% 和
27.4%ꎬA+T 含量为 48.4%ꎬG+C 含量为 51.6%ꎮ
共发现多态性位点 21 个ꎬ其中简约信息位点 14
个ꎬ单碱基变异位点 7个ꎻ转换与颠换比值(Ts / Tv)
为 4.4ꎬ表明油茶炭疽病原菌 ITS ̄5.8S rDNA基因序
列未达到突变饱和状态ꎬ适合遗传变异分析[21]ꎮ
    油茶炭疽病原菌 ITS ̄5.8S rDNA 基因序列共
有 21个多态性位点ꎬ推导出 27 种单倍型( haplo ̄
type)ꎮ 单倍型分布及其它遗传多样性信息见表 2ꎮ
在 27种单倍型中ꎬ一个主要单倍型(Haplotype12)
包含了大部分样品ꎬ共 78个样品ꎬ占总样品数量的
62%ꎬ而且分布广泛ꎬ每一个地理种群中均含有该
单倍型ꎬ说明种群间存在基因交流ꎮ 湖南天际岭样
品包含单倍体型最多ꎬ共有 8 种单倍体型ꎻ湖南马
家河和湖南常德单倍型次之ꎬ各有 7 种单倍体型ꎻ
福建龙岩和湖南浏阳各有 5 种单倍体型ꎻ江西长
埠、海南五指山、广西南宁、江西观上 4个地理种群
单倍体型数量最少ꎬ分别只有 2种单倍体型ꎮ 大部
分地理种群都有自己独特的单倍体型ꎬ说明各地区
的病原菌存在遗传分化现象ꎮ
    油茶炭疽病菌各地理种群的单倍型多样性在
0.245~0.806之间(表 2)ꎬ其中湖南常德种群的单
倍型多样性最高为 0.806ꎻ湖南天际岭种群的单倍
型多样性次之ꎬ为 0.758ꎻ海南五指山种群单倍型多
样性最低ꎬ为 0.245ꎻ各地区种群具有较高的单倍型
多样性ꎬ这可能与样品采集地的地理环境及气候条
件有关ꎮ 油茶炭疽病菌种群 ITS 区核苷酸多态性
(Pi)处于较高的水平ꎮ 除了湖南攸县种群 ITS 区
核苷酸多态性为 0ꎬ海南五指山、广西南宁种群的
Pi 分别 0.000 74和 0.000 53外ꎬ其它 9个地理种群
的 ITS区核苷酸多态性(Pi)在 0.001 24 ~ 0.005 21
之间(表 2)ꎮ
226
 
  6期 李 河ꎬ等:引起油茶炭疽病胶孢炭疽菌种群遗传结构研究
Table 2  Genetic diversity of samples of Colletotrichum gloeosporioides
Sites
Number of
specimens
Haplotype(number)
Haplotype
diversity(h)
Nucleotide
diversity(pi)
ChangbuꎬJiangxi(JXCB) 5 12(4)ꎻ 11(1) 0.320 0.003 72
WuzhishanꎬHainan(HNWZS) 7 12(6)ꎻ16(1) 0.245 0.000 74
NangningꎬGuangxi(GXNN) 4 12(2)ꎻ7(2) 0.500 0.000 53
LongyanꎬFujian(FJLY) 10 12(6)ꎻ11(1)ꎻ13(1)ꎻ14(1)ꎻ18(1) 0.600 0.001 12
HuaihuaꎬHunan(HNHH) 13 12(10)ꎻ22(1)ꎻ4(1)ꎻ6(1) 0.391 0.001 96
LiuyangꎬHunan(HNLY) 17 12(13)ꎻ7(1)ꎻ15(1)ꎻ4(1)ꎻ10(1) 0.401 0.001 45
SuizhouꎬHubei(HBSZ) 13 12(8)ꎻ23(1)ꎻ24(4) 0.521 0.001 24
ChangdeꎬHunan(HNCD) 12 12(2)ꎻ1(1)ꎻ3(4)ꎻ6(2)ꎻ27(1)ꎻ21(1)ꎻ19(1) 0.806 0.005 90
MajiaheꎬHunan(HNMJH) 15 12(9)ꎻ7(1)ꎻ26(1)ꎻ4(1)ꎻ5(1)ꎻ15(1)ꎻ19(1) 0.613 0.003 30
TianjilingꎬHunan(HNTJL) 16 12(7)ꎻ4(2)ꎻ7(2)ꎻ8(1)ꎻ9(1)ꎻ20(1)ꎻ25(1)ꎻ27(1) 0.758 0.003 85
GuanshangꎬJiangxi(JXGS) 5 12(4)ꎻ2(1) 0.320 0.005 21
YouxianꎬHunan(HNYX) 9 12(7)ꎻ15(1)ꎻ17(1) 0.370 0.000 00
2.2  单倍型网络分析
    利用 TCS软件绘制单倍型网络结构图见图 1ꎬ
从图中可以看出病原菌产生了较大的遗传分化ꎬ各
单倍体型并没有依采样地点形成各自的分支ꎬ而是
呈现非典型星状的发散图ꎮ 单倍型 H12 处于辐射
中心ꎬ为原始单倍型ꎬ其他单倍型都是在此单倍型
基础上经过一次或数次变异而产生ꎻ单倍型 H7、
H15通过逐步变异ꎬ并得到固定ꎬ逐步形成亚中心ꎮ
2.3  遗传分化分析
    ITS ̄5.8S序列数据的 AMOVA分析结果见表 3ꎮ
Fig. 1  Parsimony network of haplotypes of Colletotrichum gloeosporioides
Note: Each mutation is shown as a line between every two haplotypes. Small dots represent unsampled haplotypes.
326
 
植物病理学报 44卷
Table 3  Summary of AMOVA tests within and among populations
of Colletotrichum gloeosporioides
Source df SS MS Est. Var.% Stat Value Prob
Among Pops 11 5.347 0.486 0.019 6%
Within Pops 114 32.954 0.289 0.289 94% PhiPT 0.062 0.010
Total 125 38.302 0.775 0.308
由表 3可知ꎬ油茶炭疽病菌种群变异主要发生在不
同地理种群内ꎬ占总变异的 94%ꎻ而群体间的遗传
差异较小ꎬ仅占总变异的 6%ꎬ说明病菌群体间基
因交流频繁ꎮ 种群内的变异显著大于 0ꎬ表明油茶
炭疽病菌自然地理种群内的遗传变异显著(P <
0.05)ꎮ 说明油茶炭疽病菌群体产生了分化ꎬ这和
单倍型的简约网络图分析结果一致ꎮ
    油茶炭疽病菌不同地理种群间遗传分化 Fst
值见表 4ꎮ 根据 Wright(1978)提出遗传分化指数
(Fst)介于 0 ~ 0.05 之间的种群遗传分化很弱ꎬ可
不考虑群体间遗传分化ꎻFst 值介于 0.05 ~ 0.15 之
间ꎬ群体间存在中等程度遗传分化ꎻFst值介于 0.15
~0.25 之间ꎬ群体间遗传分化较大ꎻFst 值大于
0.25ꎬ表明群体间遗传分化极大[22]ꎮ 从表 4 中我
们可以看出ꎬ湖南马家河 (HHMJH)、广西南宁
(GXNN)、江西观上(JXGS) 3 个地里种群相互之
间的遗传分化值为负值ꎻ湖南浏阳(HNLY)和江西
观上(JXGS) 、广西南宁(GXNN)和湖南天际岭
(HNTJL)、湖南马家河(HHMJH)和湖南天际岭
(HNTJL)、湖南马家河 (HHMJH) 和湖南浏阳
(HNLY)地理种群之间的遗传分化值为负值ꎮ 江
西观上 ( JXGS)、江西长埠 ( JXCB)、福建龙岩
(FJLY)、海 南 五 指 山 ( HNWZS )、 湖 南 怀 化
(HNHH)、湖南攸县(HNYX)和湖南浏阳(HNLY)
7个地理种群相互之间的遗传分化值都小于 0.05ꎻ
湖南怀化(HNHH)和湖南天际岭(HNTJL)种群、
湖南天际岭(HNTJL)和江西观上( JXGS) 种群之
间的遗传分化值都小于 0.05ꎮ 说明这些种群间遗
传分化极弱ꎬ基因交流极度频繁ꎮ
    广西南宁(GXNN)与江西长埠( JXCB)、福建
龙岩 ( FJLY)、湖北随州 (HBSZ)、海南五指山
(HNWZS)、湖南攸县(HNYX)之间遗传分化极
大ꎬ遗传分化值在 0.277 78~0.333 33之间ꎻ江西长
埠 ( JXCB )与湖南常德 ( HNCD ) 、湖南天际岭
Table 4  Pairwise Fst values between geographical populations of Colletotrichum gloeosporioides
GXNN JXCB HNWZS FJLY HNHH HNLY HBSZ HNCD HNMJH HNTJL JXGS HNYX
GXNN
JXCB 0.294 12
HNWZS 0.304 35 0.000 00
FJLY 0.277 78 0.086 96 0.000 00
HNHH 0.118 52 0.017 36 0.018 82 0.015 29
HNLY 0.108 49 0.036 06 0.039 77 0.030 99 -0.053 60
HBSZ 0.320 26 0.193 80 0.212 12 0.168 35 0.141 03 0.172 06
HNCD 0.088 24 0.272 11 0.278 61 0.261 44 0.149 87 0.193 39 0.293 14
HNMJH -0.067 39 0.142 86 0.149 61 0.132 40 0.006 45 -0.000 71 0.202 30 0.11994
HNTJL -0.141 52 0.300 24 0.310 30 0.284 12 0.142 15 0.137 94 0.324 78 0.148 47 -0.012 24
JXGS -0.043 48 0.000 00 0.000 00 0.000 00 -0.060 73 -0.071 30 0.068 87 0.052 91 -0.064 77 0.006 80
HNYX 0.333 33 0.000 00 0.000 00 0.000 00 0.023 81 0.053 57 0.277 78 0.296 30 0.169 64 0.338 67 0.000 00
426
 
  6期 李 河ꎬ等:引起油茶炭疽病胶孢炭疽菌种群遗传结构研究
(HNTJL) 之间遗传分化极大ꎬ遗传分化值在
0.272 11~0.300 24之间ꎻ海南五指山(HNWZS)与
湖南常德(HNCD)、湖南天际岭(HNTJL)之间遗
传分化极大ꎬ遗传分化值在 0.27 861 ~ 0.310 30 之
间ꎻ 福建龙岩(FJLY)与湖南常德(HNCD)、湖南
天际岭(HNTJL)之间遗传分化极大ꎬ遗传分化值
在 0.261 44~0.284 12之间ꎻ湖北随州(HBSZ)与湖
南常德(HNCD)、湖南天际岭(HNTJL)、湖南攸县
(HNYX) 遗传分化极大ꎬ遗传分化值在 0.277 78~
0.324 78 之间ꎻ湖南常德 (HNCD)与湖南攸县
(HNYX) 的遗传分化值为 0.296 30ꎬ以及湖南天
际岭(HNTJL)与湖南攸县(HNYX) 的遗传分化值
为0.338 67ꎬ遗传分化显著ꎬ同为一个省份的不同
地区的样品遗传分化如此之大ꎬ这有可能是样品所
在地区的环境条件、人为影响所致ꎬ受地理条件影
响不显著ꎮ 其它的地里种群间的 Fst值介于 0.05~
0.25之间ꎬ群体间存在一定程度遗传分化ꎮ Mantel
测试显示ꎬ油茶炭疽病菌地理距离与种群遗距离之
间无显著的线性关系(P>0.05)(图 2)ꎮ
2.4  种群扩张分析
    对所有油茶炭疽病菌地理种群 ITS 序列的核
苷酸不配对进行分析ꎬ分布曲线呈多峰型曲线ꎬ不
符合种群扩张的单峰曲线模式(图 3)ꎬ说明油茶炭
疽病菌可能未经历过大规模的种群扩张过程ꎮ
Fig. 2  Relationship between the levels of genetic differentiation and geographical distance
between pairs of local populations
Fig. 3  Mismatch distribution of Colletotrichum gloeosporioides population
Exp stands for expected value
Obs stands for observed value.
526
 
植物病理学报 44卷
2.5  基于 ITS序列的系统发育关系分析
    我们从 GenBank 数据库中选择 Colletotrichum
属 4条不同种的 ITS 序列(GenBank 编号见图 4)
作为外类群ꎬ构建 27 种不同单倍型序列系统发育
树ꎮ 从图中可以看出将所有单倍型划分为 4 个主
要分支ꎮ 分支 1共有 17种单倍型ꎬ支持率为 85%ꎻ
分支 2共有 5种单倍型ꎬ支持率为 41%ꎻ分支 3 共
有 3种单倍型ꎬ支持率为 61%ꎻ分支 4 共有 2 种单
倍型ꎬ支持率为 95%ꎮ 在系统树中没有发现同一
个地区的单倍型能聚在一起ꎬ而是散乱的分布在系
统树中ꎬ说明其间存在有效基因流ꎬ部分地里种群
虽然各自具有独特的单倍型ꎬ但各单倍型的差异不
大(图 4)ꎮ
3  讨论
    遗传多样性是评价一个物种的进化潜能和抵
制自然界各种生存压力的重要遗传学指标ꎮ 一个
物种的遗传多样性愈丰富ꎬ对环境变化的适应性
Fig. 4  A neighbour ̄joining tree of the ITS sequences of Colletotrichum gloeosporioides and
representative sequences from other species of the genera Colletotrichum
626
 
  6期 李 河ꎬ等:引起油茶炭疽病胶孢炭疽菌种群遗传结构研究
就愈强ꎮ 在本研究中ꎬ油茶炭疽病菌各地区种群具
有较高的遗传多样性ꎬ揭示了油茶炭疽病发生面积
广和危害程度重的遗传基础ꎮ
    Kelemu 等[23]对 45 个来自南美的圭亚那柱花
草胶孢炭疽菌菌株进行了 RAPD 遗传多态性分
析ꎬ结果表明供试菌株具有显著多态性ꎬ来自长期
种植区的菌株的遗传多态性比新植区的丰富ꎮ 这
与本研究中ꎬ湖南常德、湖南天际岭和株洲马家河
这些超过 50年树龄的三个地区病菌遗传多样性极
为丰富相一致ꎮ
    Yang 等[24]对来自四川、湖北、湖南等七个省
份的柑橘病叶或健叶的 25个胶孢炭疽菌菌株比较
研究发现我国柑橘炭疽病菌存在种类差异和种群
内的遗传上分化ꎬ这与本研究中油茶炭疽病菌遗传
分化较大结果相似ꎮ Liu等[25]研究 17个果树胶孢
炭疽菌的 RAPD 分析ꎬ同一个遗传聚类组内包括
不同地理来源的菌株ꎬ而相同寄主来源的菌株又分
布于不同遗传聚类组中ꎬ显示了菌株间的遗传分化
与寄主ꎬ地理来源无关ꎮ 这与本研究结果油茶炭疽
病菌遗传分化显著ꎬ地理距离与种群遗距离之间无
显著的线性关系结论一致ꎮ 但与 Yi 等[26]研究的
柱花草炭疽菌来自于同一个地理区域或同一个寄
主基因型的菌株聚成一类或亚类ꎬ说明来自不同寄
主基因型或物种的炭疽菌在遗传基因上具有一定
的专化性ꎬ而地理上隔离的国家或地区的柱花草炭
疽病原菌各自具有相对独立的进化途径的结论不
同ꎮ
    本研究中单倍型 H12 在每个群体中均有分
布ꎬ为优势单倍型ꎮ 说明油茶炭疽病菌具有长距离
传递基因流的潜力ꎬ 病菌丝在不同地区间扩散的
无性繁殖方式导致每个群体中存在相同的基因型ꎬ
且克隆生长有利于基因型在种群内维持ꎮ 暗示油
茶炭疽病菌种群曾经发生过种群扩张或者起源于
较小的奠基种群ꎬ从起源地向其它地区的扩张过程
中ꎬ不同环境条件下的种群受到了不同程度的选择
作用ꎬ种群因为还未能获得足够的时间建立更加复
杂的结构故而呈非典型“星状”ꎮ
    本研究所采用的试验材料虽然涉及的地理分
布范围很广ꎬ但不同地区间菌株数相差较大ꎮ 比如
广西南宁只有 4 个菌株样品ꎬ江西观上、江西长埠
也分别只有 5个菌株样品ꎬ不能客观地反映这些地
区的单倍型数量和多样性ꎻ而湖南浏阳、湖南天际
岭的菌株样品分别为 17个和 16个ꎬ这些地区的单
倍型数量就表现出了多样性ꎮ 但就现有的样品数
量结果ꎬ也充分的说明了我国油茶炭疽病菌积累了
非常高的单倍型多样性和核苷酸多样性ꎬ 说明病
菌对环境变化的潜在适应能力强ꎬ 容易扩展其分
布范围ꎬ揭示了我国油茶炭疽病发生面积广和危害
程度重ꎮ 总之ꎬ由于采样方式、采样条件、试验设备
及样品数量等诸多因素的影响ꎬ 可能会对某些试
验结果产生影响ꎮ 为了能更加全面地掌握我国油
茶炭疽病菌分布区内各地理种群间的关系ꎬ从分子
生物学上为制定油茶炭疽病菌防治总体策略提供
更加准确的可靠依据ꎮ 在下一步的研究中ꎬ 需要
增加研究各病菌种群的个体数量ꎬ 增加其它分子
标记ꎬ 以获得更多有效的遗传信息ꎮ
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责任编辑:杨爱东
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