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Identification of four Pratylenchus species based on morphology and PCR-RFLP of rDNA-ITS

4种短体线虫形态及rDNA-ITS的PCR-RFLP鉴定



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  43(4): 444 ̄448(2013)
收稿日期: 2012 ̄07 ̄08ꎻ 修回日期: 2013 ̄03 ̄10
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(30870274)
通讯作者: 郑经武ꎬ教授ꎬ主要从事植物线虫学及线虫病害研究ꎻ Tel: 0571 ̄88982580ꎬ E ̄mail: jwzheng@zju. edu. cnꎮ
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研究简报
4 种短体线虫形态及 rDNA ̄ITS的 PCR ̄RFLP鉴定
李戌清1ꎬ2ꎬ 郑经武1∗
( 1浙江大学农业与生物技术学院ꎬ 杭州 310058ꎻ 2 杭州市农业科学研究院ꎬ 杭州 310024)
Identification of four Pratylenchus species based on morphology and PCR ̄RFLP of
rDNA ̄ITS  LI Xu ̄qing1ꎬ2ꎬ ZHENG Jing ̄wu1   ( 1College of Agriculture and Biotechnologyꎬ Zhejiang Universityꎬ
Hangzhou 310058ꎬ Chinaꎻ 2Hangzhou Academy of Agricultural Sciencesꎬ Hangzhou 310024ꎬ China)
Abstract: Morphological charactersꎬ PCR ̄RFLP and sequencing of rDNA ITS regions of four geographic popu ̄
lations from Zhejiang and Hainan in Pratylenchus were conducted. Four speciesꎬ Pratylenchus coffeaeꎬ P. scrib ̄
neriꎬ P. vulnus and P. zeaeꎬ were identified. PCR products of rDNA ̄ITS were 1 248 bpꎬ 1 127 bpꎬ 915 bp and
904 bp respectively. RFLP digestion patterns varied in the four species. The combination of six enzymesꎬ AluⅠꎬ
CfoⅠꎬ DdeⅠꎬ Hind Ⅲꎬ HpaⅡand PstⅠꎬ could be used effectively to identify this four Pratylenchus species.
This is the first report of P. coffeaeꎬ P. scribneri and P. vulnus in Zhejiang province.
Key words: morphologyꎻ PCR ̄RFLP of ITSꎻ Pratylenchus spp.
文章编号: 0412 ̄0914(2013)04 ̄0444 ̄05
    短体线虫隶属于垫刃目(Tylenchida Thorneꎬ
1949)ꎬ垫刃亚目(Tylenchina Chitwoodꎬ 1950)ꎬ短
体科 ( Pratylenchidae Thorneꎬ 1949 )ꎬ短体亚科
(Pratylenchinae Thorneꎬ 1949)ꎬ短体线虫属(Pra ̄
tylenchus Filipjevꎬ 1936)ꎬ是一类重要的迁移性内
寄生植物病原线虫 [1]ꎮ 国内外已报道该属线虫百
余种ꎮ 其中我国已报道种类有 P. alleni、 P. artemi ̄
siae、 P. coffeae、 P. crenatu、 P. cruciferus、 P. di ̄
oscoreae、 P. hexincisus、 P. loosi、 P. penetrans、 P.
pratensi、 P. neglectus、 P. penetrans、 P. scribneri、
P. thornei、 P. varicaudatus、 P. vulnus 及 P. zeae 17
种ꎮ 近年来ꎬ随着世界各地贸易往来日益频繁ꎬ植
物线虫的传播机会大大增加ꎬ我国口岸也先后从进
境植物根围截获 P. brachyurus、 P. neglectus、 P. ze ̄
ae、 P. coffeae、 P. penetrans、 P. pinguicaudatus等ꎮ
基于本类群线虫的重要性和国内以往的鉴定都主
要单纯依据形态学特征ꎬ本研究结合形态学和
rDNA的 PCR ̄RFLP及序列分析技术对浙江和海南
不同寄主上植物线虫调查时发现的 4 个短体线虫
群体进行了鉴定ꎮ
1  材料与方法
1. 1  材料
土壤样品采集于浙江和海南不同的寄主植物
根围(表 1)ꎬ每个样品约 1 000 gꎬ取样深度 10 ~
30 cmꎮ
1. 2  方法
采用改良的 Brown &Boag分筛法[2]分离供试
土壤样品中线虫ꎬ体视显微镜下挑取短体线虫ꎬ经
温热杀死后制片ꎬ在徕卡研究显微镜 (CTR5000
型)下进行形态观察和测量ꎬ按 de Man 公式计测
形态测量值等ꎮ
参照 Jiang等[3]方法提取线虫 DNAꎬ对其 ITS
 
  4 期     李戌清ꎬ等:4 种短体线虫形态及 rDNA ̄ITS的 PCR ̄RFLP鉴定
Table 1  Speciesꎬ origin and corresponding code of nematodes used in this study
Code Species Origan Hosts Accession
1 Pratylenchus coffeae Zhejiang Jiande Citrus reticulata JQ966890
2 P. scribneri Zhejiang Hangzhou Poa pratensis JQ966891
3 P. vulnus Zhejiang Hangzhou Osmanthus fragrana JQ966892
4 P. zeae Hainan Danzhou Saccharum officinarum JQ966893
5 P. coffeae GenBank  ̄ ̄ FJ799119
6 P. vulnus GenBank  ̄ ̄ FR692322
7 P. zeae GenBank  ̄ ̄ JN020935
8 P. agilis GenBank  ̄ ̄ JQ039330
9 P. loosi GenBank  ̄ ̄ FJ799118
10 P. brachyurus GenBank  ̄ ̄ JN020927
11 P. neglectus GenBank  ̄ ̄ FR692297
12 P. penetrans GenBank  ̄ ̄ FJ799117
区进行 RCR 扩增和分析ꎮ PCR 反应体系为 2. 5
μL 10 × PCR Bufferꎬ2. 5 μL 25 mmol / L MgCl2ꎬ
0􀆰 5 μL 50 × dNTP(10 mmol / L)ꎬ1 μL 上游引物
(5′ ̄TTG ATT ACG TCC CTG CCC TTT ̄3′)(12. 5
μmol / L)ꎬ1μL 下游引物(5′ ̄TTT CAC TCG CCG
TTA CTA AGG ̄3′) (12. 5 μmol / L) [4]ꎬ1 U TaqE
(5 U / μL)ꎬ 2 μL DNA 粗提上清液ꎬ 15. 3 μL
ddH2Oꎬ试剂均由上海生工生物工程技术服务有限
公司合成或提供ꎮ PCR 扩增程序为 94℃预变性 3
minꎻ 94℃变性 30 sꎬ54℃退火 1 minꎬ72℃延伸 1
min 30 sꎬ共 35 个循环ꎻ最后 72℃延伸 10 minꎬ于
4℃保存ꎮ PCR扩增产物由 UNIQ ̄10 柱式 DNA胶
回收试剂盒回收、纯化后ꎬ分别用 Alu Ⅰ、Cfo Ⅰ、
Dde Ⅰ、Hind Ⅲ、Hpa Ⅱ和 Pst Ⅰ6 种限制性内切
酶进行酶切ꎮ 将纯化的 PCR 产物连接到 PUCm ̄T
载体并转入大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α感受
态细胞ꎬ经蓝白斑筛选获得 DNA 克隆ꎬ送上海生
工生物工程技术服务有限公司测序ꎮ 获得的序列
利用 Chromas编辑校正ꎬ用 Clustal X 程序进行序
列联配比较ꎬ用 DNAstar 和 Mega 4 分子生物学分
析软件进行系统分析ꎮ
2  结果与分析
根据短体属线虫虫体短粗ꎻ热杀死后虫体略
弯ꎻ口针发达ꎬ短粗ꎬ基部球呈圆形ꎻ背食道腺开口
距口针基部球短ꎻ食道腺从腹侧面覆盖肠ꎻ雌虫单
生殖腺ꎬ后阴子宫囊明显ꎻ雄虫交合刺纤细ꎬ交合伞
包到尾端等特征ꎬ确定本研究中采集的 4 个线虫群
体为短体线虫ꎮ 依据形态和形态测量值及分子特
征等ꎬ将 4 种群分别鉴定为 4 个不同的种ꎮ
2. 1  4 种短体线虫形态学描述
2. 1. 1   咖啡短体线虫 (Pratylenchus coffeae Fi ̄
lipjev & Schuurmans Stekhonvenꎬ 1941)   雌虫虫
体短粗ꎬ热杀死后虫体略弯ꎬ体环纹清晰ꎬ侧线 4
条ꎻ头部低平ꎬ中度骨化ꎻ口针发达ꎬ粗短ꎬ基部球呈
圆形ꎻ背食道腺开口距口针基部球(2. 1 ± 0. 2)
μmꎻ尾近圆柱形ꎬ末端光滑ꎬ尾端具 1 个明显刻痕ꎮ
雄虫口针基部球在宽度上明显退化ꎻ交合刺纤细ꎬ
成对ꎬ交合伞包到尾端ꎻ其他特征类似于雌虫
(图 1 ̄A1 ~ A4)ꎮ
2. 1. 2  斯克里布纳短体线虫(Pratylenchus scrib ̄
neri Steinerꎬ 1943)   雌虫短粗圆筒状ꎬ热杀死后虫
体直伸ꎬ侧线 4 条ꎻ唇区缢缩ꎬ具 2 个唇环ꎻ口针基
部球宽圆形ꎻ后阴子宫囊短且分化不明显ꎻ尾部宽
圆且无环ꎮ 未见雄虫(图 1 ̄B1、B2)ꎮ
2. 1. 3  伤残短体线虫(Pratylenchus vulnus Allen &
Jensenꎬ 1951)   雌虫虫体细长ꎬ热杀死后虫体直
伸ꎬ侧线 4 条ꎻ头区高ꎬ唇区不缢缩ꎬ具 3 个唇环ꎻ口
针发达ꎬ基部球宽圆形ꎻ排泄孔位于食道与肠交界
处相对的位置ꎻ后阴子宫囊分化明显ꎻ尾端光滑ꎬ窄
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植物病理学报 43 卷
Fig. 1  Photomicrographs of four Pratylenchus species
Species: 1ꎬ P. coffeae (A1: Anterior part of femaleꎬ A2: Tail of femaleꎬ A3: Anterior part of maleꎬ A4: Tail of male)ꎻ
2ꎬ P. scribneri (B1: Anterior part of femaleꎬ B2: Tail of female)ꎻ 3ꎬ P. vulnus (C1: Anterior part of femaleꎬ
C2: Tail of femaleꎬ C3: Anterior part of maleꎬ C4: Tail of male)ꎻ 4ꎬ P. zeae (D1: Anterior part of femaleꎬ
D2: Tail of femaleꎬ D3: Vulva region of female) . Bar = 20 μm.
圆到钝尖ꎮ 雄虫常见ꎬ头部和食道构造与雌虫类
似ꎻ交合刺弯曲ꎬ交合伞延伸到尾尖 (图 1 ̄C1 ~
C4)ꎮ
2. 1. 4  玉米短体线虫(Pratylenchus zeae Grahamꎬ
1951)   雌虫虫体短粗ꎬ热杀死后虫体近直伸ꎬ侧
线 4 条ꎻ头部骨化明显ꎬ唇区稍缢缩ꎬ具 3 个唇
环ꎻ口针基部球呈圆形ꎻ排泄孔位于食道与肠连
接处前端ꎻ尾部呈锥形ꎬ尾端光滑ꎮ 未见雄虫(图
1 ̄D1 ~ D3)ꎮ
2. 2  4 种短体线虫 rDNA ̄ITS区的扩增及分析
对来自 4 个不同地理种群的短体线虫 rDNA ̄
ITS区进行了 PCR 扩增及序列分析测定ꎬ所得片
段长度分别为 1 248、1 127、915 和 904 bpꎮ 序列分
析结果显示浙江建德(咖啡短体线虫)和 GenBank ̄
FJ799119、浙江杭州(斯克里布纳短体线虫)、浙江
杭州(伤残短体线虫)和 GenBank ̄FR692322、海南
儋州(玉米短体线虫)和 GenBank ̄JN020935 分别
聚集在 4 个独立的进化分支上ꎮ 这一结论与 4 个
短体线虫种群依据形态学特征鉴别所得结论相一
致(图 2)ꎮ
选用 6 种限制性内切酶ꎬ对 4 个不同地理种群
短体线虫 rDNA ̄ITS区的 PCR 扩增产物酶切分析
(图 3)显示:酶切后会产生 1 ~ 5 条不同的酶切片
段ꎮ 4 种短体线虫的酶切图谱存在较大差异ꎮ 6 种
限制性内切酶组合的鉴定图谱能有效地鉴别这 4
种短体线虫ꎮ
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  4 期     李戌清ꎬ等:4 种短体线虫形态及 rDNA ̄ITS的 PCR ̄RFLP鉴定
3  讨论
本研究鉴定出的咖啡短体线虫、斯克里布纳短
体线虫、伤残短体线虫等三种为浙江省首次报道ꎮ
4 个短体线虫种的主要形态特征和测量值与
国内外的有关报道[5]基本一致ꎬ但部分测量值略
Fig. 2  Phylogenetic tree constructed from the elision alignment of
the ITS sequence of 12 Pratylenchus species
Bootstrap values are based on 1 000 replicates.
Fig. 3  RFLP of ITS regions of four Pratylenchus species
Lane M1: 1 kb markerꎻ Lane M2: 100 bp markerꎻ Lane U: Undigested PCR productꎻ Lane 1 ̄6: AluⅠꎬ CfoⅠꎬ DdeⅠꎬ
HindⅢꎬ HpaⅡ and PstⅠꎬ respectivelyꎻ A ̄D: Pratylenchus coffeaeꎬ P. scribneriꎬ P. vulnus and P. zeaeꎬ respectively.
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植物病理学报 43 卷
有出入ꎮ 如 P. coffeae建德群体的雌虫 DGO较选
模标本稍小(2. 1 μm vs 3 ̄4 μm)ꎬ雌、雄虫 b 值均
略小于选模标本(4. 3 vs 5 ̄7ꎻ 4. 8 vs 6 ̄7)ꎻP. zeae
儋州群体的 b 值略小于选模标本 (4. 1 vs 5. 0 ̄
9􀆰 6)ꎮ 此类差异可能是不同地理环境条件所致ꎬ
属于种内变异ꎮ
植物寄生线虫 rDNA 中一些特异性编码区的
PCR ̄RFLP技术在分子诊断中作用重大[4]ꎬ本研究
表明ꎬ基于序列和限制性内切酶的分析ꎬ使短体线
虫的种群鉴定变得简单、快捷ꎬ且有较强的准确性
和可操作性ꎮ 由于长期单纯的利用形态学特征进
行的分类及鉴定使得该属部分种的有效性尚待确
认ꎬ建议增补该属种群的分子特征ꎬ建立酶切图谱
库ꎬ以帮助和加快农业生产与检验检疫工作中的准
确鉴定ꎮ
参考文献
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责任编辑:于金枝
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