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Sequence analysis of 16S rRNA and ribosomal protein gene of peanut witches’-broom phytoplasma disease in Yunnan Province

云南花生丛枝植原体16S rRNA和核糖体蛋白基因序列分析



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(4): 370 ̄378(2014)
收稿日期: 2012 ̄12 ̄28ꎻ 修回日期: 2014 ̄03 ̄11
基金项目: 国家自然科学基金(31060239)ꎻ云南省科技创新人才计划项目(2011HB026)
通讯作者: 蔡 红ꎬ教授ꎬ主要从事植物病毒及类似病害研究ꎻE ̄mail:caihong0623@126.com
第一作者: 万琼莲ꎬ女ꎬ云南玉溪人ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事植物病理学研究ꎻE ̄mail: wanqlian456@126.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2014.04.005
云南花生丛枝植原体 16S rRNA和核糖体
蛋白基因序列分析
万琼莲1ꎬ 杨子祥2ꎬ 王连春1ꎬ3ꎬ 蔡 红1∗ꎬ 陈海如1
( 1云南农业大学植物病理重点实验室ꎬ昆明 650201ꎻ 2云南省农业科学院热区生态农业研究所ꎬ元谋 651300ꎻ
3玉溪师范学院资源环境学院ꎬ玉溪 653100)
摘要:利用植原体 16S rRNA基因及核糖体蛋白基因( ribosomal proteinꎬ rp)通用引物对发生在云南元谋的花生丛枝病病株
DNA进行 PCR扩增ꎬ并对扩增片段进行序列测定ꎮ 扩增获得的云南元谋花生丛枝植原体(PnWB ̄YNym)16S rDNA、16S ̄
23S rDNA和 23S DNA片段总长 1 806 bpꎬrp基因扩增片段长 1 171 bpꎮ 云南株系与来源于台湾和海南的花生丛枝植原体
均有较高同源性ꎮ 比较 16S rDNA片段ꎬ发现云南株系在 5个位点上与来自台湾或海南的株系存在碱基差异ꎬ其中有 1 个
位点的差异是云南元谋株系特异的ꎻ再分别比较核糖体蛋白 rplV ̄rpsC 2 个基因所编码的氨基酸序列ꎬ发现云南株系 rpsC
编码的第 194位氨基酸与台湾和海南的株系存在差异ꎮ 经 16S rDNA片段系统进化及 iPhyClassifier在线分析ꎬ表明 PnWB ̄
YNym在分类上属于 16SrII ̄A亚组成员ꎬ与候选种‘Candidatus Phytoplasma australasiae’相关ꎻ基于 rp基因构建的系统进化
树表明ꎬPnWB ̄YNym与 16SrII ̄A亚组各成员聚为同一亚进化支( iii)ꎮ
关键词:云南元谋花生丛枝ꎻ 植原体ꎻ 16S rDNAꎻ 核糖体蛋白基因ꎻ 序列分析
Sequence analysis of 16S rRNA and ribosomal protein gene of peanut witches’  ̄
broom phytoplasma disease in Yunnan Province   WAN Qiong ̄lian1ꎬ YANG Zi ̄xiang2ꎬ
WANG Lian ̄chun1ꎬ3ꎬCAI Hong1ꎬCHEN Hai ̄ru1   ( 1 Key Laboratory for Plant Pathology of Yunnan Provinceꎬ Yunnan
Agricultural Universityꎬ Kunming 650201ꎬ Chinaꎻ 2 Insititute of Tropical Eco ̄agricultural Sciences of Yunnan Academy of Agricul ̄
tural Sciencesꎬ Yuanmou 651300ꎬ Chinaꎻ 3College of Resources and EnvironmentꎬYuxi Normal UniversityꎬYuxi 653100ꎬ China)
Abstract: Using PCR with phytoplasma universal primer pair for 16S rRNA and ribosomal protein gene ( rp)
was used to detect phytoplasma associated with peanut witches’ ̄broom disease found in Yuanmou Countyꎬ Yun ̄
nan Province. DNA fragments about 1 806 bp of 16S rDNAꎬ 16S ̄23S rDNA and 23S rDNA and 1 171 bp of rp
gene were amplified from the total DNA of diseased peanut respectively. The phytoplasma was designed yuan ̄
mou strain of peanut witches’ ̄broom phytoplasma (PnWB ̄YNym) . Homology analysis showed that PnWB ̄
YNym shared high similarity with PnWB collected in Taiwan and Hainan. Comparison of 16S rDNA sequences
found that there were five different sites between PnWB ̄YNym and the strains from Taiwan and Hainanꎬ and
among themꎬ the one site was specific for PnWB ̄YNym. Compared the amino acid sequences encoded by rplV
and rpsC in rp genesꎬ it was found that the amino acid located in the 194th of rpsC gene of PnWB ̄YNym was
different with the strains from Taiwan and Hainan. Phylogenetic tree and online analysis of iPhyClassifier for 16S
rDNA indicated that the phytoplasma PnWB ̄YNym was belonged to the subgroup 16SrII ̄A and related to
‘Candidatus Phytoplasma australasiae’ . The phylogenetic analysis result of ribosomal protein geneꎬ revealed that
the PnWB ̄YNym was clustered in the same rp subclade(iii) with the members of subgroup 16SrII ̄A.
 
  4期 万琼莲ꎬ等:云南花生丛枝植原体 16S rRNA和核糖体蛋白基因序列分析
Key words: Peanut witches’  ̄broom diseaseꎻ phytoplasmaꎻ 16S rDNAꎻ ribosomal proteinꎻ sequencing
analysis
中图分类号: S432.1          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2014)04 ̄0370 ̄09
    花生丛枝病是由花生丛枝植原体( Peanut wit ̄
ches’  ̄broom phytoplasmaꎬPnWB)引起ꎬ分布于国
内外热带亚热带地区的一类重要植物病害ꎬ也是我
国南方花生产区的主要病害之一ꎮ 在我国ꎬ1952
年范怀忠等在广州首次报道该病ꎬ之后在海南、广
东、广西、福建、湖南、山东和台湾等地相继报道ꎬ研
究者对该病的病原、介体昆虫、发病规律和血清学
等进行了相关研究[1~4]ꎮ
    花生丛枝植原体(PnWB)作为植原体 16SrII
组的代表株系ꎬ自发现以来已对其 16S rRNA、rp、
secY、rpsT、GrpE和 DnaK 等多个基因进行了克隆
及序列分析[5~11]ꎬ所分析的株系均来自台湾ꎮ
2009~ 2013 年ꎬ车海彦、田国忠、李永等分别在
GenBank中登录了来自海南(PnWB ̄Hn1)、海南河
口 ( PnWB ̄Hnhk2004 ) 及 海 南 三 亚 ( PnWB ̄
Hnsy2005)的花生丛枝植原体 16S rDNA 以及 rp
基 因 核 苷 酸 序 列 ( GU113148、 JN681273、
JN681274、KC593280、KC593281)ꎮ 除此之外ꎬ未
见其他来源的花生丛枝植原体相关基因报道ꎮ
    云南元谋属金沙江干热河谷区ꎬ气候干热ꎬ素
有“天然温室”之称ꎬ是种植热带耐旱植物、果树和
发展反季蔬菜不可多得的地方ꎬ其中花生年种植面
积近万亩ꎮ 笔者于 2010 ~ 2012 年ꎬ在对该地区进
行植原体病害调查时ꎬ连续 3年在花生种植地中发
现该病ꎬ发病率约为 5%~6%ꎮ 在枣树或其它经济
林果间套种花生的地块中ꎬ发病率偏高ꎬ约为
10%ꎬ对花生造成一定的产量损失ꎮ
    本研究采用分子生物学方法对云南省元谋县
的花生丛枝植原体进行 16S rRNA 基因及核糖体
蛋白基因的扩增、克隆及序列分析ꎬ与已报道的相
关株系进行序列同源性比较并明确该株系的分类
地位ꎬ为进一步研究元谋花生丛枝病发生规律和防
治方法提供理论依据ꎮ
1  材料与方法
1.1  实验材料和主要试剂
    花生丛枝病标样采自云南省元谋县ꎮ
    EasyTaq DNA Polymerase、氨苄青霉素和
IPTG购自北京全式金生物技术有限公司ꎻpMD19 ̄
T和 DNA Marker购自 TaKaRa公司ꎻDNA提取试
剂盒以及凝胶回收试剂盒购自 Omega 公司ꎻ感受
态 Escherichia coli DH5α菌株为本室保存ꎮ
1.2  植株总 DNA的提取
    取 0.1g 感病植株幼嫩叶片ꎬ采用 Plant DNA
Mini Kit试剂盒分别提取感病植株和健康植株总
DNAꎮ DNA溶解于 50 μL 灭菌去离子水中备用ꎮ
1.3  引物合成
    16S rRNA基因扩增参照 Schneider 等[12]设计
的植原体通用引物 P1 / P7 以及 Lee 等[6]设计的
R16F2n / R16R2序列合成ꎮ 核糖体蛋白基因 rp 参
照 Martini等[7]设计的 rp( II) F1 / rp( II)R1 合成ꎮ
(表 1)ꎮ
Table 1  Primers for PCRs used in this study
Primer pair Gene
Expected size of
PCR product / bp
Sequence / 5′ ̄3′
P1 / P7
16S rRNAꎬ16S ̄23S
rDNAꎬ23S rRNA
1 800
AAGAGTTTGATCCTGGCTCAGGATT
CGTCCTTCATCGGCTCTT
R16F2n / R16R2 16S rRNA 1 200
GAAACGACTGCTAAGACTGG
TGACGGGCGGTGTGTACAAACCCCG
rp( II)F1 / rp( II)R1 rp 1 200
GCTCTTACTCGTAAAYATGTAGT
TTACTTGATTTTCTGGTTTTGA
173
 
植物病理学报 44卷
1.4  PCR扩增及克隆
    将植株总 DNA 稀释 25 倍后进行扩增ꎮ 采用
巢式 PCR 技术扩增 16S rDNA 基因:直接 PCR 扩
增的反应循环为 94℃预处理 5 minꎻ94℃ 1 min ꎬ
48℃1 minꎬ72℃2 minꎬ共 30 个循环ꎻ最后 72℃ 延
伸 10 minꎻ巢式 PCR 以直接 PCR 扩增产物的 25
倍稀释产物为反应模板ꎬ反应循环为 95℃预处理 5
minꎻ95℃30 sꎬ55℃1 minꎬ72℃ 1 min 30 sꎬ共 35个
循环ꎻ最后 72℃ 延伸 10 minꎮ
    采用直接 PCR方法对 rp 基因进行扩增ꎬ反应
循环为 94℃预处理 5 minꎻ94℃1 minꎬ49℃1 minꎬ
72℃2 minꎬ共 35 个循环ꎻ最后 72℃ 延伸 10 minꎮ
PCR产物于 1% 琼脂糖凝胶中电泳检测ꎮ
    目标产物经 DNA 割胶纯化试剂盒纯化后与
pMD19 ̄T载体连接ꎬ转化到大肠杆菌 DH5α 中ꎬ经
蓝白斑筛选并利用 PCR反应筛选出阳性克隆后送
北京华大基因公司进行序列测定ꎮ
1.5  核苷酸的序列测定和分析
    用 SeqMan 软件对测序结果拼接去载体ꎬ并通
过 BLAST 在 NCBI 中搜索同源性序列ꎮ 采用
MEGA5 通过最大似然法 (Maximum likelihood
method)分别构建基于 16S rDNA和 rp 核苷酸序列
的系统进化树ꎬ同时选用植原体 16SrV-A亚组中的
暂定种Ca. P. ulmi以及 Acholeplasma laidlawii为外
群ꎬ以 1 000为重复值进行 Bootstrap 校验ꎮ 建树所
涉及到的花生丛枝植原体组各株系见表 2ꎮ
Table 2  Accession numbers of sequences of 16S rRNA and rp gene
in peanut witches’  ̄broom phytoplasma group
Phytoplasma disease and strain Geograph-ical origin
16S rRNA gene
RFLP classification
GenBank accession number
16s rRNA rp
Peanut witches’  ̄broomꎬ PnWB Taiwan 16SrII ̄A L33765 EF193375
Sesame phyllodyꎬ SEPN Thailand 16SrII ̄A EF193357 EF193377
Sesame phyllodyꎬ SEPT Thailand 16SrII ̄A GU004373 EF193378
Sweet potato witches’  ̄broom SPWB Taiwan 16SrII ̄A L33770 EF193376
Lime witches’  ̄broomꎬ
‘Ca. P. aurantifolia’ LWB
Oman 16SrII ̄B EF186828 EF186815
Crotalaria phyllodyꎬ CrP  Thailand 16SrII ̄C EF193355 EF186818
Faba bean phyllodyꎬ FBP Sudan 16SrII ̄C EF193354 EF186817
Soybean phyllodyꎬ SOYP Thailand 16SrII ̄C EF193353 EF186816
Cactus witches’  ̄broom YN16ꎬ CaWBYN16  China 16SrII ̄C EU099561  
Cotton phyllody CoP  Unknown 16SrII ̄C EF186827 EF186814
Alfalfa witches’  ̄broomꎬ AlfWB Oman 16SrII ̄D EF193360 EF193371
Australian tomato big budꎬ
‘Ca.P. australasia’ TBB 
Australia 16SrII ̄D EF193359 EF193373
Italian alfalfa witches’  ̄broomꎬ IAWB Italy 16SrII ̄E EF193356 EF193380
Picris echioides phyllodyꎬ PEP Italy 16SrII ̄E Y16393 EF193381
Cactus witches’  ̄broom YN11ꎬ CaWBYN11  China 16SrII ̄F EU099556  
Cactus witches’  ̄broom YN23ꎬ CaWBYN23  China 16SrII ̄G EU099568  
Cactus witches’  ̄broom YN24ꎬ CaWBYN24  China 16SrII ̄H EU099569  
Cactus witches’  ̄broom YN06ꎬ CaWBYN06  China 16SrII ̄I EU099551  
Cactus witches’  ̄broom YN07ꎬ CaWBYN07  China 16SrII ̄J EU099552  
Cactus witches’  ̄broom YN28ꎬ CaWBYN28  China 16SrII ̄K EU990572  
Cactus witches’  ̄broom YN01ꎬ CaWBYN01  China 16SrII ̄L EU099546  
Elm yellowsꎬ ‘Ca. P. ulmi’ EY1 New York 16SrV ̄A AY197655 AY197675
Acholeplasma laidlawii M23932 M74771
273
 
  4期 万琼莲ꎬ等:云南花生丛枝植原体 16S rRNA和核糖体蛋白基因序列分析
1.6  16S rDNA 序列 iPhyClassifier 在线分析及
真实 RFLP分析
    利用植原体分类鉴定在线工具 iPhyClassifier
(http: / / plantpathology. ba. ars. usda. gov / cgi ̄bin /
resource / iphyclassifier.cgi)进行相关植原体株系候
选种的确定(‘Candidatus Phytoplasma’ species as ̄
signment)和基于相似系数分析的 16Sr 组 /亚组的
确定 (16Sr group / subgroup classification based on
similarity coefficient)ꎮ 并将整理得到的 16S rDNA
F2nR2序列进行虚拟 RFLP 酶切分析以及图谱比
较分析[13]ꎮ 并选用前述 RFLP 比较分析中能区别
16Sr亚组的重要内切酶对 16S rDNA 巢式 PCR 扩
增产物进行酶切ꎬ经 3%琼脂糖凝胶电泳进行分
析ꎮ
2  结果与分析
2.1  感病植株症状表现
    植株严重矮化ꎬ节间缩短ꎬ腋芽大量萌发出丛
生枝条ꎬ叶片细小黄化ꎮ 大多数病株只结少量荚果
甚至不结荚果(图 1)ꎮ
2.2  PCR检测结果
    感病植株总 DNA 经 PCR扩增后ꎬ分别得到约
1 800 bp(直接)和 1 200 bp(巢式)的 16S rDNA片
段以及 1 100 bp的 rp基因片段ꎮ 片段大小与引物
设计相符ꎬ以健康植株总 DNA 为模板的对照均未
扩增出特异性条带(图 2)ꎮ 说明感病植株中含有
植原体ꎬ将该株系命名为云南元谋花生丛枝植原体
(PnWB ̄YNym)ꎮ
Fig. 1  Symptoms of peanut witches’  ̄broom disease of Yuanmou CountyꎬYunnan Province
Left: Healthy plantꎻ Middle and right: Diseased plant.
Fig. 2  PCR products of 16S rDNA and rp amplified from peanut witches’ ̄broom disease plants
A: Direct PCR products of 16s rDNAꎻ B: Nested PCR products of 16s rDNAꎻ C: Direct PCR products of rp gene.
M: DL2000 markerꎻ Lane 1-3: Diseased peanut plantsꎻ Lane 4: Healthy peanut plant.
373
 
植物病理学报 44卷
2.3  16S rDNA的序列分析及系统进化树构建
    云南元谋花生丛枝植原体(PnWB ̄YNym)16S
rDNA扩增片段含有 1 806 个核苷酸(GenBank 登
录号为 JX871467)ꎬ包括完整的 16S rDNA(1 ~ 1
525)、包含 tRNA ̄Ile的 16S ̄23S rDNA间区(1 526
~1 751)和部分 23S rDNA 序列(1 752 ~ 1 806)ꎮ
该株系与目前在 GenBank 中登录的来源于台湾及
海南的 5个花生丛枝植原体株系的核苷酸序列同
源性高达 99.8% 以上ꎬ在第 599、627、628、790 和 1
330位这 5个位点上与来自台湾或海南的株系存
在碱基差异ꎬ其中第 599位的差异是云南元谋株系
特异的(表 3)ꎮ
    从构建的基于 16S rDNA 序列的系统进化树
可看出(图 3)ꎬ16SrII 组各株系明显形成一稳定进
化支ꎬ而云南元谋花生丛枝植原体(PnWB ̄YNym)
又 与 1 6 SrII  ̄ A亚组中的花生丛枝 ( PnWB ) 、
Table 3  Single nucleotide polymorphisms(SNPs) in 16S rRNA gene sequences
of PnWB from different geographic source
GenBank Number Geographical origin
SNP Position
599 627 628 790 1 330
Homology (%)
JX871467 Yuanmouꎬ Yunnan ATGTCAA􀆺TGAAACTG􀆺TAG-TCC􀆺AATCGCG
GU113148 Hainan ATGGCAA􀆺TGAAACTG􀆺TAG-TCC􀆺AATTGCG 99.9
JN681273 Hekouꎬ Hainan ATGGCAA􀆺TGATTCTG􀆺TAG-TCC􀆺AATCGCG 99.8
JN681274 Sanyaꎬ Hainan ATGGCAA􀆺TGATACTG􀆺TAG-TCC􀆺AATCGCG 99.9
JX403944 Taiwan ATGGCAA􀆺TGAAACTG􀆺TAG-TCC􀆺AATCGCG 99.9
L33765 Taiwan ATGGCAA􀆺TGAAACTG􀆺TAGGTCC􀆺AATCGCG 99.9
 
Fig. 3  Phylogenetic tree constructed by maximum likelihood analysis of
16S rDNA sequences from members of 16SrII group
473
 
  4期 万琼莲ꎬ等:云南花生丛枝植原体 16S rRNA和核糖体蛋白基因序列分析
甘薯丛枝(SPWB)、芝麻花变叶(SEPNꎬ SEPT)等
株系形成一进化亚支ꎬ 表明 PnWB ̄YNym 与
16SrII ̄A 亚组株系遗传进化关系最近ꎬ其次为
16SrII ̄D亚组的 Ca. P. australasia 和 AlfWB 株系ꎮ
说明 PnWB ̄YNym属于 16SrII ̄A 亚组成员ꎮ
2.4  云南元谋花生丛枝植原体 16S rDNA在线分
析及真实 RFLP分析
    应用 iPhyClassifier在线工具分析ꎬ显示该序列
与候选种‘Ca. P. australasiae’(GenBank accession:
Y10097) 核苷酸同源性最高ꎬ为 99.8%ꎬ认为该植
原体与‘Ca. P. australasiae’相关ꎮ 基于相似系数
(similarity coefficientꎬF)进行 16S组 /亚组的分类ꎬ
结果显示该片段的模拟 RFLP 图谱与 16SrII ̄A 亚
组的参照株系 PnWB(L33765)的 17 种限制性内
切酶的酶切图谱完全一致(图 4 ̄A)ꎬ相似系数为 1.
00ꎮ 模拟 RFLP图谱中的 2个内切酶 Taq I 和 Mse
I即可明显的把 PnWB ̄YNym 与其它 16S rII 各亚
组株系区别开(图 4 ̄B、4 ̄C)ꎬ并且用这 2 个酶对
16S rDNA巢式 PCR 扩增产物进行 RFLP 所得到
的真实酶切图谱与虚拟 RFLP 及 16S rII ̄A 亚组成
员的银胶菊花变绿植原体(ParVP)酶切图谱完全
一致(图 4 ̄D)ꎬ进一步验证了虚拟 RFLP 分析的结
果并说明该株系属于 16SrII ̄A 亚组成员ꎮ
Fig. 4  Virtual and actual RFLP analyses of PnWB ̄YNym
phytoplasmas 16S rDNA F2nR2 fragment
(A) Virtual RFLP profile generated from in silico digestions of PnWB ̄YNym with 17 restriction enzymes.
(B) and (C) Restriction enzymes Taq I and Mse I produce unique RFLP patterns distinguish PnWB ̄YNym
phytoplasma (subgroup 16SrII ̄A) from representative strains of other previously delineated 16SrII subgroups.
(D) PCR ̄RFLP patterns from laboratory enzymatic digestion of PnWB ̄YNym
and ParVP F2nR2 amplicon by Taq I and Mse I. MW: ΦX174DNA Hae III digest
573
 
植物病理学报 44卷
2.5  rp基因的序列分析及序列系统进化树构建
    PnWB ̄YNym 核糖体蛋白基因扩增片段长 1
171 bp(GenBank登录号为 JX871469)ꎮ 经 BLAST
在 GenBank 中搜索同源序列ꎬ并用 DNAMAN 构
建同源矩阵ꎬ发现该株系与均属于花生丛枝植原体
组(Peanut witches’  ̄broom groupꎬ16S rII group)的
序列同源性均在 90.1%以上ꎬ与目前在 GenBank
中登录的来源于台湾及海南的 4 个花生丛枝植原
体株系的同源性高达 99.7%~99.8%ꎮ
    DNAMAN7 软件分析表明ꎬ该序列包括核糖
体蛋白全部 L22(rplVꎬ90 ̄476)和大部分 S3( rpsCꎬ
460 ̄1 171)基因ꎬ2基因相互重叠ꎬ分别编码 128 和
237个氨基酸ꎮ 分别比较 2 个基因所编码氨基酸
序列ꎬ发现云南元谋株系 rplV 基因编码的第 45 位
氨基酸与台湾的一个株系有差异ꎬ而 rpsC 基因编
码的第 194 位氨基酸却与台湾和海南的株系都有
差异(表 4)ꎮ
    从构建的系统进化树可看出ꎬ基于 rp 的进化
树与基于 16S rDNA 的系统进化树相似ꎬ16SrII 组
各植原体株系也明显形成聚为一群ꎬ而 PnWB ̄
YNym与花生丛枝(PnWB)、甘薯丛枝(SPWB)、
芝麻花变叶(SEPNꎬ SEPT)以及苜蓿丛枝、候选种
Ca.P.australasia等株系聚为同一亚进化支( iii)(图
5)ꎮ
Table 4  Amino acid sequence differences in rplV and rpsC
of PnWB from different geographic source
Geographical origin
rplV rpsC
GenBank
Number
Position / 45 Homology / %
GenBank
number
Position / 194 Homology / %
Yuanmouꎬ Yunnan AFZ89028 ..TNKAAAI.. / AFZ89029 ..VAARTIH.. /
Taiwan ABO26513 ..TNKSAAI.. 99.0 ABO26514 ..VAAKTIH.. 99.6
Taiwan AFK75862 ..TNKAAAI.. 100 AFK75863 ..VAAKTIH.. 99.6
Hekouꎬ Hainan AGM34005 ..TNKAAAI.. 100 AGM34006 ..VAAKTIH.. 99.6
Sanyaꎬ Hainan AGM34007 ..TNKAAAI.. 100 AGM34008 ..VAAKTIH.. 99.6
 
Fig. 5  Phylogenetic tree constructed by maximum likelihood analysis of
rp gene sequences from members of 16SrII group
673
 
  4期 万琼莲ꎬ等:云南花生丛枝植原体 16S rRNA和核糖体蛋白基因序列分析
3  讨论
    16S rRNA基因是原核生物进化过程中一个比
较保守的基因ꎬ自 Lim 等[14]在 20 世纪 80 年代末
期开始用 16S rRNA 基因对植原体进行系统发育
研究以来ꎬ研究者们也尝试用 16S rRNA 基因序列
对植原体进行分类[6ꎬ 15]ꎮ 但随着对植原体的深入
研究ꎬ发现采用进化过程中相对不及 16S rDNA序
列保守的其它分子标记ꎬ如 rpꎬ可对亲缘关系比较
近的植原体株系进行进一步的划分[16ꎬ 17]ꎮ Martini
等[7]2007年根据对 rplV ̄rpsC 的序列分析ꎬ建立了
19个不同的植原体 rp 亚进化支( subclades)ꎬ其中
花生丛枝组(16SrII)包括了 4 个 rp 亚进化支( iii、
xviii、xvii、xvi)ꎮ 本研究对云南元谋花生丛枝植原
体的 16S rDNA 序列以及 rp 序列进行分析ꎬ表明
引起云南元谋花生丛枝病的植原体属于 16SrII ̄A
亚组和 rp亚进化支 iiiꎬ明确了该株系的分类地位ꎮ
    从本实验所构建的基于 16S rDNA 序列的系
统进化树还可看出ꎬ除 16SrII ̄E、A、D 各亚组所构
成的分支外ꎬ该进化树还包括一个由 16SrII ̄B、C
以及 16SrII ̄F、G、H、I、J、K、L等 7个新亚组株系组
成的分支ꎬ该分支所涉及到的 7个 16SrII新亚组株
系均来源于云南的仙人掌丛枝植原体ꎬ这些株系的
16S rDNA ̄RFLP酶切图谱均显示与之前所鉴定的
5个亚组(16SrII ̄Aꎬ Bꎬ Cꎬ Dꎬ E)至少有一个酶切
位点的差异[18]ꎮ 结合本实验结果ꎬ可看出 16SrII
组植原体株系在云南存在具有一定的广泛性和多
样性ꎮ
    随着计算机软件的发展ꎬ自 2007 年 Wei
等[19ꎬ 20]开始采用计算机虚拟 RFLP 分析快速准确
的对植原体进行分类鉴定ꎮ Zhao 等[13]于 2009 年
设计的植原体分类鉴定在线工具( iPhyClassifier)ꎬ
可依据对植原体 16S rDNA F2nR2 扩增序列的分
析进行相关株系候选种的确定(‘Candidatus Phy ̄
toplasma’species assignment)和基于相似系数分析
的 16Sr组 /亚组的确定(16Sr group / subgroup clas ̄
sification based on similarity coefficient)ꎬ同时还可
得到单个 16S rDNA F2nR2序列的 17 种限制性酶
切图谱(VgelME)以及多个序列的同一个限制性
酶切图谱(VgelMS)ꎮ 本实验中利用该分析工具ꎬ
对 PnWB ̄YNym 的 16S rDNA F2nR2 扩增片段进
行在线分析ꎬ结果显示该株系与‘Ca. P. australasi ̄
ae’相关ꎮ 从得到的 17 种限制性内切酶图谱和单
一的 Taq I、Mse I 酶切图谱也说明该株系属于
16SrII ̄A 亚组成员ꎮ
    比较花生丛枝植原体 3 个不同来源(台湾、海
南和云南)的 16S rDNA片段以及 rp 基因片段ꎬ发
现均具有较高的同源性ꎬ推测这些不同地理来源的
病害应该是由同一种植原体侵染所致ꎮ 有关该病
原的传播途径、传播媒介等有待于研究ꎮ 通过进一
步比较 16S rDNA片段ꎬ发现有 1 个位点的差异是
云南元谋株系特异的ꎬ再分别比较核糖体蛋白
rplV ̄rpsC 2 个基因所编码的氨基酸序列ꎬ发现云
南元谋株系 rpsC基因编码的第 194 位氨基酸与台
湾和海南的株系均存在差异ꎬ表明云南花生丛枝植
原体有一定特殊性ꎬ推测该特殊性与云南元谋特殊
的地理、气候和环境有关ꎮ
参考文献
[1]   Chen Z Yꎬ Shen J Yꎬ Peng J Mꎬ et al. Mycoplasma ̄
like organism associated with groundnut (peanut) wit ̄
ches’  ̄broom disease ( in Chinese)[J] . Acta Biochimi ̄
ca et Biophysica Sinica (上海: 生物化学与生物物理
学报)ꎬ 1981ꎬ19(3): 317-318.
[2]   Huang Y Zꎬ Chen X Wꎬ Zhu Z T. A preliminary study
of peanut witches’  ̄broom in Shandong ( in Chinese)
[J] . Acta Phytopathologica Sinica (北京: 植物病理
学报)ꎬ 1993ꎬ23(3): 229-230.
[3]   Yang J Yꎬ Liang Z Hꎬ Tang W W. Serological aspects
of phytoplasma associated with peanut witches’  ̄broom
disease( in Chinese) [ J] . Chinese journal of oil crop
sciences (武汉: 中国油料作物学报)ꎬ 2000ꎬ22(4):
58-61.
[4]   Chen M Rꎬ Zhang S Gꎬ Zhen G Bꎬ et al. Study of
pathogenetic regularity and control of peanut witches’  ̄
broom from southern China( in Chinese) [ J] . Guang ̄
dong Agriculture Science (广州: 广东农业科学)ꎬ
1994ꎬ(2): 33-35.
[5]   Lee I-Mꎬ Bottner KDꎬ Zhao Yꎬ et al. Phylogenetic
analysis and delineation of phytoplasmas based on the
secY gene[J] . International Journal Of Systematic and
Evolutionary Microbiologyꎬ 2010ꎬ60: 2887-2897.
[6]   Lee I-Mꎬ Hammond R Wꎬ Davis R Eꎬ et al. Univer ̄
sal amplification and analysis of pathogen 16SrRNA for
773
 
植物病理学报 44卷
classification and identification of mycoplasmalike or ̄
ganisms[J] . Phytopathologyꎬ 1993ꎬ83(8): 834-842.
[7]   Martini Mꎬ Lee I ̄Mꎬ Bottner K Dꎬ et al. Ribosomal
protein gene ̄based phylogeny for finer differentiation
and classification of phytoplasmas [ J] . International
Journal of Systematic and Evolutionary Microbiologyꎬ
2007ꎬ57: 2037-2051.
[8]   Chen S Kꎬ Chu P Wꎬ Ho K Cꎬ et al. Molecular
cloning of sigma factor gene of phytoplasma associated
with peanut witches broom [ J] . Plant Pathol Bull.ꎬ
2008ꎬ17: 279-287.
[9]   Chu P Wꎬ Chen S Kꎬ Chen W Yꎬ et al. Sequence
analysis of the genes coding for the molecular chaper ̄
ones GrpEꎬ DnaK and DnaJ from phytoplasma associ ̄
ated with peanut witches broom[ J] . Plant Pathology
Bulletinꎬ 2007ꎬ16: 181-190.
[10] Lv P Yꎬ Lin C P. Cloning and Analysis of rpsTꎬ serS
and hflB genes of peanut witches-broom phytoplasma
( in Chinese)[J] . Plant Pathology Bulletin (台湾: 植
病會刊)ꎬ 2009ꎬ18: 57-66.
[11] Cheng Y Yꎬ Lin C P. Cloning and application of phy ̄
toplasmal immunodominant membrane protein genes
impꎬ idpA and amp. ( in Chinese)[J] . Plant Pathology
Bulletin (台湾: 植病會刊)ꎬ 2010ꎬ19: 9-18.
[12] Schneider Bꎬ Seemüller Eꎬ Smart C Dꎬ et al. Phyloge ̄
netic classification of plant pathogenic mycoplasmalike
organisms or phytoplasmas [M] . San DiegoꎬCalifꎬ:
Academic Pressꎬ 1995: 369-380.
[13] Zhao Yꎬ Wei Wꎬ Lee I-Mꎬ et al. Construction of an
interactive online phytoplasma classification toolꎬ iPhy ̄
Classifierꎬ and its application in analysis of the peach
X-disease phytoplasma group (16SrIII) [ J] . Interna ̄
tional Journal of Systematic and Evolutionary Microbi ̄
ologyꎬ 2009ꎬ59: 2582-2593.
[14] Lim P Oꎬ Sears B B. 16S rRNA sequence indicates
that plant ̄pathogenic mycoplasmalike organisms are
evolutionarily distinct from animal mycoplasmas [ J] .
Journal of Bacteriologyꎬ 1989ꎬ171(11): 5901-5906.
[15] Seemüller Eꎬ Schneider Bꎬ Maeurer Rꎬ et al. Phyloge ̄
netic classification of phytopathogenic mollicutes by
sequence analysis of 16 S ribosomal DNA[J] . Interna ̄
tional Journal of Systematic Bacteriologyꎬ 1994ꎬ 44
(3): 440-446.
[16] Lee I ̄Mꎬ Gundersen ̄Rindal D Eꎬ Davis R Eꎬ et al.
Revised classification scheme of phytoplasmas based on
RFLP analyses of 16S rRNA and ribosomal protein
gene sequences [J] . International Journal of Systematic
and Evolutionary Microbiologyꎬ 1998ꎬ48(4): 1153-
1169.
[17] Lee I ̄Mꎬ Davis R Eꎬ Gundersen ̄Rindal D E. Phyto ̄
plasma: phytopathogenic mollicutes [ J ] . Annual
Review of Microbiologyꎬ 2000ꎬ54: 221-255.
[18] Cai Hꎬ Wei Wꎬ Davis R Eꎬ et al. Genetic diversity
among phytoplasmas infecting Opuntia species: virtual
RFLP analysis identifies new subgroups in the peanut
witches’  ̄broom phytoplasma group [ J] . International
Journal of Systematic and Evolutionary Microbiologyꎬ
2008ꎬ58(6): 1448-1457.
[19] Wei Wꎬ Davis R Eꎬ Lee I ̄Mꎬ et al. Computer ̄simula ̄
ted RFLP analysis of 16S rRNA genes: identification
of ten new phytoplasma groups[J] . International Jour ̄
nal of Systematic and Evolutionary Microbiologyꎬ
2007ꎬ57: 1855-1867.
[20] Wei Wꎬ Lee I-Mꎬ Davis R Eꎬ et al. Automated RFLP
pattern comparison and similarity coefficient calculation
for rapid delineation of new and distinct phytoplasma
16Sr subgroup lineages [ J] . International Journal of
Systematic and Evolutionary Microbiologyꎬ 2008ꎬ58:
2368-2377.
责任编辑:张宗英  曾晓葳   
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