对来源于国内11省(区)31市(县)的46株金黄壳囊孢菌进行致病性和遗传多样性聚类分析。结果表明: 金黄壳囊孢菌的致病性与地理来源无明显关系而与寄主种类有一定的关系,从杨树上分离菌株的致病性强于非杨树上分离的菌株。RAPD分析表明: 所有来源的46个菌株可分为2大类群,第1类群包括北京、新疆、辽宁、陕西、吉林、青海、甘肃的全部菌株和黑龙江5个菌株、山东2个菌株、内蒙古1个菌株,第2类群包括四川的全部菌株、内蒙古7个菌株和山东1个菌株。第1类群又可分为北京类群、新疆类群、辽宁类群、甘肃青海混合类群和黑吉青陕甘混合类群5个类群,第2类群可分为内蒙古类群和四川类群2个类群。金黄壳囊孢菌遗传多样性分组与菌株的地理来源呈较明显的相关性。
Forty-six Cytospora chrysosperma strains isolated from 31 cities or counties of 11 provinces in China were analyzed for their pathogenicity and genetic diversity. The results showed that there was no significant relationship between the geographical origin and the pathogenicity, but there was a certain relationship between pathogenicity and the host species. The strains isolated from Popular showed stronger pathogenicity than that from non-poplar hosts. The RAPD analysis of genetic diversity divided the C. chrysosperma strains into two groups. The first group included all strains of Beijing, Xinjiang, Liaoning, Shaanxi, Jilin, Qinghai, Gansu and 5 strains of Heilongjiang, 2 strains of Shandong, 1 strain of Inner Mongolia. The second group included all strains of Sichuan, 7 strains of Inner Mongolia and 1 strains of Shandong. The cluster analysis of genetic diversity further divided the strains of the first group into the geographic groups of Beijing, Xinjiang, Liaoning, as well as the Gansu and Qinghai mixed group, the Heilongjiang, Jilin, Qinghai, Shaanxi, and Gansu mixed group. The strains of the second group were divided into the geographic groups of Inner Mongolia and Sichuan. The study indicated that there was an obvious relationship between the the geographical origin and the genetic diversity grouping.
全 文 :第 49 卷 第 6 期
2 0 1 3 年 6 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49,No. 6
Jun.,2 0 1 3
doi:10.11707 / j.1001-7488.20130616
收稿日期: 2012 - 08 - 21; 修回日期: 2012 - 12 - 13。
基金项目: 国家科技基础条件平台子项目“黑龙江省真菌资源标准化整理整合”(2005DKA21207 - 9)。
* 宋瑞清为通讯作者。
中国金黄壳囊孢菌的致病性分化及遗传多样性*
杨明秀1,2 宋瑞清1
(1.东北林业大学林学院 哈尔滨 150040; 2.东北农业大学农学院 哈尔滨 150030)
摘 要: 对来源于国内 11 省(区)31 市(县)的 46 株金黄壳囊孢菌进行致病性和遗传多样性聚类分析。结果表
明: 金黄壳囊孢菌的致病性与地理来源无明显关系而与寄主种类有一定的关系,从杨树上分离菌株的致病性强于
非杨树上分离的菌株。RAPD 分析表明: 所有来源的 46 个菌株可分为 2 大类群,第 1 类群包括北京、新疆、辽宁、陕
西、吉林、青海、甘肃的全部菌株和黑龙江 5 个菌株、山东 2 个菌株、内蒙古 1 个菌株,第 2 类群包括四川的全部菌
株、内蒙古 7 个菌株和山东 1 个菌株。第 1 类群又可分为北京类群、新疆类群、辽宁类群、甘肃青海混合类群和黑吉
青陕甘混合类群 5 个类群,第 2 类群可分为内蒙古类群和四川类群 2 个类群。金黄壳囊孢菌遗传多样性分组与菌
株的地理来源呈较明显的相关性。
关键词: 金黄壳囊孢菌; 致病性; 遗传多样性
中图分类号: S763. 15 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2013)06 - 0115 - 07
Pathogenic Differentiation and Genetic Diversity of Cytospora chrysosperma in China
Yang Mingxiu1,2 Song Ruiqing1
(1 . Forestry School,Northeast Forestry University Harbin 150040; 2 . Agricultural School,Northeast Agricultural University Harbin 150030)
Abstract: Forty-six Cytospora chrysosperma strains isolated from 31 cities or counties of 11 provinces in China were
analyzed for their pathogenicity and genetic diversity. The results showed that there was no significant relationship between
the geographical origin and the pathogenicity,but there was a certain relationship between pathogenicity and the host
species. The strains isolated from Popular showed stronger pathogenicity than that from non-poplar hosts. The RAPD
analysis of genetic diversity divided the C. chrysosperma strains into two groups. The first group included all strains of
Beijing,Xinjiang,Liaoning,Shaanxi,Jilin,Qinghai,Gansu and 5 strains of Heilongjiang,2 strains of Shandong,1
strain of Inner Mongolia. The second group included all strains of Sichuan,7 strains of Inner Mongolia and 1 strains of
Shandong. The cluster analysis of genetic diversity further divided the strains of the first group into the geographic groups
of Beijing,Xinjiang,Liaoning,as well as the Gansu and Qinghai mixed group, the Heilongjiang,Jilin,Qinghai,
Shaanxi,and Gansu mixed group. The strains of the second group were divided into the geographic groups of Inner
Mongolia and Sichuan. The study indicated that there was an obvious relationship between the the geographical origin and
the genetic diversity grouping.
Key words: Cytospora chrysosperma; pathogenicity; genetic diversity
杨树烂皮病是杨树的主要病害之一,病原菌
为金黄壳囊孢菌 ( Cytospora chrysosperma),有性型
为污黑腐皮壳菌 ( Valsa sordida)。杨树烂皮病在
国内杨树栽植区内发生十分普遍,主要分布于东
北、西北、华北,以东北地区尤为严重(杨春杰等,
2010)。随着杨树抗病品种的大面积推广,定向选
择压力导致金黄壳囊孢菌群体遗传结构分化,出
现新的致病型和基因型 (崔磊等,2005; 张星耀
等,2007)。因此,研究各地区的杨树烂皮病菌的
遗传多样性,对杨树的遗传改良具有重要的理论
指导意义。
1 材料与方法
1. 1 菌株来源
46 个金黄壳囊孢菌供试菌株由中国林业科学
研究院森林生态环境与保护研究所中国林业微生物
菌株保藏管理中心提供。菌株来源涵盖国内 11 个
省(区)31 个市县(表 1)。
林 业 科 学 49 卷
表 1 试验菌株来源及接种结果
Tab. 1 The information of trial strains and the inoculated results
菌株
Strains
病情指数
Disease
index
潜育期
Latent
period / d
子实体是否产生①
Fruiting bodies
or no(30 d)
寄主
Hosts
来源②
Sources
C1 24. 17 7 1 毛白杨 P. tomentosa 北京 Beijing
C2 22. 50 7 1 毛白杨 P. tomentosa 北京 Beijing
C3 23. 33 7 1 山杨 P. davidiana 内蒙古呼和浩特 Hohhot,Inner Mongolia
C4 17. 50 7 1 毛白杨 P. tomentosa 四川洪雅 Hongya,Sichuan
C5 18. 33 7 1 毛白杨 P. tomentosa 四川兴文 Xingwen,Sichuan
C6 19. 17 7 0 滇杨 P. yunnanensis 四川康定 Kangding,Sichuan
C7 16. 67 7 1 新疆杨 P. alba var. pyramidalis 新疆库车 Kuche,Xinjiang
C8 13. 33 10 1 新疆杨 P. alba var. pyramidalis 新疆莎车 Shache,Xinjiang
C9 14. 17 10 1 银灰杨 P. canescens 新疆沙湾 Shawan,Xinjiang
C10 24. 17 7 1 银白杨 P. alba 北京市平谷 Pinggu,Beijing
C11 8. 33 17 0 新疆杨 P. alba var. pyramidalis 陕西绥德 Suide,Shaanxi
C12 9. 17 17 0 辽宁杨 P. liaoningensis 辽宁新民 Liaoning,Xinmin
C13 24. 17 7 1 小叶杨 ×黑杨 P. simonii × P. nigra 内蒙古加格达齐 Jiagedaqi,Inner Mongolia
C14 24. 67 7 1 银中杨 P. alba × P. berolinensis 内蒙古加格达齐 Jiagedaqi,Inner Mongolia
C15 23. 33 7 1 小叶杨 ×青杨 P. simonii × P. cathayana 黑龙江大庆 Daqing,Heilongjiang
C16 18. 33 7 1 小叶杨 ×黑杨 P. simonii × P. nigra 黑龙江大庆 Daqing,Heilongjiang
C17 19. 17 7 0 天演杨 P. × euramericana 吉林龙井 Longjing,Jilin
C18 19. 17 13 0 大青杨 P. ussuriensis 内蒙古满归 Mangui,Inner Mongolia
C19 14. 17 10 0 大青杨 P. ussuriensis 黑龙江漠河 Mohe,Heilongjiang
C20 16. 67 7 1 钻天杨 P. nigra var. italica 甘肃景泰 Jingtai,Gansu
C21 18. 33 7 0 钻天杨 P. nigra var. italica 甘肃景泰 Jingtai,Gansu
C22 13. 33 10 0 钻天杨 P. nigra var. italica 甘肃景泰 Jingtai,Gansu
C23 17. 50 7 0 二白杨 P. gansuensis 甘肃张掖 Zhangye,Gansu
C24 18. 33 7 0 新疆杨 P. alba var. pyramidalis 青海乐都 Ledu,Qinghai
C25 17. 50 7 1 毛白杨 P. tomentosa 山东宁阳 Ningyang,Shandong
C26 20. 83 13 1 毛白杨 P. tomentosa 陕西杨凌 Yangling,Shaanxi
C27 18. 33 7 1 毛白杨 P. tomentosa 山东宁阳 Ningyang,Shandong
C28 18. 33 7 0 毛白杨 P. tomentosa 山东诸城 Zhucheng,Shandong
C29 18. 33 7 0 青杨 P. cathayana 内蒙古乌兰察布 Wulanchabu,Inner Mongolia
C30 24. 17 7 1 青杨 P. cathayana 内蒙古乌兰察布 Wulanchabu,Inner Mongolia
C31 19. 17 7 0 中绥 12 杨 P. deltoides × P. nigra 黑龙江宁安 Ningan,Heilongjiang
C32 18. 33 13 0 黄栌 Cotinus coggygria 北京香山 Xiangshan,Beijing
C33 8. 33 17 0 桂花 Osmamthus fragrans 四川成都 Chengdu,Sichuan
C34 7. 50 17 0 桂花 O. fragrans 四川郫县 Pixian,Sichuan
C35 6. 67 17 0 桂花 O. fragrans 四川资阳 Ziyang,Sichuan
C36 9. 17 17 0 垂柳 Salix babylonica 辽宁新民 Xinmin,Liaoning
C37 8. 33 7 0 垂柳 S. babylonica 辽宁新民 Xinmin,Liaoning
C38 18. 33 7 1 沼柳 S. brachypoda 内蒙古牙克石 Yakeshi,Inner Mongolia
C39 12. 50 10 0 垂柳 S. babylonica 黑龙江漠河 Mohe,Heilongjiang
C40 13. 33 10 0 旱柳 S. matsudana 甘肃景泰 Jingtai,Gansu
C41 18. 33 13 0 旱柳 S. matsudana 甘肃景泰 Jingtai,Gansu
C42 18. 33 13 1 榆 Ulmus pumila 青海乐都 Ledu,Qinghai
C43 18. 33 7 0 榆 U. pumila 青海乐都 Ledu,Qinghai
C44 16. 67 7 1 垂柳 S. babylonica 陕西宝鸡 Baoji,Shaanxi
C45 17. 50 7 1 白林 2 号 P. nigra × P. pyramidalis 内蒙古乌兰浩特 Wulanhaote,Inner Mongolia
C46 17. 50 13 1 核桃 Juglans regia 陕西杨凌 Yangling,Shaanxi
① 0:未产生子实体 No fruiting bodies; 1:产生子实体 Fruiting bodies produced.
②加格达奇在地理上为内蒙古自治区,在行政上归属黑龙江省 Jiagedaqi is attributable to Inner Mongolia Autonomous Region in geography and
is attributed to the Heilongjiang Province in the administration.
1. 2 致病性测定
剪取 2 年生银中杨枝条,水培 15 天后在距根部
1 /3 处烫成闭口伤,将培养 5 天的金黄囊壳孢菌丝
块(1 cm × 0. 5 cm,PDA 平板培养)贴接在烫伤处,
用蘸灭菌水的脱脂棉包裹,再用保鲜膜保湿。每菌
株接种 30 个枝条,置于室温 25 ℃下培养(赵仕光
611
第 6 期 杨明秀等:中国金黄壳囊孢菌的致病性分化及遗传多样性
等,1999)。接种后第 3 天取下脱脂棉,分别于接种
后 7,10,13,17 天调查发病情况,以确定不同菌株
的潜育期,30 天调查接种杨树枝条子实体产生情况
和病害等级。病害分级标准(张忠华等,2005)见表
2。统计后用非加权平均连锁法(UPGMA)进行聚类
分析(Vidal et al.,1999),并构建系统进化图。
表 2 病害分级标准
Tab. 2 The Grading standards of disease
病级
Disease
grading
代表值
Representative
value
分级标准
Grading standards
Ⅰ 0 枝条无病 Branches without disease
Ⅱ 1
初期病斑,枝条韧皮部变褐色,无子实体
Lesion in the early stages,then the phloem of
branch turn brown,no fruiting bodies
Ⅲ 2
病部溃烂,产生子实体,病斑占枝条周长 1 /2
以下 Canker on infected parts,fruiting bodies
appeared,the lesions accounted for less than
1 /2 of the branches perimeter
Ⅳ 3
病斑占枝条周长 1 /2 以上,产生大量分生孢
子角 The lesions accounted for more than 1 /2
of the branches perimeter,a lot of conidiocarps
appeared
Ⅴ 4
病斑生满子实体,枝条死亡或濒死 Lesions were
full of fruiting bodies,branches died or near died
1. 3 遗传多样性分析
RAPD 分子标记是以 DNA 多态性为基础的遗
传 标 记,国 内 外 已 在 黄 瓜 枯 萎 病 ( Fusarium
oxysporum)(Vakalounakis et al.,1999)、扁豆枯萎病
(Fusarium oxysporum f. sp. lentis) ( Lakhdar et al.,
2004)、咖啡枯萎病 ( Gibberella xylarioides) ( Adugna
et al., 2005 )、木 豆 枯 萎 病 ( Fusarium udum )
(Mesapogu et al.,2012 )、草莓炭疽病 ( Glomerella
cingulata)(Denoyes-Rothan et al.,2003)、松干锈病
(Cronartium spp. ) (田呈明等,2000)、葡萄灰霉病
(Botrytis cinerea)(陈林凤等,2009)、大豆疫霉根腐
病(Phytophthora soja)(陈宏宇等,2006; Meng et al.,
1999)等多种植物病原菌遗传多样性的研究上应用并
获得成功。本研究拟通过基因组 DNA 多态性的分析
来检测金黄壳囊孢菌菌株间的遗传分化。
1. 3. 1 DNA 提 取 DNA 提 取 参 照 肖 智 祥 等
(2009)和 Darine 等(2007)的方法,并在此基础上稍
加改进。取 100 "150 mg 菌丝,加液氮研磨至粉状,
加到装有 1 mL 预热提取液 [2% (W /V)CTAB; 100
mmol·L - 1 Tris-HCl,pH8. 0; 20 mmol·L - 1 EDTA,
pH8. 0; 1. 4 mol·L - 1 NaCl]的 1. 5 mL 离心管中,振
荡混匀后于 65 ℃ 水浴 60 min (每 10 min 混匀
1 次),12 000 r·min - 1下离心 10 min,取上清液加入
等体积的酚 ∶ 氯仿 ∶ 异戊醇 ( 25 ∶ 24 ∶ 1 ) 抽提,
12 000 g离心 10 min,取上清液加入加氯仿 ∶ 异戊醇
(24∶ 1)抽提,12 000 g离心 10 min,取上清液加入
1. 5 倍体积的异丙醇和 1 /10 体积的 NaAC 混合,
- 20 ℃静置 2 h 沉淀 DNA,然后 12 000 g下离心
10 min,沉淀用 70%的乙醇和无水乙醇依次漂洗后,
室温晾干,加 50 μL TE 溶解 DNA,20 ℃保存备用。
1. 3. 2 PCR 扩增和反应体系 扩增反应体系:
10 ng DNA 模板,10 μmol·L - 1随机引物,10 μL
Premix Taq Version 2. 0(购自 TaKaRa),加超纯水至
20 μL。
反应程序: 94 ℃ 5 min,然后 94 ℃ 1 min,退火
温度 1 min,72 ℃2 min,反应 35 个循环,最后 72 ℃
延伸 10 min。扩增产物在含有溴化乙锭 (0. 5μg·
mL - 1)的 1. 5%琼脂糖胶中电泳检测分析。退火温
度是 PCR 反应条件中最关键的一步,设置 40,41,
42,43,44,45 ℃6 个梯度,选取最适退火温度(吴燕
民等,2000; Ye et al.,1996)。
1. 3. 3 数据分析 对电泳谱带进行记录,同一位置
有带的记为 1,无带的记为 0,统计各菌株的扩增条
带数,用 NTSYS (Version 2. 10)软件进行聚类分析
(Bayraktar et al.,2009),并构建系统进化图。
2 结果与分析
2. 1 致病性测定结果
46 个金黄壳囊孢菌株分别接种银中杨枝条后,
病情指数最小为 6. 67,最大为 24. 67(表 1)。为了
更细致地区分各菌株的致病性,在参照张忠华等
(2005)的病害分级标准基础上,对病害严重度分级
标准进行了细化: 1 级病情指数为 0,2 级病情指数
为 < 10,3 级病情指数为 10 ~ 20,4 级病情指数为
> 20。接种结果表明: 致病性较弱 (病害等级为 2
级)的菌株有 7 株,包括杨树上的 C11 (陕西绥德)
和 C12(辽宁新民),桂花上的 C33(四川成都温江)、
C34(四川成都郫县)、C35(四川资阳),以及垂柳上
的 C36 和 C37(辽宁新民)。致病性较强(病害等级
为 4 级)的菌株有 9 株,毛白杨上的 C1、C2(北京)
和 C26(陕西杨凌),山杨上的 C3 (内蒙古呼和浩
特)、银白杨上的 C10(北京平谷)、银中杨上的 C14
(内蒙古加格达齐),小叶杨 × 黑杨上的 C13 (内蒙
古加格达齐)和小叶杨 × 青杨上的 C15 (黑龙江大
庆),青杨上的 C30(内蒙古乌兰察布)。
46 个菌株中有 23 个菌株(C1、C2、C3、C4、C5、
C7、C8、C9、C10、C13、C14、C15、C16、C20、C25、C26、
C27、C30、C38、C42、C44、C45、C46)产生子实体。
潜育期试验结果显示: 接种后 7 天发病的有 28
711
林 业 科 学 49 卷
个菌株(C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C10、C13、C14、
C15、C16、C17、C20、C21、C23、C24、C25、C27、C28、
C29、C30、C31、C37、C38、C43、C44 和 C45),接种后
10 天发病的有 6 个菌株 ( C8、C9、C19、C22、C39 和
C40),接种后 13 天发病的有 6 个菌株 ( C18、C26、
C32、C41、C42、C46); 接种后 17 天发病的有 6 个菌
株(C11、C12、C33、C34、C35 和 C36)。
致病性聚类分析结果表明,46 个菌株分为 2 大
类群,第 1 大类群又分为 5 个小类群,第 1 小类群包
括 3 个北京菌株,4 个内蒙古菌株,黑龙江和陕西各
1 个菌株; 第 2 小类群包括内蒙古、北京、甘肃、青海
和陕西各 1 个菌株; 第 3 小类群包括新疆、黑龙江、
甘肃各 2 个菌株; 第 4 小类群包括四川、山东、内蒙
古各 2 个菌株,陕西、新疆、黑龙江、甘肃各 1 个菌
株; 第 5 小类群包括甘肃、青海各 2 个菌株、吉林、
山东、内蒙古、黑龙江、四川、辽宁各 1 个菌株。第 2
大类群包括 3 个四川菌株和 2 个辽宁菌株和 1 个陕
西菌株(图 1)。
图 1 金黄壳囊孢菌 46 个菌株致病性聚类分析
Fig. 1 Clustering analysis of pathogenicity for 46 Cytospora chrysosperma strains
图 2 不同退火温度下 DNA 的扩增图谱
Tab. 2 RAPD patterns under different annealing temperature
A. 40 ℃ ; B. 41 ℃ ; C. 42 ℃ ; D. 43 ℃ ; E. 44 ℃ ; F. 45 ℃
从试验结果可以看出,金黄壳囊孢菌的致病性
与其寄主种类有一定的关系,如致病性较强的菌株
均是由杨树(毛白杨、山杨、银白杨、小叶杨 × 黑杨、
银中杨、小叶杨 × 青杨、青杨)寄主上分离得到的,
致病性较弱的菌株大部分是由非杨树(桂花、垂柳)
寄主上分离得到的。金黄壳囊孢菌的致病性与地理
来源无明显关系,6 个内蒙古菌株分属 4 个小类群,
如 C3 和 C29 菌株间的相似性为 0. 333,新疆的 4 个
菌株分属 3 个小类群,如 C7 和 C8 菌株间的相似性
为 0. 667,黑龙江的 5 个菌株分属 4 个小类群,如
C15 和 C16 菌株间致病性的相似性为 0. 670(图 1)。
2. 2 DNA 扩增引物筛选和反应条件
选取 40,41,42,43,44,45 ℃ 6 个梯度的温度对
8 个 DNA 模板进行退火温度的筛选,结果见图 2。
811
第 6 期 杨明秀等:中国金黄壳囊孢菌的致病性分化及遗传多样性
退火温度在 40,41,42 ℃时,条带亮度微弱,退火温
度在 43 ℃时,条带亮度增强,但条带数不多,退火温
度在度为 44 ℃时,8 个菌株具有较多且较亮条带,
退火温度为 45 ℃时,部分条带较亮,但是仍有部分
条带较暗或模糊。因此 44 ℃为最佳退火温度。选
取北京、内蒙古、四川、新疆、黑龙江、甘肃、山东和青
海各 1 个菌株采用 70 个随机引物进行 PCR 扩增,
根据电泳结果选出 9 个重复性好、特异性强且谱带
清楚的随机引物(表 3)。
2. 3 菌株间的遗传多样性分析
用 9 个随机引物对 46 个菌株进行 RAPD 扩增,
产生的 54 条 DNA 带均呈现多态性,多态性带数占
总带数的 100%。扩增带数为 3 ~ 8 条。扩增片段
在 400 "1 800 kb之间(图 3)。试验表明中国金黄壳
囊孢菌具有丰富的遗传多样性。
表 3 供试引物序列
Tab. 3 Nucleotide sequence of PCR primers
used in the experiment
引物 Primers 序列(5’- 3’) Sequence(5’- 3’)
Cy - 1 AAAGTGCGGC
Cy - 3 TGCTCTGCCC
Cy - 5 CTGCTGGGAC
Cy - 6 TGGACCGGTG
OPC - 2 GTGAGGCGTC
OPD - 5 TGAGCGGACA
OPD - 13 GGGGTGACGA
OPE - 7 AGATGCAGCC
OPE - 15 ACGCACAACC
9 个引物对来自不同地区及不同树种的金黄壳
囊孢菌的 PCR 扩增谱带的聚类结果显示,所有供试
菌株的相似系数在 0. 400 ~ 1. 000 之间(图 4)。46
个不同地理来源的菌株分为 2 大类群: 第 1 类群包
括北京、新疆、辽宁、陕西、黑龙江、吉林、青海、甘肃
的全部菌株和山东 2 个菌株、内蒙古 1 个菌株,第 2
类群包括四川的全部菌株,内蒙古自治区 7 个菌株
和山东 1 个菌株。第 1 类群又可分为 5 个类群,分
别为北京类群、新疆类群、辽宁类群、黑吉青陕甘混
合类群和甘肃青海混合类群。第 2 类群可分为 2 个
类群,分别为内蒙古类群和四川类群。北京平谷
C10 号菌株与内蒙古牙克石 C38 号菌株的遗传相似
值为 0. 400,遗传距离较远。陕西宝鸡 C44 号菌株
与陕西杨凌 C46 号菌株其遗传相似性最大,达
0. 960。来自北京平谷的 C10(银白杨)和北京香山
的 C32 号(黄栌)菌株间遗传相似度达 0. 820。来自
黑龙江大庆的 C16 号(小叶杨 × 黑杨)和黑龙江漠
河 C39 号(垂柳)菌株的遗传相似性为 0. 940。由此
可以看出,地理来源在同一省内的,遗传相似度都较
高,大部分都达 0. 7 以上。另外,内蒙古满归 C18 号
菌株和甘肃省景泰 22 号菌株的遗传相似性为
0. 800,吉林龙井 C17 号菌株和黑龙江宁安 C31 号
菌株的遗传相似性为 0. 780,相邻省份间遗传相似
度较高(图 4)。从总体水平上看,中国金黄壳囊孢
菌株群体内的遗传变异较为丰富,遗传多样性与地
域性有一定的联系。
图 3 引物 Cy-5 对 46 种金黄壳囊孢菌 DNA 的扩增电泳图谱
Fig. 3 RAPD patterns of 46 C. chrysosperma strains produced by primer Cy-5
3 结论与讨论
本研究选取的 46 个金黄壳囊孢菌来自国内 11
个省(区)31 个市(县),涵盖了全国杨树烂皮病发
生及金黄壳囊孢菌株存在的大部分地区,在树种及
地理分布上均具有一定的代表性,基本上反映了我
国杨树烂皮病发生的实际情况。
供试菌株在寄主上的致病性聚类分析树状图与
其各遗传距离划分的 RAPD 指纹组之间的相关性分
析表明,金黄壳囊孢菌的致病性与地理来源无明显
关系。致病性测定的接种植物采用的是银中杨,这
是因为银中杨对烂皮病抗性较强,能将金黄壳囊孢
菌不同菌株的致病性强弱分出等级。测定结果表
明,从杨树上分离得到的菌株致病性强,而从桂花、
旱柳等其他寄主植物上分离的致病性弱。这可能与
致病性测定采用的接种植物为杨树有一定关系,有
待进一步试验证明。
金黄壳囊孢菌的遗传多样性与地理来源有一定
的联系,各省份的菌株基本被分到一个大类群中,如
黑龙江的 2 个菌株 C15 和 C16 菌株间遗传多样性
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林 业 科 学 49 卷
存在较高的相似性 0. 940(图 4),但 2 菌株的致病性
的相似性则较低为 0. 670(图 1)。说明病原菌的致
病性与病菌本身的 DNA 遗传分化之间有较大差异,
RAPD 标记的 DNA 多态性与菌株的毒性多态性相
关性并不明显。
RAPD 分析表明,金黄壳囊孢菌遗传多样性分
组与供试菌株的地理来源呈较明显的相关性。所
有来源的 46 个菌株分为 2 大类群: 第 1 类群包括
北京、新疆、辽宁、陕西、吉林、青海、甘肃、黑龙江
的全部菌株和山东 2 个菌株、内蒙古 1 个菌株,第
2 类群包括四川的全部菌株、内蒙古 7 个菌株和山
东 1 个菌株。第 1 类群又可分为 5 个小类群,分别
为北京类群、新疆类群、辽宁类群、甘肃青海混合
类群和黑吉青陕甘混合类群,第 2 类群可分为 2 个
小类群,分别为内蒙古类群和四川类群。遗传多
样性研究结果表明,东北地区的金黄壳囊孢菌菌
株聚为 1 个大类群,与张星耀等 (2007) 的研究结
果一致,四川省与内蒙古自治区在地理位置上并
不邻近,而遗传相似度较高,可能与 2 省间杨树引
种有关。
图 4 46 株不同地理来源金黄壳囊孢菌亲缘性聚类分析
Fig. 4 Clustering analysis of relationship for 46 C. chrysosperma strains in different geographic origin
RAPD 分析是以基因组 DNA 随机位点的差异
为基础,而致病性则与致病基因编码的基因组相联
系(包括多个致病基因及同一致病基因的不同位
点),并受寄主基因组的强烈选择作用。采用 RAPD
技术快速有效地检测出了国内金黄壳囊孢菌基因组
DNA 的变化,为快速监测金黄壳囊孢菌的种群遗传
变异提供了方便有效的手段,并对分析种内的亲缘
关系以及病害发生与流行等都具有重要的指导
意义。
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(责任编辑 朱乾坤)
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