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十字花科蔬菜黑斑病菌PCR检测方法研究



全 文 :书·问题探讨·
收稿日期:2015-05-25
基金项目:北京市农业局科技新星计划项目(编号:20130929)。
作者简介:云晓敏(1980—),男,海南文昌人;农艺师,主要从事种子检
验工作;E-mail:yun124@sina.com。
十字花科蔬菜黑斑病菌PCR检测方法研究
云晓敏, 宋 歌, 律宝春, 蒋晓春
(北京市种子管理站, 北京100088)
Research for PCR Identification Method of the Pathogens Causing Black
Leaf Spot of Cruciferae Vegetables
YUN Xiaomin,SONG Ge,LBaochun,JIANG Xiaochun
摘 要:为建立十字花科蔬菜黑斑病菌分子检测鉴定技术,以
黑斑病菌3个种芸薹链格孢(Alternaria.brassicae),甘蓝链格
孢(A.brassicicola)和萝卜链格孢(A.raphani)为实验对象,筛
选适宜其生长的富集培养基;依据文献报导和3个种DNA的
ITS序列共设计合成7对特异性引物,利用PCR检测方法进行
鉴定。结果显示,PDA和CMA均适合十字花科蔬菜黑斑病菌
的富集培养;引物 B 2 和 S 1 可分别对 A.brassicicola 和
A.raphani菌种进行特异性鉴定,而A.brassicae特异性鉴定还
需进一步研究确定。
关键词: 芸薹链格孢菌;甘蓝链格孢菌;萝卜链格孢菌;
培养基;引物;PCR检测方法
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001-4705.2015.10.65
中图分类号: S 41-30   文献标志码: A
文章编号: 1001-4705(2015)10-0065-04
黑斑病是十字花科蔬菜作物的一种主要种传病
害,带菌种子发芽后会引发猝倒病,造成幼苗猝倒。如
果幼苗感染本菌后,即使苗期不产生明显的病症,但种
子带菌可在植株上增殖或群集,致生长后期或采种株
爆发严重的危害。全国各大白菜产区均有不同程度的
病害发生,西南、华北地区近年来为害呈上升趋势,南
方秋季多雨季节发病最为严重,一般发病年份可减产
10%~20%,发病严重的年份可减产30%~40%,所
以在进行种子调运、播种前进行种子健康检测和预警
显得尤为重要。
十字花科黑斑病病原菌主要是半知菌亚门丝孢纲
丝孢目暗色孢科链格孢属(Alternaria)的真菌[1],包
括A.brassicae,A.brassicicola,A.Raphani 3种链格
孢菌[2-3],关于该病病原的培养条件[2]及PCR鉴定[8],
国内已有初步研究。近年来,随着十字花科蔬菜黑斑病
危害的日趋严重,黑斑病也引起了国外研究者的重视。
Bassimba,D.D.M首次报道萝卜中的黑斑病是由萝卜
链格孢菌引起,并同时进行了PCR鉴定研究[10]。但有
关从种子(苗)上分离和富集3种链格孢菌所适宜的培
养基,以及不同菌株特异PCR检测方法还需要进一步
研究。本试验针对3种链格孢菌培养基筛选及PCR检
测方法进行了初步研究,探索建立简便、准确、高效的十
字花科蔬菜黑斑病菌种子(苗)健康检测技术。
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.1.1 供试菌株
十字花科蔬菜黑斑病菌3个种共7个菌株由中国
农业大学种子健康中心提供,其中芸薹链格孢菌3个
菌株分别为cae1、cae2和cae3;甘蓝链格孢菌2个菌
株分别为cola1和cola2;萝卜链格孢菌2个菌株分别
为rap1、rap2。
1.1.2 培养基
参照文献[2]方法,选择了以下8种培养基。
modified SDA培养基:葡萄糖(20.0g),蛋白胨
(10.0g),琼脂(20.0g),蒸馏水(1L)。
PDA培养基:马铃薯(200.0g),葡萄糖(20.0g),
琼脂(20.0g),蒸馏水(1L)。
CS培养基:硝酸钠3g,磷酸氢二钾(1g),硫酸镁
(MgSO4·7H2O)(0.5g),氯化钾(0.5g),硫酸亚铁
(0.01g),蔗糖(30g),琼脂(20g),蒸馏水(1L)。
CMA with Tw80培养基:玉米粉(40.0g),琼脂
(15.0g),吐温80(10mL),蒸馏水(1L)。
MA培养基:麦芽浸膏(25.0g),琼脂(20.0g),蒸
馏水(1L)。
MDS培养基:KH2PO4(1g),MgSO4·7H2O
(0.5g),蛋白胨(5g),葡萄糖(10g),琼脂(20g),蒸馏
水(1L),pH自然;此培养液1 000mL加1%孟加拉红
水溶液3.3mL。临用时每100mL培养基中加1%链
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问题探讨  云晓敏 等:十字花科蔬菜黑斑病菌PCR检测方法研究
霉素液0.3mL。
PSA培养基:马铃薯(200g),蔗糖(15g),琼脂
(20g),蒸馏水(1L)。
SNA培养基:K2HPO4(1.36g),Na2CO3(1.06
g),MgSO4·7H2O(5.0g),葡萄糖(5.0g),天门冬素
(1.0g),琼脂(20g),蒸馏水(1L)。
1.2 实验方法
1.2.1 供试菌株在不同培养基上的生长速率比较
从十字花科蔬菜黑斑病的3个种里分别取一个菌
株(cae1、rap1、cola1)进行试验。将供试菌株在PDA
平板上活化,于25℃恒温、黑暗条件下培养大约7d,
用直径为6mm的真菌打孔器截取菌落外缘制备菌
饼,将菌饼接种到预先制备的8种供试培养基平板
(Φ=8.5cm)中央,每种供试培养基视为一个处理,
4次重复,置于25℃恒温、黑暗条件下培养7d,测量
各菌落直径,按下列公式计算出各处理菌落平均生长
速率,比较3种菌株在不同种培养基上平均生长速率
以及每个菌株在不同培养基上生长速率的差异。
平均生长速率(mm/d)=(测定菌落直径-菌饼
直径)/培养天数。
1.2.2 供试菌株基因组DNA的提取
将7个株菌转接到PDA液体培养基上,在25℃、
130r/min恒温摇床上培养4~5d,用灭菌纱布过滤
菌丝体,无菌吸水纸吸干营养液后,-20℃保存备用。
采用天根生化科技(北京)有限公司提供的新型植物基
因组提取试剂盒(DP 320)提取菌丝的基因组DNA。
1.2.3 DNA质量检测
采用1.0%琼脂糖凝胶对提取的DNA进行电泳
检测。
1.2.4 引物及设计
4对引物引自文献[8]、[11],包括真菌核糖体基
因的通用引物T 1,扩增3个菌种核糖体5.8SrDNA
侧翼ITS区的特异引物:B 1、B 2、B 3。同时本实验室
根据3个菌种ITS区DNA序列,利用在线引物软件
(http://seq.yeastgenome.org/cgi-bin/web-prim-
er)设计针对3个种的特异性扩增引物:A.raphani的
引物S 1,A.brassicicola的引物S 2和A.brassicae的
引物S 3。所有引物均由北京鼎国昌盛生物技术有限
责任公司合成。具体序列见表1。
1.2.5 PCR引物扩增
PCR扩增反应体系为25μL:10×Taq reaction
buffer 2.5μL,dNTP mixture(2.5mM each)2μL,
Taq DNApolymerase 0.2μL,Forward primer(10
mmol/L)0.5μL和Reverse primer(10mmol/L)0.5μ
L,Template 1.0μL(含25~50ng DNA),ddH2O
18.3μL。
表1 引物序列情况表
引物名称      序列 来源 片段大小
T 1
F:TCCTCCGCTTATTGATATGC
R:GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG
文献报道 315bp
B 1
F:AGGCTGAAATCTCTCGAGACGA
R:AAGGCGAGTCTCCAGCAAACTA
文献报道 371bp
B 2
F:ACCTCAGCAGCATCTGCTGTTG
R:GGCTTTATGGATGCTGACCTTG
文献报道 457bp
B 3
F:AGCAGTGCATTGCTTTACGGCG
R:CCAGTAGGCCGGCTGCCAATT
文献报道 411bp
S 1
F:CCCTAGCAGTGCATTGCTTTA
R:TTTGTGGATGCTGACCTTTG
设计 470bp
S 2
F:ATACCGTGAAACTGCGAATG
R:CTTTGATTTCTCGTAAGGTGCC
设计 1 018bp
S 3
F:TAACCTGCGGAGGGATCATTA
R:AAGTTTCCTCCGGCTTTTGA
设计 544bp
2 结果与分析
2.1 不同培养基上黑斑病菌3个种菌株生长速率
比较
  观察同一黑斑病菌菌株在不同培养基上生长速率
发现,3种菌株均在PDA和CMA两种培养基上生长
相对较快(图1),说明这2种培养基适合3种黑斑病
菌的富集培养;另外3种黑斑病菌在同一培养基上的
生长速率存在差异,除SNA培养基外,其余培养基上
cola1的生长速率最快,cae 1次之,rap1的生长速率
最慢(图1)。
图1 不同培养基上3种黑斑病菌株生长速率比较
2.2 菌种的PCR鉴定
利用菌种富集培养的菌丝,通过试剂盒方法提取
得到7个菌株的基因组DNA,通过琼脂糖电泳检测,
提取的DNA条带较亮,没有弥散(图2),说明提取的
DNA质量好,可以用于PCR扩增。
首先利用文献提供的引物进行扩增,结果显示,针
对真菌核糖体基因的通用引物T 1都能扩增出580bp
的片段(图3),但是长度与文献报导的315bp不符,说
明是非特异扩增,不能用于十字花科蔬菜黑斑病菌后
续的克隆和测序;针对3种病菌特异性鉴定仅对
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第34卷 第10期 2015年10月          种 子 (Seed)          Vol.34 No.10 Oct. 2015
A.brassicicola菌 的 引 物 B 2 扩 增 出 目 的 条 带
(457bp),其他菌均未扩增出目标片段(图4),特异性
强。由本实验室根据ITS序列设计的3个病菌的特
异引物扩增结果显示,仅针对A.raphani引物S 1表
现出扩增特异性,目标条带为470bp(图5),而针对
A.brassicicola设计的特异性引物S 2特异性差,对试
验中所有链格孢菌均能扩增出1 018bp的目标条带
(图6);另外针对A.brassicae设计的特异性引物S 3
未能对芸薹链格孢及其相近链格孢菌株PCR扩增出
任何条带,结果图省略。因此,通过本试验,确定了
A.raphani和A.brassicicola病菌的特异性检测引物,而
A.brassicae病菌的特异性引物需要进一步试验研究。
图2 菌株DNA提取效果
图3 通用引物T 1扩增结果
图4 引物B 2扩增结果
图5 引物S 1扩增结果
图6 引物S 2扩增结果
3 讨 论
十字花科蔬菜黑斑病是世界范围内为害比较严重
的十字花科蔬菜真菌性病害之一,近年来十字花科蔬
菜黑斑病的发生趋势有所上升,对我国十字花科蔬菜
生产造成严重威胁。十字花科蔬菜黑斑病菌为种传真
菌性病害,因此种子健康检测成为防治此病害的重要
手段。但常规的种子健康检测方法大多存在时间过
长、精度不高、专一性不强等缺点。有鉴于此,本研究
建立了一个快速、准确、灵敏的PCR检测方法,用于检
测十字花科蔬菜种子携带的黑斑病菌。
本研究从8种培养基中筛选到适宜十字花科蔬菜
黑斑病3个种生长的2种培养基(PDA,CMA),通过
富集培养获得大量用于分子检测的菌丝体。通过
PCR特异扩增,确认病菌A.raphani和A.brassicico-
la的特异扩增引物和检测方法,为十字花科蔬菜黑斑
病菌检测奠定了基础。下一步研究可对病菌A.bras-
sicae的特异引物进行设计和鉴定,同时通过对通用引
物的扩增对扩增后的PCR产物进行克隆和测序,根据
测序结果设计 Taqman探针和引物,通过实时荧光
PCR方法对菌株进行检测和鉴定,这样既可以提高检
测灵敏度,又可以降低假阳性率,提高检测的效率。
参考文献:
[1]骆忠伟.大白菜黑斑病病原菌的致病型划分及致病型对大
白菜致病性的研究[J].科教文汇(下半月),2006(8):208.
[2]肖长坤,吴学宏,李健强,等.白菜黑斑病菌三个种菌株基本
培养条件比较[J].菌物学报,2004,23(4):573-579.
[3]邓齐.白菜黑斑病研究进展[J].园艺与种苗,2011(4):112-
114.
[4]肖长坤,郑建秋,李健强,等.白菜种传黑斑病菌rDNAITS
区序列分析[J].菌物学报,2005,24(3):414-421.
[5]肖长坤,李勇,李健强,等.十字花科蔬菜种传黑斑病研究进
展[J].中国农业大学学报,2003,8(5):61-68.
[6]张晓雪.白菜类蔬菜黑斑病的发生与综合防治[J].西北园
艺,2009,11:36.
(转下页)
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[7]张毅,李进,李婷,等.十字花科蔬菜黑斑病的识别与防治
[J].西北园艺,2010(3):43.
[8]肖长坤,李健强,师迎春,等.十字花科蔬菜黑斑病菌的PCR
鉴定[J].植物病理学报,2005,35(3):278-282.
[9]BassimbaD D M,Mira J L,Vicent A.First Report of Alter-
naria japonica Causing Black Spot of Turnip in Spain[J].
Plant Disease,2013,97(11):1 505.
[10]White T J.Lee S.Taylor J.Amplification and direct se-
quencing of fungal ribo so mal RNA gene for phylogen
ctics.In:PCR Protocools:A guide to me thods and appfi-
cation[M].Academic Pr s.San Diego.Califo~a.1990:
315-322.
收稿日期:2015-05-15
基金项目:山东省高校人文社会科学研究计划项目(编号:J 12WG 64);山东省社科规划办项目(编号:13CJR 11);山东省高校人文社会科学研究计
划项目(编号:J 14WF 55);山东省自然科学基金(编号:ZR 2014GL 010)。
作者简介:高 洁(1980—),女,山东潍坊人;博士,讲师,研究方向:农业经济管理。
植物品种权保护制度的设计分析
高 洁, 周志霞
(潍坊学院经济管理学院, 山东 潍坊262100)
The Design and Analysis of the Plant Variety Right Protection System
GAO Jie,ZHOU Zhixia
摘 要:实现育种创新收益与社会收益之间的平衡,是植物品
种权保护制度设计者必须考虑的问题。本文通过构建单一政
策框架下的博弈模型,探讨了植物品种权保护制度的设计机
制。研究表明:植物品种权保护期是一个有限的值,合理的植
物品种权保护期既可以使育种创新者获得足够补偿,又可以尽
可能降低社会福利净损失。
关键词: 植物品种权保护制度;设计机制;
植物品种权保护期
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001-4705.2015.10.68
中图分类号: F 204   文献标志码: A
文章编号: 1001-4705(2015)10-0068-03
植物品种权是一种有效激励育种创新的制度安
排,它通过赋予育种创新者一定时期的垄断权使其弥
补研发成本、获取垄断收益。然而,育种创新者利用植
物品种权获得垄断权的同时,也存在社会福利的无谓
损失(dead-weight loss)。由植物品种权保护制度所
导致的无谓损失是为激励育种创新不得不付出的代
价,在一定程度上有其合理的一面。实际上,植物品种
权保护制度的作用就是要使育种创新者的收益与社会
收益达到某种平衡。因此,如何有效地发挥植物品种
权保护制度的创新激励作用和降低其垄断力量,是任
何一个政策制定者在设计植物品种权保护制度时都必
须考虑的问题。基于上述认识,本文对植物品种权保
护制度的进行最优化设计,以期为政府制定植物品种
权保护制度提供理论依据。
1 模型构建
随着中国种业市场的逐步放开,种子已成为“门
槛”最低的农资造假领域,品种权人受到的潜在威胁更
多地是来自于假种子的贩卖。设如下基本假设:1)
在育种创新者选择申请品种权保护后,也就自动转为
品种权人,这里不考虑品种权转让、许可等情况。也就
是说,育种创新者与品种权人是不同阶段对同一人的
不同称呼。2)实施品种权侵权行为的一方,统称为侵
权者。3)一般情况下,假种子总是不同程度地劣于品
种权种子。4)种植农户对种子的需求是同质的。即
只要假种子和品种权种子的种植性能一样,种植农户
对它们的需求是一致的;当假种子种植性能逐渐下降
时,其需求量也在下降。5)侵权成本是侵权者在实施
侵权行为时付出的成本,包括生产成本、精神成本、机
会成本和违法成本。这里的违法成本是指其中指侵权
者被发现后需支付的补偿性赔偿(补偿性赔偿是指通
过赔偿使品种权人恢复到侵权前的状态,仅限于补偿
实际损失)。其中,生产成本、精神成本和机会成本是
必然发生的,而违法成本的发生存在偶然性。设生产
成本、精神成本和机会成本之和为K,违法成本为C,
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