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摘要
由稻瘟病菌(MagnaporthegriseaBarr.,无性世代:PyriculariagriseaSacc.)引起的稻瘟病是水稻最严重的病害之一,几乎在世界上所有水稻种植区发生。实践证明,选育和利用抗病品种是防治该病的有效措施。但是抗病品种在推广2-3年后,其抗性往往很快“丧失”,而抗病育种及其使用过程中对目标地区稻瘟病菌群体遗传结构的把握不准确是抗性“丧失”的根本原因。因此,了解和把握稻瘟病菌群体结构特征及其变化规律则是选育和推广抗病品种的重要基础。基于上述观点,本研究通过基于简单序列重复标记(simplesequencerepeats,SSR)的分子指纹分析法,以及基于中国、日本和国际水稻所的3套鉴别品种的致病型分析法,分别从遗传结构和致病型结构2个方面对广东、贵州和吉林三省的稻瘟病菌群体各60个菌株进行了全面、系统的比较研究,主要研究结果如下:
1、3个稻瘟病菌群体之间遗传结构的比较分析
(1)在遗传多样性方面,当相似性系数为0.50阈值时,广东、贵州和吉林群体的宗谱频率分别为55.0%、63.4%和38.3%,其遗传多样性指数分别为0.90、0.92和0.82。由此说明,贵州群体的遗传多样性水平高于广东和吉林群体的。同时,对上述3个群体的宗谱频率及多样性指数进行了方差分析,结果表明,在广东与吉林,贵州与吉林群体之间存在显著差异,但是在广东与贵州群体之间则不表现显著差异。
(2)在遗传特异性和均一性方面,广东、贵州和吉林群体的特异宗谱频率分别为46.2%、41.9%和65.9%,而广东、贵州和吉林群体之间不存在共同的宗谱。由此说明,3个群体之间存在明显的区域特异性。同时对特异宗谱频率也进行了方差分析,结果表明,在吉林与广东,吉林与贵州群体之间存在显著差异,但是在广东与贵州群体之间则不表现显著差异。
(3)在基因型和基因多样性方面,广东、贵州和吉林群体的基因型多样性指数分别为0.88、0.91和0.86,而广东、贵州和吉林群体的基因多样性指数分别0.17、0.12和0.15。由此说明,贵州群体的基因型多样性水平高于广东和吉林群体的。但是广东群体的基因多样性水平最高,吉林群体的次之,贵州群体的最小。同时对上述3个群体之间的基因型和基因多样性进行了t测验,结果表明了3个群体都不存在显著差异。
(4)在遗传分化(GST)和基因漂移(Nm)方面,广东和贵州群体之间的遗传分化和基因漂移分别为0.02和41.17;广东和吉林群体之间的遗传分化和基因漂移分别为0.07和6.96;贵州和吉林群体之间的遗传分化和基因漂移分别为0.05和9.81。由此说明,广东和吉林群体之间的遗传分化水平最高,贵州和吉林群体之间的次之,广东和贵州群体之问的最低。换言之,基因漂移在广东和贵州群体之间频繁发生,而在吉林与广东,吉林与贵州群体之间则很少发生。
2、3个稻瘟病菌群体之间致病型结构的比较分析
(1)在致病型多样性方面,首先,在中国鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体分别被划分17、16和12个致病型,其致病型频率分别为28.3%、26.7%和20.0%,而致病型多样性指数分别为0.88、0.90和0.81;其次,在日本鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体分别被划分为39、44和23个致病型,其致病型频率分别为65.0%、73.3%和38.3%,而致病型多样性指数分别为0.96、0.98和0.82;最后,在国际水稻所鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体分别被划分为19、25和28个致病型,其致病型频率分别为31.7%、41.7%和46.7%,致病型多样性指数分别为0.87、0.94和0.96。由此说明,3个群体的致病型频率和多样性指数在日本和国际水稻所鉴别品种上表现明显的差异,但在中国鉴别品种上,三者的差异并不明显。
(2)在特异性致病型方面,首先,在中国鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体的特异性致病型数分别为16、11和7个,其特异性致病型频率分别为94.1%、68.8%和58.3%;其次,在日本鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体的特异性致病型数分别为28、27和11个,其特异性致病型频率分别为71.8%、61.4%和47.8%;最后,在国际水稻所鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体的特异性致病型数分别为4、10和13个,其特异性致病型频率分别为21.0%、40.0%和46.4%。由此说明,广东群体的致病型特异性在中国和日本鉴别品种上高于贵州和吉林群体的,但是在国际水稻所鉴别品种上则明显地低于后2个群体的。
(3)在共同致病型方面,首先,在中国鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体的共同致病型数仅有1个,其菌株出现频率分别为5.0%、23.3%和3.3%;其次,在日本鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体的共同致病型数为4个,其菌株出现频率分别为13.3%、10.0%和6.7%;最后,在国际水稻所鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体的共同致病型数为9个,其菌株出现频率分别为75.0%、45.0%和35.0%。由此说明,在日本和国际水稻所鉴别品种上,3个群体共同致病型菌株出现频率的变化趋势按广东、贵州和吉林群体的顺序依次而降,而在中国鉴别品种上,3个群体共同致病型菌株出现频率的变化趋势按贵州、广东和吉林群体的顺序依次而降。
(4)在优势致病型方面,首先,在中国鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体优势致病型菌株出现频率分别为55.0%、40.0%和78.3%;其次,在日本鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体优势致病型菌株出现频率分别为41.6%、26.7%和66.7%;最后,在国际水稻所鉴别品种上,广东、贵州和吉林群体优势致病型菌株出现频率分别为56.7%、45.0%和58.3%。由此说明,广东和吉林群体的优势致病型水平比贵州群体的突出。