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中国剑线虫属主要种群的形态学与分子分类研究

武扬

   剑线虫属(Xiphinema Cobb,1913)是一类重要的植物外寄生线虫,可寄生于植物根部,影响根系长势,甚至造成根部肿大或坏死等症状。属内的许多种(群体)还是一些植物病毒的传播介体,对许多经济作物如花卉、果树等都造成严重的经济损失,世界上许多国家和地区均将此类线虫列为检疫对象。剑线虫属内许多种群的形态特征极为相似,有关的分类地位也存在争议和分歧。本研究在对我国14省市植物根围线虫样品调查的基础上,报道了我国剑线虫属主要种群的形态学和rDNA分子特征,主要研究主要结果如下: 1.通过对国内北京、山东、山西、河北、河南、江苏、安徽、四川、重庆、浙江、福建、云南、海南和广东等14省市植物根围1599份土壤样品的分离和鉴定发现:19.9%的样品中有剑线虫属的群体;总计在192份样品中发现美洲剑线虫组(X.amerzcanum group)内群体,在63份样品中发现标明剑线虫(X. insigne)群体,在41份样品中发现湖南剑线虫(X.hunaniense)群体,分别占检测到剑线虫群体总数的58%、19%和12%,表明美洲剑线虫组内群体、标明剑线虫和湖南剑线虫等是我国剑线虫属的优势种群,本研究中发现的剑线虫种群生活史中均有4个幼虫龄期。 2.通过形态学和rDNA相关序列(rDNA ITS区序列和28S RNA基因D2D3扩增区段序列)比较,发现来自我国不同地区的美洲剑线虫组内群体主要可归类为二个种:X.brevicollum,X. incognitum和X.oxycaudatum;研究表明X.brevicollum中国种内群体形态特征与X.diffusum Lamberti et Bleve-Zacheo,1979原始记录形态特征重叠,rDNA ITS区序列与登陆在NCBI的X.diffusum相应序列(AY580057)相似度达98.9%,此项研究结果支持Luc等(1998)将X.diffusum作为X.brevicollum同物异名的观点;从形态学特征(特别是唇区结构和尾部形态)与rDNA分子特征两方面肯定了X.incognitum为一有效种;描述了两个X.oxycaudatum群体,研究发现:除rDNA相关序列与组内其它种存在较大差异外,X.oxycaudatum的唇区结构(与身体连接处缢缩明显)、尾尖形态(尾尖尖锐)和c’值(大于1.2)等特征均明显不同于美洲剑线虫组内其它一些常见种;建立了针对我国美洲剑线虫组主要群体的PCR-RFLP鉴定技术。 3.通过对采自海南、山东、四川、浙江四省区的标明剑线虫代表性群体的形态测量值比较,明确了标明剑线虫在雌虫齿针长、尾长、V值等主要形态测量值在种内群体间甚至群体内存在较大的变异,并在一定范围内出现重叠,但相互之间没有相关性,从而否认了将标明剑线虫分为二型(印度型和标明型)的说法。在杭州的一个标明剑线虫群体中发现了所有的四个幼虫龄期标本,并进行了详细的形态学观察和测量,其中有关该线虫的一龄幼虫为国内首次报道;对上述群体rDNA ITS区序列和28S RNA基因D2D3扩增区段序列酶切和测序比较结果显示两段序列在标明剑线虫种内群体间具一定保守性;首次报道了标明剑线虫在中国海南省的分布。 4.国际上首次报道了湖南剑线虫28S RNA基因D2D3区序列和一龄幼虫信息;通过形态学和28S RNA基因D2D3区序列比对支持湖南剑线虫(X.hunaniense)为一有效种的观点;描述了一形态较特殊的湖南剑线虫群体,报道了湖南剑线虫种内群体间存在一定程度的形态学和分子变异情况。 5.报道了寄生于甘蔗根部的移去剑线虫群体形态和分子序列信息;发现中国已知的移去剑线虫(X.elongatum)群体均属于长尾短口针组;首次报道了移去剑线虫在中国海南省的分布。 6.从形态学和分子特征等方面记述了剑线虫属两个新种。新种1模式生境为辽宁沈阳未知乔木根围,在Loof与Luc(1990)的形态学多歧检索表中的代码为A4-B4-C4-D(4)5-E3-F3(4)-G(2)3-H2-I3-J3-K?-L1。新种1的rDNA分子序列特征与X.bakeri较为接近,但主要形态测量值(体长和V值)存在明显的差异,在多歧检索表中相应代码均不同(新种为E3-F3(4),X.bakeri为E12-F4);新种2采自杭州南高峰,代码为A1-B4-C2-D3-E1-F2-G2-H2-I3-J2-K?-L1,其形态特征与X.chambersi最为接近,但rDNA-ITS1区序列与X.chambersi相应序列(AF511428)差225个碱基,序列相似度(Identitypercent)仅为85.7%;对从福建厦门采集到的巴西剑线虫进行了形态描述。 7.基于rDNA ITS区和28S RNA基因D2D3扩增区序列的特征构建了来自中国的主要剑线虫种群及近似种的系统发育树。 本研究结果将有助于构建剑线虫属内主要种群的形态学与分子分类、鉴定的标准化系统。对我国剑线虫分类与鉴定研究工作亦有直接的借鉴与指导意义。……