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我国冬小麦主产省小麦茎基腐镰孢菌组成、地理分布及致病基因研究

张向向

  近年来,由镰孢属真菌(Fusarium spp.)引起的小麦茎基腐病在我国的发生越来越严重,给我国小麦生产带来了严重的威胁。为明确我国冬小麦主产省小麦茎基腐镰孢菌主要系统发育学种组成和分布特点,于2009-2013年从我国江苏、安徽、河南、山东和河北五省采集具有小麦茎基腐病病症的小麦样品。共分离到175株具有镰孢属真菌典型性状的小麦茎基腐菌株,经系统发育学鉴定其中123株为F. asiaticum,37株为F. graminearum,其余15株包括了F. acuminatum、F. pseudoraminearum和F.avenaceum,说明我国冬小麦主产省小麦茎基腐病害主要致病菌为F. asiaticum和F.graminearum.利用特异性PCR引物对其所产单端孢霉稀族毒素化学型进行了检测,测定结果表明123株F. asiaticum中有95株为3-乙酰脱氧雪腐镰孢菌烯醇(3-AcDON)化学型菌株,28株为雪腐镰孢菌烯醇(NIV)化学型菌株;37个F. graminearum菌株全部为15-乙酰脱氧雪腐镰孢菌烯醇(15-AcDON)化学型。从地理分布来看,我国五个冬小麦主产省小麦茎基腐镰孢菌均以产3-AcDON化学型毒素的F. asiaticum菌株为王。对120个代表菌株进行了温室小麦苗期和穗期致病力测定,致病力测定结果显示不同类型菌株致病力存在差异,小麦茎基腐病菌F. asiaticum对小麦致病力强于F.graminearum, DON化学型菌株对小麦致病力比NIV化学型菌株致病力强,尽管两者差异性不显著。与相同类型的小麦赤霉病致病菌相比,小麦茎基腐致病菌致病力更强一些。在穗期致病力测定后,收集接种小麦穗的麦粒。利用HPLC法检测菌株在侵染小麦后病麦粒中DON积累量。检测结果表明DON化学型菌株群体的产DON毒素量比NIV化学型菌株群体高,3-AcDON化学型毒素产毒量最高。与相同毒素化学型的小麦赤霉病分离病菌相比,小麦茎基腐分离病菌的毒素产量更高。菌株致病力与毒素产量相关性分析发现,茎基腐菌株DON毒素产量与其致病力强弱呈显著正相关性。为明确我国小麦茎基腐致病菌的侵染过程,我们将GFP标记的突变体菌株侵染小麦茎基部,同时结合QRT-PCR的方法检测两个重要致病基因Tri5、Tri6在病原菌侵染过程中的表达。侵染试验结果表明,茎基腐病菌穿过小麦茎基部外侧芽鞘侵染到内侧叶鞘并大量积累需时较长。QRT-PCR检测结果显示Tri5基因上调表达晚,这可能与小麦茎基部表现病症较晚有关。为进一步阐述毒素与致病力间的关系,我们将Tri5敲除突变体菌株进行温室小麦苗期致病力测定,结果显示接种敲除突变体的小麦茎基部也表现坏死病斑,但坏死程度和小麦叶片黄化程度都比野生菌株对照组弱,我们推测DON的产生对病原菌致病不是必须的,但可加强菌丝侵染和寄主发病程度。……   
[关键词]:小麦茎基腐病;禾谷镰孢菌;致病力;基因功能;Tri5
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京农业大学2014年