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玉蜀黍赤霉(Gibberella zeae)对多菌灵的抗药性遗传研究

袁善奎

  本文以抗多菌灵(carbendazim,MBC)及野生敏感型玉蜀黍赤霉(Gibberella zeae)菌株为材料,在含2.5%KC10_3的MMC培养基上培养,获得了不能利用硝酸盐的营养缺陷突变体(Nitrate nonutilizing mutant,简称nit突变体),这些突变体分别属于4种不同的生理突变型,即涉及硝酸盐还原酶结构基因(nit1)、硝酸盐同化过程中专门途径调节基因(nit3)、影响硝酸盐还原酶所必需的含钼协同因子聚合的基因(通常有几个基因,NitM)以及主氮调节基因(nitA)等的突变。研究表明,nit突变体均抗氯酸盐,在PSA平板上的生长速率和有性生殖能力没有下降;在Joff’s培养液和5%绿豆汤培养液中仍能产孢,虽然产孢量与亲本菌株有差异,但与nit突变无关;nit突变特性在自交和无性繁殖过程中能够稳定遗传;此外,玉蜀黍赤霉对氯酸盐和多菌灵之间没有交互抗药性。因此,可用nit作为遗传标记,研究具同宗配合特性的玉蜀黍赤霉对多菌灵的抗药性在有性重组过程中的遗传与变异。根据在含0.5、1.4、50、100μg/ml等不同多菌灵浓度的PSA平板上的生长情况,将玉蜀黍赤霉田间菌株对多菌灵的敏感性划分为:敏感(S)、中抗(MR)和高抗(HR)等3个水平。其中S菌株在0.5μg/ml浓度下能生长、但在≥1.4μg/ml浓度下生长完全被抑制;MR菌株在1.4μg/ml浓度下能快速生长,在50μg/ml浓度下能缓慢生长,但在≥100μg/ml浓度下不能生长;HR在50μg/ml浓度下能较快生长,且在≥100μg/ml浓度下仍能生长。没有发现在1.4μg/ml浓度下能生长,而在50μg/ml浓度下能被完全抑制的田间抗性菌株。遗传研究表明,玉蜀黍赤霉对多菌灵的敏感性在自交和无性繁殖过程中能够稳定遗传:抗药基因与nit突变基因间无连锁关系,在后代中各自独立分离;玉蜀黍赤霉田间菌株对多菌灵的抗药性是由单个孟德尔基因控制的,不同水平的抗药性由同一主效基因控制,该基因的两个不同碱基位点发生突变或同一碱基位点发生两种不同的突变可导致低抗和高抗的产生,抗药性不受修饰基因或胞质遗传因子的影响。通过紫外线(UV)照射和药剂选择的方法均获得了王蜀黍赤霉野生敏感菌株对多菌灵的室内抗药突变体,这些抗药突变体一部分表现低抗(LR),即能在临界致死剂量1.4μg/ml多菌灵浓度下生长,但不能在10μg/ml浓度以上生长,且对二氯苯胺甲酸甲酯则不具负交互抗药性;另一部分表现高抗(HR),gF能在100 u s/ml多菌灵浓度下生长。并与田间高杭菌株一样,对MDPC具有负交互抗药性;没有获得类似田间的中抗(MR)菌株,R时在10us切 多菌灵浓度下快速生长,5 0us加 浓度下缓慢生长,但不能在100 p g加l浓度以上生长。通过药剂选择的方法还获得了田间中抗菌株(MR)的高抗突变体问R),但这些突变体对MDPC与MR一样仍然不具负交互抗药性。在所研究的抗药突变体中,抗药性在自交和无性繁殖后代中能稳定遗传,且大多数抗药突变体对小麦幼苗具有致病性。抗药突变体对多菌灵和MDPC的抗药性遗传研究表明,室内抗药突变体和田间抗药菌株对多菌灵的抗药性由同一个主效基因控制,但它们发生突变的碱基位点不同或者同一碱基位点发生了不同的突变,因此玉蜀黍赤霉对多菌灵的抗性属于复等位基因杭性(multiple allelic resistance);对MDPC的敏感性也是由单个基因控制的,该基因与控制多菌灵抗。性的基因是等位基因,当该基因发生对多菌灵高水平抗性突变的同时会使病菌对MDPC的敏感性增加。玉蜀黍赤霉发生对多菌灵的抗药性变异后,不会改变其营养亲和能力,但玉蜀黍赤霉的营养亲和群(vegetative compatibility groups,vCGs)变异a大,1抗药性基因在营养亲和的两菌株之间不能通过菌丝融合传递给另一菌株或发生的概率极低,表明菌丝融合在玉蜀黍赤霉对多菌灵的抗药群体发展中的作用较小。在诱导玉蜀黍赤霉对多菌灵的室内抗药突变体的过程中获得了一株产黄色素稳定的抗多菌灵突变体。该突变株与亲本菌株相比,生长速率下降、致病性和同宗配合能力丧失。在与亲本菌株的杂交研究中发现,产黄色素的性状和对多菌灵的抗性是由两个紧密连锁的基因或同一基因的突变引起的。……   
[关键词]:玉蜀黍赤霉(Cibberella zeae);nit突变体;多菌灵;抗药性;遗传
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京农业大学2003年