水稻白叶枯病菌遗传多样性分析

论文摘要

本研究利用国内外广泛应用的几种IS-PCR和Rep-PCR引物、利用已知无毒基因序列自行设计引物、以及利用几个与无毒基因相关片段为探针研究中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌的遗传多样性与致病性之间的关系。首先以J3,IS1112,IS1113和ERIC为引物对来自中国、日本和菲律宾的水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）进行遗传多样性分析。对114个参试菌系的PCR扩增结果表明,参试菌系表现出地域性差异。以70%为簇界,对4种引物扩增结果进行UPGMA综合聚类,三个国家的菌系共分6个分子簇,1簇菌（60.5%）是三个国家菌系的主要分子簇,说明大多数参试菌系之间的遗传关系密切。对17组56株中国、日本和菲律宾的水稻白叶枯病菌母株和它们的单细胞系的研究结果表明:ⅰ)母株与单细胞系属于同一分子谱型的比率依次为:52.9%（J3）、23.5%（IS1112）、29.4%（IS1113）和35.3%（ERIC）;ⅱ)综合4个引物的PCR扩增结果,采用UPGMA聚类,母株与单细胞系完全相同的,只有1组;以带位相似率70%为簇界,参试菌可以划分为7簇,来自中国、日本和菲律宾的12个组的母株和单细胞系聚合在同一簇中,占参试菌的70.6%,说明三个国家病菌的母株和单细胞系在遗传上存在高度相关性;但三个国家的病菌的母株与其单细胞系之间也存在簇群差异,如Pxo79组的母株和单细胞系各分在不同的3簇中,Pxo79,Pxo86,Pxo99和Pxo112等菌系的母株和单细胞之间的差异率达到了41%;ⅲ)致病性测定结果表明,中国、日本和菲律宾菌系的病原型分化明显,菌系之间存在有明显的致病性差异。同时参试的17组56个菌系的致病性测定结果表明,只有2组的母株和单细胞系的毒力相同,占11.8%。其余15组的母株和单细胞系的毒力存在致病性差异。其次,利用已知的水稻白叶枯病菌无毒基因以及致病相关基因序列,开展水稻白叶枯病菌株的毒力分化研究,获得如下结果:3个HXA引物（HXA-9,HXA-14,HXA-15）,对19个来自中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌系的基因组DNA进行PCR分析。结果表明这19个参试菌株的基因组中都含有与我们引物设计所利用的无毒基因相关的同源片段。同时结果也表明利用小片段的无毒基因中的保守序列设计的引物,不能有效的区分菌株,而利用无毒基因的大片段设计的引物可以较好的区分不同国度的菌株。用3种不同的内切酶（EcoRⅠ,XhoⅠ和HindⅢ）消化,以avrXa10和avrXa10中心区域,以及回收片段HXA-14-3、HXA-15-3、HXA-15-2和HXA-15-0.7等6个片段为探针,研究19个来自中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌系的基因组DNA,对获得RFLP指纹谱型进行分析。从RFLP谱型和UPGMA聚类分析结果来看,EcoRⅠ酶切,HXA14-3为探针的组合的结果最有代表性。但是本试验中参试菌系的PCR检测结果、RFLP结果和聚类分析结果均未发现与病原菌的致病性之间具有相关性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 水稻白叶枯病简介
• 2 水稻白叶枯病菌致病性分化
• 2.1 水稻白叶枯病菌致病性分化研究
• 2.2 水稻白叶枯病菌群体毒力结构分化和菌株间的互作分析
• 3 水稻白叶枯病菌遗传多样性分析
• 4 病原菌分子分类
• 5 水稻白叶枯病菌无毒基因研究进展
• 5.1 无毒基因简介
• 5.2 水稻白叶枯病原菌无毒基因avrXa3,avrxa5,avrXa7和avrXa10的研究概况
• 5.3 白叶枯病原菌无毒基因avrXa21的研究概况
• 6 Xanthomonas基因组研究
• 6.1 Xanthomonas oryzae pv.oryzae MAFF311018的基因组序列分析
• 6.2 Xanthomonas oryzae pv.oryzae KACC10331的基因组序列分析
• 6.3 Xanthomonas oryzae pv.oryzae PX099A的基因组序列分析
• 7 研究的目的意义
• 第二章 水稻白叶枯病菌遗传多样性分析
• 1 实验材料与方法
• 1.1 水稻白叶枯病菌
• 1.2 参试品种
• 1.3 方法
• 1.3.1 水稻种植和病菌接种鉴定
• 1.3.2 DNA提取
• 1.3.3 PCR反应条件
• 1.4 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 IS-PCR和Rep-PCR谱型分析
• 2.1.1 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌群体的IS-PCR和Rep-PCR谱型分析
• 2.1.2 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌母株和单细胞系的IS-PCR和Rep-PCR谱型分析
• 2.1.3 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌代表菌株的IS-PCR和Rep-PCR谱型分析
• 2.2 UPGMA聚类分析
• 2.2.1 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌群体PCR扩增结果的UPGMA聚类分析
• 2.2.2 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌母株和单细胞系PCR扩增结果的UPGMA聚类分析
• 2.2.3 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌代表菌株PCR扩增结果的UPGMA聚类分析
• 2.3 病原型分析与分子分析的关系比较
• 2.3.1 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌母株和单细胞系的病原型分析与分子分析的关系比较
• 2.3.2 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌代表菌株的病原型分析与分子分析的关系比较
• 3 讨论
• 3.1 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌分子检测结果比较
• 3.1.1 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌群体分子检测结果比较
• 3.1.2 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌母株和单细胞系分子检测结果比较
• 3.2 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌病原型检测结果与分子检测结果比较
• 第三章 水稻白叶枯病菌毒力相关片段多样性分析
• 1 实验材料与方法
• 1.1 水稻白叶枯病菌
• 1.2 参试品种和病原菌田间鉴定
• 1.3 DNA提取
• 1.4 PCR反应条件
• 1.5 RFLP反应条件
• 1.6 数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 毒力相关片段PCR结果分析
• 2.1.1 引物HXA-1的PCR谱型分析
• 2.1.2 引物HXA-2的PCR谱型分析
• 2.1.3 引物HXA-9的PCR谱型分析
• 2.1.4 引物HXA-14的PCR谱型分析
• 2.1.5 引物HXA-15的PCR谱型分析
• 2.2 RFLP结果分析
• 2.2.1 avrXa10为探针的RFLP结果分析
• 2.2.2 avrXa10的中心区域为探针的RFLP结果分析
• 2.2.3 回收片段HXA14-3为探针的RFLP结果分析
• 2.2.4 回收片段HXA15-3为探针的RFLP结果分析
• 2.2.5 回收片段HXA15-2的RFLP结果分析
• 2.2.6 回收片段HXA15-0.7为探针的RFLP结果分析
• 2.3 毒力相关片段PCR结果的UPGMA聚类结果分析
• 2.4 RFLP结果的UPGMA聚类结果分析
• 2.4.1 同一探针不同内切酶消化的RFLP结果的UPGMA聚类结果分析
• 2.4.2 同一内切酶消化不同探针的RFLP结果的UPGMA聚类结果分析
• 2.4.3 6种探针3种内切酶消化的19菌株的RFLP结果的UPGMA综合聚类结果分析
• 2.5 病原型分析与分子分析的关系比较
• 2.5.1 19个菌株的病原型分析与毒力相关片段PCR结果的关系比较
• 2.5.2 19个菌株的病原型分析与RFLP结果的关系比较
• 3 讨论
• 3.1 以与病菌毒力相关的引物进行PCR扩增结果的讨论
• 3.2 RFLP结果讨论
• 3.3 中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌病原型检测结果与分子检测结果比较
• 参考文献
• 附录
• 附录1 水稻种植和病菌接种鉴定
• 附录2 水稻白叶枯病菌DNA的提取
• 附录3 Southern杂交
• 附录4 在读期间发表的文章
• 致谢