掘氏疫霉遗传学研究——Ⅱ.交配型遗传与变异的研究

本研究以掘氏疫霉Phytophthora drechsleri Tucker野生型菌株的单游动孢子无性系为亲本,测定了自交、杂交后代交配型的遗传,经KMnO_4处理引起的交配型变异以及F_1代可自孕单卵孢株有性生殖后代交配型的遗传与变异。聚碳膜间隔配对诱导A_1和A_2菌株自交产生的卵孢子经H_2O_2处理刺激萌发(萌发率12～16％)获得单卵孢株。交配型测定结果表明,A_1和A_2亲本自交S_1代单卵孢株均保持与亲本一致的交配型。用KMnO_4处理上述卵孢子导致A_1和A_2亲本的部分S_1代单卵孢株出现自孕现象,少数A_1亲本自交后代改变为A_2交配型;从A_1交配型亲本的S_1代可自孕菌株产生的卵孢子萌发所建立的单卵孢株中,同时获得A_1和A_2交配型菌株。上述结果不支持Sansome关于疫霉菌A_1、A_2交配型分别由纯合、杂合基因控制的假说,进一步证明了Ko关于交配型抑制因子控制交配型表达的假说的合理性。掘氏疫霉种内菌株直接配对产生的卵孢子用H_O_2刺激萌发获得F_1代单卵孢株。测定结果表明,在F_1代出现A_1、A_2、A_1A_2、A~04种交配型的单卵孢株,其比例因不同亲本组合而有较大差异。 F_1代出现的A_1A_2菌株自孕产生的卵孢子经H_2O_2处理刺激萌发建立自交系,观察到A_1A_2交配型在有性生殖后代发生分离,各交配型比例因亲本不同而异。A_1A_2菌株的自孕能力在单游动孢子无性系后代可稳定遗传,认为F_1代出现的A_1A_2个体来自亲本的杂交。A_1A_2单卵孢株保藏4～6个月后大多仍具自孕能力,少数改变为A_2交配型。     

苎麻疫霉有性生殖导致菌落形态和生长速率在无性后代持续变异的研究

研究了苎麻疫霉菌株ＪＳ－５自交Ｓ１代单卵孢株的菌落形态和生长速率在其单游动孢子无性系后代的遗传与变异。结果表明,亲本菌株ＪＳ－５的菌落形态和生长速率在连续４代单游动孢子无性系后代稳定遗传,而该菌株的自交Ｓ１代的约２／３单卵孢株的上述性状在其单孢无性后代中发生分离,且上述性状的分离在无性单孢后代中至少可连续保持３￣４代。本研究结果提示,苎麻疫霉有性生殖导致上述性状的变异,除有性生殖过程中的基因重组外     

苎麻疫霉有性生殖导致菌落形态和生长速率在无性后代持续变异的研究*

研究了苎麻疫霉（PhytophthoraboehmeriaeSawada）菌株JS-5自交S1代单卵孢株的菌落形态和生长速率在其单游动孢子无性系后代的遗传与变异。结果表明,亲本菌株JS-5的菌落形态和生长速率在连续4代单游动孢子无性系后代稳定遗传,而该菌株的自交S1代的约2／3单卵孢株的上述性状在其单拘无性后代中发生分离,且上述性状的分离在无性单孢后代中至少可连续保持3～4代。本研究结果提示,苎麻疫霉有性生殖导致上述性状的变异,除有性生殖过程中的基因重组外,有性生殖还诱导产生了一种新的机制参与上述性状遗传与变异的调控。本研究还观察到供试菌株及其后代所产生的游动孢子绝大多数细胞内只含有1个细胞核,表明上述机制与异核现象无关。有性生殖导致生物学性状在随后的无性后代中发生持续变异可能是苎麻疫霉生物学性状遗传多样性的重要机制之一。     

掘氏疫霉遗传学研究I．自交后代(S1)生物学性状的遗传与变异

测定了掘氏疫霉Phytophthora drechsleri Tucker生长速率、菌落形态、菌体形态、产孢能力、耐35℃高温生长、致病力等生物学性状在自交S1代的遗传与变异。2个掘氏疫霉野生型菌株(A1、A2各1株)经聚碳膜间隔配对诱导自交产生的卵孢子(保存110天左右)在S+L培养基上萌发,分别获得30和35个单卵孢株(萌发率10％左右)。测定结果表明,上述生物学性状在2个亲本自交后代均发生变异,部分单卵孢株生长速度减慢、菌落形态明显改变、孢子囊和菌丝畸形、产孢能力增强、在35℃中弱生长或不生长,或致病力减弱直至无致病力。在亲本的单游动孢子无性系后代未观察到上述变异,说明上述生物学性状变异主要因亲本遗传因子的杂合性所致。从遗传学角度探讨了在自然条件下掘氏疫霉生物学性状的变异性以及某些分类依据不稳定的原因,指出有性生殖过程中的基因重组可能是引起掘氏疫霉生物学性状变异的主要原因之一。     

苎麻疫霉雄器侧生性状的遗传研究

在来自江苏、江西棉花、芒麻和构树的12个些麻疫霉（PhytophthoraboehmeriaeSawada）菌株中均观察到侧生雄器,其比率为4．0％～16．5％。在以菌株JS－5和PM－8（雄器侧生比率分别为16．5％和9．5％）为亲本所建立的连续2～3代单游动孢子无性系后代中,雄器侧生性状可以遗传,但单孢株间雄器侧生比率有一定差异,其分布范围分别为9．0％～34．0％和2．5％～15．5％。进一步诱导菌株JS－5的单游动孢子株的卵孢子萌发,分别对具侧生雄器和具围生雄器的藏卵器（卵孢子）进行单孢分离,检测雄器位置性状在由上述不同来源卵孢子萌发所形成的单卵孢株后代的遗传与变异。结果表明,无论是由具侧生雄器的藏卵器中的卵孢子萌发形成的单卵孢株,还是由具围生雄器的藏卵器中卵孢子萌发形成的单卵孢株,其有性器官均具有雄器侧生与雄器围生两种类型,但侧生比率在各代菌株间有很大差异。S1代单卵孢株的雄器侧生比率分布范围为1．0％～79．0％,其中具侧生雄器的藏卵器中卵孢子萌发形成的单卵孢株雄器侧生比率较高（分布范围7．0％～79．0％,平均33．6％）,而来自具围生雄器的藏卵器中的卵孢子萌发形成的单卵孢株雄器侧生比率较低（分布范围1．0％～32．0％,平均11．52％）。S2代单卵孢株的雄器侧生比率为10％～9     

苎麻疫霉有性生殖导致菌落形态和生长速率在无性后代持续变异的研究

研究了苎麻疫霉（PhytophthoraboehmeriaeSawada）菌株JS-5自交S1代单卵孢株的菌落形态和生长速率在其单游动孢子无性系后代的遗传与变异。结果表明,亲本菌株JS-5的菌落形态和生长速率在连续4代单游动孢子无性系后代稳定遗传,而该菌株的自交S1代的约2／3单卵孢株的上述性状在其单拘无性后代中发生分离,且上述性状的分离在无性单孢后代中至少可连续保持3～4代。本研究结果提示,苎麻疫霉有性生殖导致上述性状的变异,除有性生殖过程中的基因重组外,有性生殖还诱导产生了一种新的机制参与上述性状遗传与变异的调控。本研究还观察到供试菌株及其后代所产生的游动孢子绝大多数细胞内只含有1个细胞核,表明上述机制与异核现象无关。有性生殖导致生物学性状在随后的无性后代中发生持续变异可能是苎麻疫霉生物学性状遗传多样性的重要机制之一。     

苎麻疫霉雄器侧生性状的遗传研究*

在来自江苏、江西棉花、芒麻和构树的12个些麻疫霉（PhytophthoraboehmeriaeSawada）菌株中均观察到侧生雄器,其比率为4．0％～16．5％。在以菌株JS－5和PM－8（雄器侧生比率分别为16．5％和9．5％）为亲本所建立的连续2～3代单游动孢子无性系后代中,雄器侧生性状可以遗传,但单孢株间雄器侧生比率有一定差异,其分布范围分别为9．0％～34．0％和2．5％～15．5％。进一步诱导菌株JS－5的单游动孢子株的卵孢子萌发,分别对具侧生雄器和具围生雄器的藏卵器（卵孢子）进行单孢分离,检测雄器位置性状在由上述不同来源卵孢子萌发所形成的单卵孢株后代的遗传与变异。结果表明,无论是由具侧生雄器的藏卵器中的卵孢子萌发形成的单卵孢株,还是由具围生雄器的藏卵器中卵孢子萌发形成的单卵孢株,其有性器官均具有雄器侧生与雄器围生两种类型,但侧生比率在各代菌株间有很大差异。S1代单卵孢株的雄器侧生比率分布范围为1．0％～79．0％,其中具侧生雄器的藏卵器中卵孢子萌发形成的单卵孢株雄器侧生比率较高（分布范围7．0％～79．0％,平均33．6％）,而来自具围生雄器的藏卵器中的卵孢子萌发形成的单卵孢株雄器侧生比率较低（分布范围1．0％～32．0％,平均11．52％）。S2代单卵孢株的雄器侧生比率为10％～9     

掘氏疫霉遗传学研究 Ⅰ.自交后代(S_1)生物学性状的遗传与变异

测定了掘氏疫霉Phytophthora drechsleri Tucker生长速率、菌落形态、菌体形态、产孢能力、耐35℃高温生长、致病力等生物学性状在自交S_1代的遗传与变异。2个掘氏疫霉野生型菌株(A_1、A_2各1株)经聚碳膜间隔配对诱导自交产生的卵孢子(保存110天左右)在S+L培养基上萌发,分别获得30和35个单卵孢株(萌发率10%左右)。测定结果表明,上述生物学性状在2个亲本自交后代均发生变异,部分单卵孢株生长速度减慢、菌落形态明显改变、孢子囊和菌丝畸形、产孢能力增强、在35℃中弱生长或不生长,或致病力减弱直至无致病力。在亲本的单游动孢子无性系后代未观察到上述变异,说明上述生物学性状变异主要因亲本遗传因子的杂合性所致。从遗传学角度探讨了在自然条件下掘氏疫霉生物学性状的变异性以及某些分类依据不稳定的原因,指出有性生殖过程中的基因重组可能是引起掘氏疫霉生物学性状变异的主要原因之一。     

恶疫霉致病力和对甲霜灵敏感性的遗传与变异*

以分离自黑龙江腐烂苹果的恶疫霉Phytophthora cactorum Schroeter野生型菌株Ap14为亲本,采用菌丝块创伤接种法测定了恶疫霉对苹果的致病力在无性繁殖和有性生殖后代的遗传。结果是连续2代单游动孢子后代在苹果上所致病斑半径分别为22.4~24.1mm和21.8~23.4mm,与亲本所致病斑半径22.5mm无显著差异;而其20个自交后代个体所致病斑半径为21.4~25.8mm,与亲本有显著差异,其中2株致病力显著强于亲本,其余与亲本相似。表明恶疫霉对苹果的致病力在无性后代可稳定遗传,而在自交有性后代发生分离。同时在含甲霜灵0.05μg/ml的LBA平板上测定了恶疫霉菌丝生长对甲霜灵的敏感性在无性和有性后代的遗传。结果是恶疫霉对甲霜灵的敏感性在无性单孢后代无显著变异,而在50个自交有性后代中,上述浓度对其菌丝生长的抑制率分布范围为67.3~97.1%,与亲本78.3%有极显著差异,其中3株高于亲本,3株低于亲本,44株与亲本相似。表明恶疫霉对甲霜灵的敏感性同样在无性后代稳定遗传而在有性后代发生变异。上述结果提示,供试恶疫霉菌株中上述性状可能由细胞核杂合基因控制。     

恶疫霉致病力和对甲霜灵敏感性的遗传与变异

以分离自黑龙江腐烂苹果的恶疫霉Phytophthora cactorum Schroeter野生型菌株Ap14为亲本,采用菌丝块创伤接种法测定了恶疫霉对苹果的致病力在无性繁殖和有性生殖后代的遗传,结果是连续2代单游动孢子后代在苹果上所致病斑半径分别为22.4-24.1mm和21.8-23.4mm,与亲本所致病斑半径22.5mm无显著差异;而其20个自交后个体所致病斑半径为21.4-25.8mm,与亲本有显著差异。其中2株致病力显著强于亲本,其余与亲本相似,表明恶疫霉对苹果的致病力在无性后代可稳定遗传,而在自交有性后代发生分离,同时在含甲霜灵0.05μg/ml的LBA平板上测定了恶疫霉菌丝生长对甲霜灵的敏感性在无性和有性后代的遗传。结果是恶疫霉对甲霜灵的敏感性在无性单孢后代无显著变异,而在50个自交有性后代中,上述浓度对其菌丝生长的抑制率分布范围为67.3-97.1%,与亲本78.3%有极显著差异。其中3株高于亲本,3株低于亲本,44株与亲本相似,表明恶疫霉对甲霜灵的敏感性同样在无性后代稳定遗传而在有性后代发生变异,上述结果提示,供试恶恶疫霉菌株中上述性状可能由细胞核杂合基因控制。     

致病疫霉有性生殖诱导及F1代遗传多样性

致病疫霉Phytophthora infestans为马铃薯晚疫病的重要病原菌。通过从昆明市寻甸县采集110P和H-6两株致病疫霉,明确其染色体倍性、交配型、线粒体单倍型、毒性和甲霜灵敏感性,经对峙培养,利用改良的卵孢子萌发方法获得有性生殖F1代群体POP1（60株）,并对POP1进行表型和基因型测定。结果表明：冷冻处理24h为最佳条件,卵孢子萌发率达5.09%±0.15%;POP1的交配型、毒性和甲霜灵敏感性均发生了分离,其中交配型分离比为A1:A2:A1A2:自育型（SF）=16:5:17:22,毒性分离比为抗性（R）:敏感性（S）=11:49,甲霜灵敏感性分离比为抗性（R）:敏感性（S）=2:58;3个表型的分离均偏离孟德尔单基因显性遗传特点。基于8对SSR多态性引物对POP1基因型分析表明,遗传相似系数为0.98时,可将所有菌株分为14个基因型;遗传相似系数为0.95时,可将POP1分为6个分支,其中优势群体为S1,占分离群体的61.67%。关联分析进一步表明,8对SSR所代表的基因型和几个重要表型有显著相关性（R2=0.6667）。本研究建立了高效的致病疫霉卵孢子萌发体系,解析了有性生殖后代群体遗传结构特点,为深入探索致病疫霉的变异规律及病害流行趋势提供了理论基础。     

致病疫霉在中国云南的马铃薯田间形成卵孢子*

由致病疫霉Phytophthora infestans (Mont.)de Bary引起的马铃薯和番茄晚疫病是世界性的作物病害,每年均造成巨大的经济损失和社会影响。致病疫霉是异宗配合的卵菌,有两个已知交配型A1和A2,两个相对交配型互作时可进行有性生殖产生卵孢子( Gallegly & Galindo,1958)。过去许多年一直认为致病疫霉在除墨西哥以外的国家中只存在A1交配型,通过产生孢子囊进行无性繁殖。近年来,由于致病疫霉新致病群体的产生以及全球范围的迁移和替代,A2交配型菌株先后在欧洲、美洲、亚洲和非洲的许多国家被发现。A1、A2两种交配型菌株的同时存在,增…     

苎麻疫霉生物学性状遗传与变异研究*

在实验室条件下研究了不同地区和不同寄主来源的苎麻疫霉（PhytophthoraboehmeriaeSawada）的菌落形态、菌丝线性生长速率（以下简称为生长速率）及同宗配合性状的遗传与变异,结果指出苎麻疫霉菌落形态和生长速率的遗传存在3种类型：（1）在单游动孢子后代和自交后代均可稳定遗传;（2）在单游动孢子后代稳定遗传而在自交后代发生变异;（3）在单游动孢子后代和自交后代均发生变异。结果表明,该菌菌落形态和生长速率的遗传具有多样性,上述两性状可以由细胞核杂合基因控制,也可以由细胞核纯合基因控制,还可能由细胞质因子控制。试验结果还指出,苎麻疫霉的同宗配合性状在单游动孢子和单卵孢后代均可稳定遗传,表明在供试的苎麻疫霉菌株中控制该性状的遗传因子是纯合的。     

氯唑灵诱导恶疫霉发生异宗配合变异与变异株交配型遗传*

以化学农药氯唑灵诱变天然同宗配合恶疫霉Phytophthora cactorum (Leber ＆Cohn) Schrot. 的5个野生型菌株,从其中4个菌株获得了异宗配合变异株。氯唑灵的有效诱变浓度为10～40μg／ml,以20μg／ml处理4～8周效果最好。所获得的异宗配合变异株在12℃、黑暗条件下保存,2个月内有40％左右的菌株保持异宗配合特性,7个月后仍有少数变异株保持异宗配合特性。异宗配合变异株的交配型在单游动孢子后代中发生分离,出现了A₁、A₂、A₁,A₂、A₁．A₂,A₀5种交配型的菌株。上述各交配型在单游动孢子后代中均持续分离,在其单孢后代中检测到3～5种交配型的个体。上述结果提示疫霉属卵菌性别的产生是由同宗配合演化为异宗配合并可能同时分化产生不同的变配型,从遗传学角度阐明了自然条件下和实验室条件下疫霉菌交配型互变现象的可能机理。     

氯唑灵诱导恶疫霉发生异宗配合变异与变异株交配型遗传

以化学农药氯唑灵诱变天然同宗配合恶疫霉Ｐｈｙｔｏｐｈｔｈｏｒａｃａｃｔｏｒｕｍ（Ｌｅｂｅｒ＆Ｃｏｈｎ）Ｓｃｈｒｏｔ的５个野生型菌株,从其中４个菌株获得了异宗配合变异株．氯唑灵的有效诱变浓度为１０～４０μｇ／ｍｌ,以２０μｇ／ｍｌ处理４～８周效果最好。所获得的异宗配合变异株在１２℃、黑暗条件下保存,２个月内有４０％左右的菌株保持异宗配合特性,７个月后仍有少数变异株保持异宗配合特性。异宗配合变异株的交配型在单游动孢子后代中发生分离,出现了Ａ1、Ａ２、Ａ１,Ａ2、Ａ１Ａ２、Ａ０５种交配型的菌株。上述各交配型在单游动孢子后代中均持续分离,在其单孢后代中检测到３～５种交配型的个体。上述结果提示疫霉属卵菌性别的产生是由同宗配合演化为异宗配合并可能同时分化产生不同的交配型,从遗传学角度阐明了自然条件下和实验室条件下疫霉菌交配型互变现象的可能机理。     

三种致病疫霉交配型分子检测方法的比较

致病疫霉Phytophthora infestans属于异宗配合卵菌,当A1、A2两种交配型同时存在时,可以进行有性生殖,产生卵孢子。检测疫霉菌交配型的传统方法是采用对峙培养,这种方法耗时长并且需要标准的A1、A2交配型菌株作为参照。因此,人们希望开发出更加简便和快捷的可直接基于核苷酸序列差异的分子检测方法。目前,已报道了3个与致病疫霉交配型紧密连锁的分子标记可用于交配型的检测。本研究用64株致病疫霉菌比较了3种基于交配型分子标记的检测方法与传统方法检测的结果。结果显示,依据分子标记的3种分子检测方法与传统对峙培养方法测定的交配型结果一致率为61%-73%,而且3种分子检测方法都不能检测出自育菌株。因此,致病疫霉交配型的分子检测方法还有待进一步研究。     

掘氏疫霉同宗配合、异宗配合特性的研究

本文对掘氏疫霉的同宗配合、异宗配合特性进行了研究,发现新分离的掘氏疫霉A~2交配型菌株,不经过配对培养可以产生卵孢子;菌种在15℃下保存,自身可孕性能力逐渐减退。菌株通过接种黄瓜后,异宗配合特性可以恢复,同宗配合特性不能恢复。经过营养生长,无性繁殖,菌株后代的交配型不引起改变。通过对疫霉属有关种不同交配型与掘氏疫霉各菌株不同交配型配对培养,以及菌种不同保存时间、不同培养基、疫霉属有关种的种间和种内配对,讨论了掘氏疫霉同宗配合、异宗配合特性的影响因素。     

苎麻疫霉雄器侧生性状的遗传研究

在来自江苏、江西棉花、苎麻和构树的１２个苎麻疫霉菌株中均观察到侧生雄器,其比率为４．０－１６．５％,在以菌ＪＳ－５和ＰＭ－８（雄器侧生比率分别为１６．５％和９．５％）为亲本所建立的连续２－３代单游动孢子无性一代中,雄器侧生性状可以遗传,但单孢株间雄器侧手比率有一定差异,其分布范围分别为９．０－３４．０％和２．５－１５．５％,进一步诱导菌株ＪＳ－５的单游动孢子株的卵孢子萌发,分别对具侧生雄器和具围生     

互补交配型配对诱导蛹虫草有性子实体形成

前期我们获得了优良性状蛹虫草Cordyceps militaris野生菌株W141436,其子实体虫草素含量高达3.72 mg/kg干重,子实体多糖高达6.7 g/100 g干重,但在大规模应用中发现它发生退化。针对蛹虫草人工栽培退化问题,我们提出蛹虫草子实体形成是有性生殖过程,其两种交配型发生交配是蛹虫草子实体形成的必要条件。本文基于交配型基因分子标记研究了优良性状蛹虫草野生菌株W141436的退化机制。具体地,采用单孢子分离的方法对蛹虫草野生分离株W141436的子囊孢子进行分离,得到了72个单孢菌株。进一步采用PCR方法对单孢菌株及亲本菌株进行了交配型基因类型鉴定。在72个单孢菌株中,28株为Mat1-1类型交配基因型,31株为Mat1-2类型交配基因型,13株含有与亲本相同的交配型基因。根据鉴定结果,对2株Mat1-1型(SP28、SP33)和2株Mat1-2型(SP15、SP32)菌株进行了栽培实验。结果表明,形成子实体的栽培用亲本菌株同时含有Mat1-1和Mat1-2两种交配类型基因,即只有含不同交配型基因的菌株具有发育为子实体的能力,而含同种交配型基因的菌株则不能发育为子实体。本研究为防止蛹虫草在大规模种植中退化提供了理论依据。     

黑木耳交配型的研究

从黑木耳Auricularia auricula沪3菌株的子实体收集,分离,鉴定得到157株单孢子萌发的单核菌丝体,以其中73株孢子单核体为材料进行交配实验,经过三配交配反应,结果表明,木耳的交配型符合四极性交配系统的分布规律。根据四种交配反应情况把73株孢子单核体分为四组,并从四组中挑选出B17,B177,B101,B65作为四种交配型的标准菌株;与此同时,从沪3菌株的双核菌丝体制备的原生质体中获得53株原生质单核体,对这些单核体进行交配,确定出两种亲本交配型,以Y150（A1B1）和Y121（A2B2）作为标准菌株,将两个亲本交配型标准菌株与四个孢子单核体标准菌株进行交配反应,初步确定出四种孢子单核体的交配型分别为：B17（A2B2）,B177（A1B1）,B101（A2B1）和B65（A1B2）。