浙皖鄂地区水稻纹枯病菌5个种群的遗传结构分析

水稻纹枯病是世界性的主要病害之一。目前对该病病原菌种群的遗传多样性研究不多,知之甚少,了解其种群的遗传结构可以增加对其进化历程的了解,以制定科学的防治策略。水稻纹枯病菌通常被认为是以无性克隆繁殖为主,但有研究报道它具有混合繁殖方式。有关我国浙皖鄂地区水稻纹枯病菌种群的遗传多样性研究尚未见报道。为了解该地区水稻纹枯病菌种群的遗传变异、基因流、繁育方式及其遗传背景,采用ITS-5.8SrDNA测序技术,分析了分离自浙江富阳(FY)、安徽绩溪(JX)和巢湖(CH)以及湖北荆州(JZ)和孝感(XG)的5个水稻纹枯病菌种群75个菌株的遗传多样性。RhizoctoniasolaniAG-1IA是采集地区水稻纹枯病菌的优势类群。ITS-5.8SrDNA序列经测定共检测到78个多态位点,碱基A、T、C、G的平均含量分别为25.4%、33.6%、21.0%和20.0%。序列的平均转换与颠换比(Ti/Tv)为1.65,其中密码子第3位点的变异最高。根据序列的核苷酸变异共定义了29种单倍型,其中单倍型H5为5个种群的共享单倍型,占样本数的61.33%。5个种群的单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.627和0.482%,显示水稻纹枯病菌种群具有较高的遗传多样性。种群间固定化指数Fst为-0.0253-0.0170,基因流Nm为5.56-11.12,说明种群间基因交流频繁,基因流抑制了由遗传漂变引起的遗传分化,菌丝或菌核短距离扩散和带菌种子远距离传播增加了种群间的基因交流。AMOVA分析显示,种群间的遗传变异仅占总变异的19.03%,而80.97%的变异存在于种群内部,种群间的遗传分化很低。Mantel检验发现,遗传距离与地理距离无显著相关性(r=-0.241,P=0.499)。采用UPGMA法构建的单倍型间的系统发育树表明,不同地点的单倍型分支混合分布,这进一步验证了Mantel检验的结果。单倍型的网状分析显示,水稻纹枯病菌种群曾经发生过种群暴发而不断扩散,因还未能获得足够的时间建立更加复杂的结构故而呈非典型"星状"。采用中性检验分析了水稻纹枯病菌种群遗传结构,结果表明,种群间存在很强的自然选择作用,群体符合Hardy-Weinberg遗传平衡,说明水稻纹枯病菌群体是一个随机交配群体,具有以担孢子进行有性繁殖和以菌丝或菌核进行无性繁殖的混合繁殖方式。这种生物学特性可能是导致其在较小生态范围内较高的遗传多样性水平和较低的种群遗传分化的原因。另外,水稻纹枯病菌经有性繁殖产生新的基因型,并通过无性繁殖在群体内固定繁殖,这种遗传模式极有可能导致其进化潜能提高,极易对杀菌剂产生抗性。因此,对水稻纹枯病菌的防治,除了施用化学药剂和种植抗性品种外,还需要防治农田灌水引起的病原菌(菌丝和菌核)在地区间的流动传播,减少带菌种子迁移或农用机械的交叉污染,对水稻、大豆和玉米等寄主作物的种子进行播前处理等等,这些对于水稻纹枯病菌的防治也是极为重要的。     

果生刺盘孢CfHAC1调控应答二硫苏糖醇胁迫的转录组分析

果生刺盘孢Colletotrichum fructicola是油茶炭疽病优势病原菌。前期研究发现bZIP转录因子CfHac1参与调控该菌的生长发育和致病性。为了揭示转录因子CfHac1调控果生刺盘孢响应内质网压力和致病机理,本研究测定了ΔCfhac1突变体对内质网压力胁迫剂的敏感性,发现突变体对二硫苏糖醇（dithiothreitol,DTT）的耐受性下降,说明CfHAC1基因可能参与调控果生刺盘孢响应内质网压力胁迫过程。进一步利用高通量RNA-seq技术对该病菌野生型菌株和CfHAC1敲除突变体菌株在DTT胁迫下的转录组进行了比较分析,结果表明差异表达基因共有2 680个,其中上调表达基因有1 181个,下调表达基因有1 499个。Gene Ontology 功能分析结果显示,差异表达基因主要参与催化活性、结合、代谢过程、细胞过程、细胞成分合成、生物过程调控和应激反应等生物学过程。KEGG功能富集分析表明,上调表达基因主要被富集到核糖体、真核细胞的核糖体生物合成、RNA转运和氰基氨基酸代谢通路中;下调表达基因显著富集在内质网蛋白质加工、N-聚糖生物合成、类固醇合成和蛋白质分泌等通路中。分析发现转录因子CfHac1调控内质网胁迫应答和致病相关基因的表达。本研究提供了在全基因组水平上对CfHAC1基因与内质网压力胁迫应答之间关联的新认识,为阐明果生刺盘孢响应内质网压力胁迫和致病机制奠定了基础。     

组蛋白去乙酰化酶CfSnt2调控果生刺盘孢生长发育和致病力

炭疽病是油茶Camellia oleifera的重要病害,该病害的优势致病菌是刺盘孢属Colletotrichum的果生刺盘孢C. fructicola,在全国的油茶产区普遍发生。我们前期发现组蛋白乙酰转移酶CfGcn5调控油茶果生刺盘孢的生长发育和致病过程,但组蛋白去乙酰化酶在该病菌中的生物学功能尚不清楚。本研究以组蛋白去乙酰化酶CfSnt2为研究对象,利用反向遗传学的方法,通过对野生型、CfSNT2基因敲除突变体及互补菌株的生物学表型进行比较分析,发现CfSNT2基因敲除突变体的菌丝生长速率明显减缓、分生孢子的产量显著减少、附着胞形成率降低、对细胞壁胁迫剂的响应异常,同时对油茶致病力显著减弱。以上现象说明CfSnt2调控果生刺盘孢的生长、产孢、附着胞的形成、对细胞壁完整性胁迫剂的耐受性及致病力。     

bZIP转录因子CfHac1参与调控果生刺盘孢菌的生长发育和致病力

油茶炭疽病是油茶Camellia oleifera上最重要病害之一,引起该病害的主要致病菌为果生刺盘孢菌Colletotrichum fructicola。本研究以果生刺盘孢菌bZIP类转录因子CfHac1为研究对象,研究其在果生刺盘孢菌的营养生长、产孢量、附着胞形成、致病力及耐受性等方面的生物学功能,为油茶炭疽病的防控提供理论依据。研究结果表明,果生刺盘孢菌中具有一个与灰色大角间座壳（稻瘟菌）bZIP转录因子MoHac1直系同源的基因,命名为CfHAC1。该基因全长1 627bp,编码526个氨基酸,该蛋白含有一个碱性亮氨酸链（bZIP）结构域和3个未知功能结构域。CfHAC1基因敲除突变体的菌丝生长速度显著变慢,分生孢子产量显著减少且不能正常形成附着胞,并对山梨糖醇和KCl渗透压胁迫敏感性增加;致病力测试结果表明,果生刺盘孢菌基因敲除突变体ΔCfhac1对油茶的致病力显著下降。转录因子CfHac1参与调控果生刺盘孢菌的生长、产孢、附着胞的形成、致病力以及响应外界渗透压胁迫过程。     

中国北方球孢白僵菌的遗传多样性和种群遗传结构

将在中国北方13省采集分离的622株球孢白僵菌按省份划分成13个亚种群,其中寄主可以鉴定到目的8目昆虫和蜘蛛目的568株按目划分成9个亚种群,用ISSR(简单重复序列区间)分子标记技术进行遗传多样性和种群遗传结构分析.结果表明:各多样性指数皆显示我国北方地区球孢白僵菌的遗传多样性水平较高,种群的异质性较强.其中内蒙古亚种群的遗传多样性和种群异质性最高,河南亚种群最低;鳞翅目亚种群的遗传多样性和种群异质性最高,蜘蛛目亚种群最低.河南与辽宁亚种群间以及蜘蛛目与螳螂目亚种群间的遗传分化系数以及遗传距离最大,宁夏与陕西亚种群间以及鞘翅目与膜翅目亚种群间最小.按寄主目划分的亚种群间的平均遗传分化系数和平均遗传距离均低于按省份划分的亚种群.这些结果以及基于遗传距离的亚种群聚类分析都证明我国北方球孢白僵菌的遗传谱系与寄主来源和地理来源均无关系.我国北方球孢白僵菌的变异主要是由各不同寄主目内科间及属间的变异造成的,也是由各省不同采集地以及采集地内部不同微生境间的差异造成的.     

栗疫病菌群体的遗传结构

采用聚丙烯酰胺凝胶是泳方法,从栗疫病菌Ｃｒｙｈｏｎｅｃｔｒｉａ ｐａｒａｓｉｔｉｃａ的１８种酶体系中筛选到９种分辩率高的同工酶。对同工酶的结果表明,在中国的北京、辽宁、江西、福建汲意大利,美国、日本共７个各体的１１５个栗疫病菌菌株中,多酚氧化酶（ＰＰＯ）,过氧化物酶（ＰＯＸ）、细胞色素氧化酶（ＣＣＯ）、乙醇脱氢酶（ＡＤＨ）,超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）单态性;α－酯酶（α－ＥＳＴ）β－酯酶（β－ＥＳＴ     

自噬相关蛋白CfAtg8在果生刺盘孢中的功能分析

油茶炭疽病是由刺盘孢属Colletotrichum真菌引起的重要病害,在中国各油茶产区均有发生,严重威胁茶油的产量与品质.前期发现果生刺盘孢Colletotrichum fructicola是油茶炭疽病的优势致病菌,自噬相关蛋白Atg8在果生刺盘孢中的生物学功能尚不清楚.本研究根据同源重组的原理及PEG介导的原生质体转...     

液泡分选蛋白CfVps17参与调控果生刺盘孢的生长发育和致病力

果生刺盘孢是油茶炭疽病的主要流行致病菌.本文研究果生刺盘孢中液泡分选蛋白CfVps17的生物学功能,为阐明该蛋白调控致病分子机制提供依据.采用over-lap方法构建CfVPS17基因敲除载体片段,使用PEG介导法将敲除载体片段转化至果生刺盘孢原生质体中,通过验证筛选获得突变体菌株△Cfvps17.构建目的 基因CfV...     

秦岭细鳞鲑群体遗传结构

秦岭细鳞鲑(Brachymystax lenok tsinlingensis)是秦岭地区特有鱼类,近年来由于环境恶化及人类活动的加剧,已对其造成严重影响,种群处于濒危状态,因此研究秦岭细鳞鲑的群体遗传结构、演化历史、分布动态等对其进行有效保护具有重要意义。本研究用线粒体D-loop区序列对秦岭地区6个群体(n=112)进行了遗传结构和群体演化分析。D-loop区扩增出的891bp序列在112个个体中,检测到42个变异位点,共26个单倍型;碱基序列总的单倍型多样度较高为0.883,核苷酸多样度为0.00799。AMOVA分析显示,60.05%的分子差异位于群体内,39.95%的分子差异位于群体间,Fst值统计检验表明,除那布大河群体与漳河群体和千河群体之间差异不显著之外,其余两两群体之间Fst值统计检验均为显著。系统树和单倍型网络图分析表明,6个地理群体的单倍型按照渭河上游和渭河中游两个河段形成两个大的类群,且5个群体共享一个单倍型H2,表明这些群体具有相同的演化历史,为同一个祖先群体演化而来。中性检验和歧点分布显示,秦岭细鳞鲑种群大小保持相对稳定,未经历明显的种群扩张。同时建议将渭河上游秦岭细鳞鲑群体作为一个整体进行重点保护。     

稻瘟病菌群体遗传结构的研究进展

稻梨孢引起的稻瘟病是世界水稻生产的最重要病害,严重影响水稻的产量和米质。文中综述了分子标记技术在稻瘟病菌群体遗传结构研究上的应用,分析了病原菌遗传宗谱的特点及其与致病谱的关系,探讨了导致稻瘟病菌群体遗传结构发生变化的相关因素。     

Phylogenetic Relationships Among Colletotrichum Pathogens of Strawberry and Design of PCR Primers for their Identification

Isolates of Colletotrichum acutatum, C. fragariae and C. gloeosporioides pathogenic to strawberry plants were examined by sequence analysis of the 5.8S‐ITS region. Phylogenetic relationships among isolates of Colletotrichum are, for the most part, congruent with the molecular groups established in earlier works. 5.8S‐ITS sequence analysis showed a high level of genetic divergence within C. acutatum. Isolates of this species clustered into two very distinct clusters with further subdivision. The divergences between C. fragariae and C. gloeosporioides were too low to distinguish them as separate species. On the basis of the sequence data, specific primers were designed both to identify isolates belonging to the genus Colletotrichum, and to distinguish isolates of the species C. acutatum. The specificity of these primers was validated by testing a wide range of strawberry isolates of Colletotrichum, non‐strawberry isolates of Colletotrichum and other fungi used as controls. Although the 5.8S‐ITS sequences were not polymorphic enough to allow the construction of C. gloeosporioides‐specific primers, specific PCR amplification followed by an MvnI digestion provides a tool to specifically identify strawberry isolates of C. gloeosporioides.     

基于Cfku70基因失活策略构建果生刺盘孢的高效基因敲除底盘菌株

果生刺盘孢侵染危害多种植物,是重要的植物病原真菌。在一些丝状真菌中,敲除非同源末端连接修复通路的关键基因ku70或ku80可显著提高同源重组效率,进而提高靶基因置换频率。本研究从果生刺盘孢基因组鉴定到Cfku70和Cfku80两个基因,并明确了基因失活对菌株生物学表型和基因敲除效率的影响。敲除Cfku70或Cfku80不影响菌株的菌落形态、营养生长、产孢、分生孢子萌发、侵染结构发育和致病;Cfku70基因敲除还大幅提升3个测试基因的敲除效率。本研究证实Cfku70基因失活能显著提高果生刺盘孢的基因敲除效率,适宜作为高效基因敲除的底盘菌株,研究结果为通过批量敲除策略筛选新型致病因子奠定重要基础。     

基于报告基因敲入构建果生刺盘孢细胞核荧光标记菌株

运用基因敲入技术,将GFP、mCherry整合到果生刺盘孢 Colletotrichum fructicola组蛋白histone H1位点,实现融合表达,获得细胞核荧光标记菌株。基于标记菌株可以对分生孢子、营养菌丝、附着胞、侵染菌丝等结构中的细胞核进行实时活体观察。果生刺盘孢存在性亲和的“+”、“-”型菌株分化,GFP“+”型菌株和mCherry“-”型菌株接触形成明显杂交线,杂交线上单子囊内含红绿两种孢子,表明“+”、“-”型菌株间发生杂交;杂交线上子囊壳壁表达mCherry,表明由“-”型菌株发育而来。本研究构建的核荧光标记菌株将是研究果生炭疽菌细胞周期调控和有性繁殖过程的重要材料。     

The distinctive population structure of Colletotrichum species associated with olive anthracnose in the Algarve region of Portugal reflects a host–pathogen diversity hot spot

Anthracnose ( Colletotrichum spp.) is an important disease of olive fruits. Diversity and biogeographic relationships of the olive anthracnose pathogens in the Algarve (Portugal) were investigated, along with host association patterns and disease levels during 2004–2007, to test the hypothesis that this region is a host–pathogen diversity hot spot. Diverse Colletotrichum acutatum and Colletotrichum gloeosporioides populations were identified based on rRNA-internal transcribed spacer and partial β-tubulin 2 gene sequences of 95 isolates. Spatial and temporal variations in the occurrence of the eight genetic entities of the pathogens were linked to olive biogeography. Disease occurrence patterns suggest that C. acutatum populations are more stable pathogens, while C. gloeosporioides populations appear to be more influenced by favourable conditions. Three unique C. acutatum populations were identified, but none of the eight populations were dominant, with the most frequent type representing only 27%. Thus, the population structure of olive anthracnose pathogens in the Algarve is distinct from other parts of Portugal and other world locations, where only one or two genetic entities are dominant. This pattern and level of genetic diversity in a restricted area, where oleaster (wild olive tree), ancient landraces and modern cultivars of olive occur in close proximity, suggests the Algarve as a centre of diversity of the anthracnose pathogens and corroborates recent work suggesting western Mediterranean as an important centre of olive diversity and domestication.