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禾谷镰孢复合种毒素化学型及遗传多样性分析

中国农业科学 2018年第1期51卷 82-95页

作者：马红霞孙华郭宁张海剑石洁常佳迎河北省农林科学院植物保护研究所/农业部华北北部作物有害生物综合治理重点实验室/河北省农业有害生物综合防治工程技术研究中心

【目的】明确不同省(自治区)引起玉米穗腐病的禾谷镰孢复合种(Fusarium graminearum species complex,FGSC)的毒素化学型和它们之间的遗传差异以及亲缘关系。【方法】选用根据基因Tri13和Tri3序列设计的特异性引物分析来自11个省(自治区... 详细信息

【目的】明确不同省(自治区)引起玉米穗腐病的禾谷镰孢复合种(Fusarium graminearum species complex,FGSC)的毒素化学型和它们之间的遗传差异以及亲缘关系。【方法】选用根据基因Tri13和Tri3序列设计的特异性引物分析来自11个省(自治区)的92株禾谷镰孢复合种菌株的毒素化学型;从100条哥伦比亚大学(UBC)开发的通用引物中筛选出13条扩增条带丰富、重复性好、信号强、背景清晰的引物,利用筛选出的引物对供试菌株进行ISSR-PCR扩增,使用Popgen32软件计算多态性位点百分率、Shannon’s多样性指数、群体间的遗传距离和遗传相似性;依据Nei’s遗传距离,利用NTsys2.10e软件进行UPGMA聚类分析,并构建供试菌株的聚类图。【结果】供试的92株禾谷镰孢复合种菌株的产毒素化学型有4种:DON、15-ADON、DON+15-ADON和NIV+15-ADON。其中产生DON和15-ADON的菌株分别为1株和20株;同时产生15-ADON和NIV的有1株;同时产生15-ADON和DON的有55株。筛选出的13条引物对所有供试菌株进行PCR扩增,共获得102条带,其中多态性条带101条,多态性比率为99.02%,平均每条引物产生条带为7.85条。在群体平均水平上,基因多样性指数(H)为0.3129,Shannon’s的信息指数(I)为0.4774,表明禾谷镰孢复合种存在较高的遗传多样性水平;不同地理种群间,各群体的遗传多样性水平具有一定差异,河北、山西、黑龙江和吉林种群遗传多样性最高,安徽和河南种群最低。地理种群间的基因分化系数(Gst)为0.2722,说明不同地理种群间存在一定的遗传变异,但大部分遗传变异(72.78%)发生在种群内。遗传分化系数估算的基因流值Nm=1.3372(>1),表明不同地理种群间存在一定的基因流动;遗传关系结果表明河北、山西、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古和甘肃菌株群体间亲缘关系较近,山东、江苏、河南和安徽菌株间亲缘关系较近,安徽和内蒙古菌株间的亲缘关系最远。聚类分析显示所有菌株相似系数为0.43—0.95。在相似系数为0.43时,所有菌株分成2大类群,Group 1包括4株北方春播区菌株(吉林、山西和河北张家口),不产生NIV和DON;Group 2由余下的88株菌株构成,产生的毒素类型主要为DON和15-ADON,其来源于北方春播区(山西、黑龙江、吉林、辽宁、甘肃和河北张家口、唐山)和黄淮海夏播区(河北石家庄、河南、山东、江苏和安徽),在相似系数为0.664时,各类群分成不同的亚群,亚群的结果与菌株来源有一定的相关性。聚类分析结果和毒素化学型分析显示,同一地理种群的菌株多数聚在一起,个别菌株分散到不同的分支上。【结论】北方春播区和黄淮海夏播区的禾谷镰孢复合种主要的毒素化学型为DON和15-ADON。引起玉米穗腐病的禾谷镰孢复合种菌株群体内存在丰富的遗传变异,不同地理种群间存在一定的基因交流,遗传多样性与地理来源有关。

关键词：禾谷镰孢复合种毒素化学型遗传多样性 ISSR 玉米穗腐病

玉米穗腐病致病禾谷镰孢复合种的遗传多样性、致病力与毒素化学型分析

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中国农业科学 2020年第23期53卷 4777-4790页

作者：王宝宝郭成孙素丽夏玉生朱振东段灿星中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程甘肃省农业科学院植物保护研究所

【目的】明确中国玉米穗腐病致病禾谷镰孢复合种(Fusarium graminearum species complex,FGSC)的菌群遗传结构、致病力、毒素化学型及其相互关系,为玉米镰孢穗腐病防控提供参考信息。【方法】从中国玉米主产区采集玉米穗腐病样本,经单... 详细信息

【目的】明确中国玉米穗腐病致病禾谷镰孢复合种(Fusarium graminearum species complex,FGSC)的菌群遗传结构、致病力、毒素化学型及其相互关系,为玉米镰孢穗腐病防控提供参考信息。【方法】从中国玉米主产区采集玉米穗腐病样本,经单孢分离鉴定,选取代表性的禾谷镰孢复合种,利用22对SSR和10对VNTR引物,使用Popgen32、NTsys2.1、STRUCTURE2.3.4群体遗传学研究软件进行数据分析,结合TEF-1α、β-tubulin和RPB2基因测序构建系统发育树,分析7个地理区域禾谷镰孢复合种的遗传多样性,采用花丝通道注射接种法测定各镰孢菌的致病力,利用产毒基因特异性引物进行毒素化学型的检测。【结果】在禾谷镰孢复合种中共检测到等位位点数48个,多态性位点数39个,多态性条带比率为81.25%,每对引物扩增出多态性条带2—4条;禾谷镰孢复合种7个地理群体平均Shannon’s信息指数和Nei’s遗传多样性指数分别为0.41和0.29,7个地理区域遗传相似度集中在0.6677—0.8797,遗传距离为0.1282—0.4039,表明菌群间具有较丰富的遗传多样性。依据Nei’s遗传距离对7个地理种群进行UPGMA聚类分析,可划分为3个类群;STRUCTURE2.3.4群体结构分析表明,禾谷镰孢复合种菌群被分为2个大类群最合适,西北地区绝大部分属于类群A,华中地区和华南地区菌株均属于类群B,东北地区50%以上菌株属于类群B。TEF-1α、β-tubulin和RPB2基因序列分析表明禾谷镰孢复合种由禾谷镰孢(F. graminearum)、亚洲镰孢(F. asiaticum)、布氏镰孢(F. boothii)和南方镰孢(***)构成,上述镰孢菌中存在142个单核苷酸多态性位点(SNP),通过这些差异序列构建的聚类图能清楚显示出各个种内与种间的遗传分化情况,各镰孢种内遗传多样性十分丰富。禾谷镰孢致病力最强,平均发病面积百分比为20.79%;亚洲镰孢、布氏镰孢和南方镰孢的平均发病面积百分比分别为15.79%、11.77%和8.12%。统计分析表明,不同镰孢种所引起的穗腐病平均发病面积占比存在显著差异。禾谷镰孢毒素化学型为15ADON、3ADON、NIV和3ADON+15ADON+NIV 4种,以15ADON为主;布氏镰孢毒素化学型为15ADON、3ADON、NIV、3ADON+15ADON和3ADON+15ADON+NIV 5种,以15ADON为主;亚洲镰孢毒素化学型只有3ADON;南方镰孢毒素化学型为15ADON、3ADON、15ADON+NIV 3种,15ADON为优势类型。此外,15ADON、NIV和3ADON毒素类型菌株平均发病面积百分比分别为17.87%、17.20%和12.37%。【结论】我国不同地理区域尤其是相邻区域禾谷镰孢复合种菌群间存在较为频繁的基因交流与交换。本研究中禾谷镰孢复合种的主要毒素化学型为15ADON,致病力由强到弱依次为禾谷镰孢>亚洲镰孢>布氏镰孢>南方镰孢。整体看来,毒素化学型与菌种类型相关性不显著,致病力主要与菌种类型有关。

关键词：玉米穗腐病禾谷镰孢复合种遗传多样性毒素化学型致病力

广西玉米穗腐病致病镰孢种群构成与毒素化学型分析

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中国农业科学 2019年第11期52卷 1895-1907页

作者：杜青唐照磊李石初上官玲玲李华娇段灿星广西壮族自治区农业科学院玉米研究所广西农业职业技术学院中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程

【目的】明确广西玉米穗腐病致病镰孢的种群构成及毒素化学型,为玉米穗腐病的综合防治、品种的合理布局和抗病育种提供重要指导和理论依据。【方法】从广西玉米主产区采集玉米穗腐病样本,经组织分离和单孢纯化共获得138个镰孢菌分离物,... 详细信息

【目的】明确广西玉米穗腐病致病镰孢的种群构成及毒素化学型,为玉米穗腐病的综合防治、品种的合理布局和抗病育种提供重要指导和理论依据。【方法】从广西玉米主产区采集玉米穗腐病样本,经组织分离和单孢纯化共获得138个镰孢菌分离物,分别来自21个县(区)。利用形态学和分子生物学相结合的方法进行镰孢菌种的鉴定,构建TEF-1α系统发育树,利用产毒基因特异性引物进行毒素化学型检测。【结果】在138个镰孢菌分离物中,鉴定出10种镰孢菌,包括拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)、层出镰孢(F. proliferatum)、九州镰孢(F. kyushuense)、南方镰孢(F. meridionale)、甘蔗镰孢(F. sacchari)、藤仓镰孢(F. fujikuroi)、亚洲镰孢(F. asiaticum)、轮纹镰孢(F. concentricum)、变红镰孢(F. incarnatum)和禾谷镰孢(F. graminearum),分离频率依次为50.72%、12.32%、10.87%、8.70%、6.52%、3.62%、3.62%、1.45%、1.45%和0.72%。禾谷镰孢复合种(F. graminearum species complex,FGSC)由南方镰孢、亚洲镰孢和禾谷镰孢3个独立种组成。拟轮枝镰孢为优势致病菌,禾谷镰孢复合种、层出镰孢和九州镰孢为次优势致病菌,而甘蔗镰孢和轮纹镰孢则是国内首次报道为玉米穗腐病致病菌。拟轮枝镰孢、层出镰孢、甘蔗镰孢和藤仓镰孢检测到伏马毒素关键合成基因FUM1的菌株数分别为67、13、5、3,具有潜在的产伏马毒素能力,轮纹镰孢则未检测到FUM1。供试禾谷镰孢复合种、九州镰孢和变红镰孢菌株的毒素化学型有4种:NIV、15-ADON、NIV+15-ADON和DON+15-ADON。8个九州镰孢菌株、2个亚洲镰孢菌株、2个南方镰孢菌株和1个变红镰孢菌株携带NIV毒素化学型;2个南方镰孢菌株携带15-ADON毒素化学型;8个南方镰孢菌株、2个九州镰孢菌株、1个亚洲镰孢菌株和1个变红镰孢菌株携带NIV+15-ADON毒素化学型;只有1个禾谷镰孢菌株携带DON+15-ADON毒素化学型。未检测到3-ADON毒素化学型菌株。【结论】拟轮枝镰孢为广西玉米穗腐病优势致病菌,禾谷镰孢复合种、层出镰孢和九州镰孢为次优势致病菌。拟轮枝镰孢、层出镰孢、甘蔗镰孢、藤仓镰孢均检测到FUM1,广西禾谷镰孢复合种的主要毒素化学型为NIV和15-ADON,变红镰孢和部分九州镰孢的主要毒素化学型为NIV。广西玉米穗腐病镰孢菌种群构成与我国温带玉米相关研究结果存在差异,原因可能为镰孢菌种群适应广西热带和亚热带高温、高湿的玉米生长环境并因此导致毒素化学型的不同。

关键词：玉米穗腐病镰孢菌分离频率毒素化学型

陕西省小麦不同部位镰刀菌分离鉴定及毒素化学型分析

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麦类作物学报 2023年第10期43卷 1282-1287页

作者：左宏旭雷琼刘叩晗王欣桐王保通西北农林科技大学植物保护学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室陕西杨凌712100 杨凌职业技术学院生物工程分院陕西杨凌712100

为明确陕西省小麦不同部位镰刀菌种群结构及其毒素化学型,于2022年小麦灌浆期分别从陕西省渭南市、宝鸡市、咸阳市、西安市采集小麦穗部、茎秆以及茎基部具有明显病状的样品,采用单孢分离法获得镰刀菌菌株,并使用分子生物学鉴定其种群... 详细信息

为明确陕西省小麦不同部位镰刀菌种群结构及其毒素化学型,于2022年小麦灌浆期分别从陕西省渭南市、宝鸡市、咸阳市、西安市采集小麦穗部、茎秆以及茎基部具有明显病状的样品,采用单孢分离法获得镰刀菌菌株,并使用分子生物学鉴定其种群结构及毒素化学型。结果表明,从采集的样本中共分离到156株镰刀菌菌株,其中发生在穗部的赤霉病以及发生在茎秆的秆腐病的优势病原菌均为禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum),主要以15-ADON化学型为主;发生在茎基部的茎基腐病的优势病原菌为假禾谷镰刀菌(***),其15-ADON和3-ADON化学型占比差异不大;未检测到NIV毒素化学型的镰刀菌。以上结果说明,小麦不同部位对镰刀菌毒素化学型可能不存在选择性,小麦茎基部与穗部和茎秆的镰刀菌毒素化学型不同,原因可能是由优势病原菌不同造成的。

关键词：小麦陕西省镰刀菌优势病原菌毒素化学型

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苜蓿镰孢菌根腐病病原致病性和毒素化学型测定

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中国农业大学学报 2018年第5期23卷 74-85页

作者：孔前前秦丰张雨竹马占鸿刘志龙王海光中国农业大学植物保护学院北京100193

为了解苜蓿镰孢菌根腐病病原的致病性差异和致病机制,本研究对分离自河北省黄骅市和张家口市宣化区部分苜蓿种植地苜蓿根腐病样品的150株镰孢菌(Fusariumspp.)(2015年分离获得72株,2016年分离获得78株),采用平皿法进行了致病性测定,利... 详细信息

为了解苜蓿镰孢菌根腐病病原的致病性差异和致病机制,本研究对分离自河北省黄骅市和张家口市宣化区部分苜蓿种植地苜蓿根腐病样品的150株镰孢菌(Fusariumspp.)(2015年分离获得72株,2016年分离获得78株),采用平皿法进行了致病性测定,利用分子生物学技术对所分离获得的镰孢菌菌株是否具有产脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)和雪腐镰刀菌烯醇(NIV)毒素的潜力进行了检测,并对获得的粗毒素进行了生物活性测定。结果表明:分离获得的镰孢菌对萌发的苜蓿种子均具有致病性,但致病性强弱存在差别,除三线镰孢(***)和大部分木贼镰孢(***)菌株致病性较弱外,大多数镰孢菌菌株表现出较强致病性;在所获得镰孢菌菌株中,菌株KD3(***)、菌株QD3-2(***)、菌株N6-1(***)、菌株N9-2(***)、菌株NT1-1(***)和菌株QD10-1(***)共6株镰孢菌具有产NIV毒素潜力,未发现具有产DON毒素潜力的菌株;将NIV毒素化学型菌株QD3-2发酵培养后经有机溶剂萃取获得粗毒素,对其进行的生物活性测定结果表明,粗毒素对苜蓿种子的萌发具有较强抑制作用。本研究结果为探讨苜蓿镰孢菌根腐病致病机理、有效防治苜蓿根腐病和保障苜蓿安全生产提供了一定基础。

关键词：苜蓿根腐病镰孢菌致病性毒素化学型粗毒素

山东省小麦赤霉病菌的种群组成及毒素化学型分析

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华北农学报 2017年第A1期32卷 37-42页

作者：高先悦高淑敏刘少杰张莉于金凤山东农业大学植保学院植物病理学系山东泰安271018 山东省烟台农业学校山东烟台265100

为了明确其在山东的种群组成及毒素类型,在2014,2015年从山东11个地区的28县、市共采集小麦病穗标本300余份,采用常规的组织分离方法,得到小麦赤霉病菌菌株338株。根据采集地点随机选取120株作为测试菌株,采用鉴定种和鉴定B型毒素化学... 详细信息

为了明确其在山东的种群组成及毒素类型,在2014,2015年从山东11个地区的28县、市共采集小麦病穗标本300余份,采用常规的组织分离方法,得到小麦赤霉病菌菌株338株。根据采集地点随机选取120株作为测试菌株,采用鉴定种和鉴定B型毒素化学型的特异性引物对选取菌株进行鉴定。结果表明,120个供试菌株均为禾谷镰孢菌进化宗系群,分为两种进化类型:禾谷镰孢菌和亚洲镰孢菌,分别为108株和12株,其中禾谷镰孢菌占90%,是优势致病型。亚洲镰孢菌是长江中下游麦区的优势种,此类型是首次在山东境内被检测到,且其在山东的分布与前茬作物种类无明显的相关性。毒素化学型鉴定结果表明,供试的120个菌株中有118株属脱氧雪腐镰孢菌烯醇(DON)毒素化学型,仅有2个菌株产生雪腐镰孢菌烯醇(NIV)毒素。其中,DON毒素化学型菌株又进一步划分为15-乙酰脱氧雪腐镰孢菌烯醇(15-AcDON)和3-乙酰脱氧雪腐镰孢菌烯醇(3-AcDON)。其对应菌株分别为101株和17株。

关键词：小麦赤霉病种群组成毒素化学型前茬作物

湖北麦区不同轮作模式下小麦赤霉病菌种群结构和毒素化学型分析

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麦类作物学报 2021年第5期41卷 640-645页

作者：刘美玲刘悦陈婷婷龚双军史文琦曾凡松杨立军喻大昭湖北省农业科学院植保土肥研究所/农业农村部华中作物有害生物综合治理重点实验室/农作物重大病虫草害防控湖北省重点实验室湖北武汉430064

为明确不同轮作模式对小麦赤霉病菌种群结构和毒素化学型影响,于2019-2020两个小麦生长季,从湖北襄阳、枣阳长期稻-麦轮作和长期玉-麦轮作田分别采集小麦赤霉病穗,采用组织病理学分离镰孢菌单孢堆菌株,并对其采用特异性引物进行致病种... 详细信息

为明确不同轮作模式对小麦赤霉病菌种群结构和毒素化学型影响,于2019-2020两个小麦生长季,从湖北襄阳、枣阳长期稻-麦轮作和长期玉-麦轮作田分别采集小麦赤霉病穗,采用组织病理学分离镰孢菌单孢堆菌株,并对其采用特异性引物进行致病种和毒素化学型分子鉴定。结果表明,从采集样品中共分离获得191个镰孢菌单孢堆菌株;亚洲镰孢菌***为该区稻-麦轮作田优势种,占稻-麦轮作田分离菌株总数的93.0%,主要产生3-AcDON;禾谷镰孢菌***为玉-麦轮作田优势种,占玉-麦轮作田分离菌株总数的62.9%,既可能产生15-AcDON,又可能产生3-AcDON;191个菌株中仅有11个菌株产生NIV,占比5.8%。以上结果揭示,小麦赤霉病镰孢菌致病种和毒素化学型组成与轮作模式密切相关,镰孢菌优势致病种和毒素的类型可能与镰孢菌对小麦前茬作物的偏好性有关。

关键词：小麦赤霉病种群组成毒素化学型前茬作物优势种

小麦赤霉病菌多菌灵抗性群体的扩散路径分析——基于致病菌种类及所产毒素化学型鉴定和抗药性检出的时序性

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农药学学报 2013年第3期15卷 279-285页

作者：戴大凯贾晓静武东霞侯毅平王建新陈长军周明国南京农业大学植物保护学院南京210095

通过对江苏、安徽、山东、河南、湖北、河北和四川7省小麦赤霉病菌对多菌灵抗性及敏感菌株Fusarium asiaticum和***的鉴定、所产生毒素的化学型及多菌灵抗性菌株检出时序性的分析,初步推测了小麦赤霉病菌对多菌灵抗性群体在中国麦区的... 详细信息

通过对江苏、安徽、山东、河南、湖北、河北和四川7省小麦赤霉病菌对多菌灵抗性及敏感菌株Fusarium asiaticum和***的鉴定、所产生毒素的化学型及多菌灵抗性菌株检出时序性的分析,初步推测了小麦赤霉病菌对多菌灵抗性群体在中国麦区的扩散路径。结果表明:江淮流域的江苏、安徽、湖北3省和四川省小麦赤霉病菌对多菌灵的抗性或敏感菌株优势群体均是***,而黄淮流域的山东、河南2省及河北省小麦赤霉病菌对多菌灵的敏感菌株优势群体为***,抗性菌株优势群体则为***。江苏、安徽、山东和河南抗多菌灵菌株***产生毒素的化学型为3-AcDON和NIV,并以3-AcDON为主。江苏省连续使用多菌灵防治小麦赤霉病长达20多年后才检测到田间抗性菌株,而近年来检测到田间抗性菌株的山东、河南2省用多菌灵防治赤霉病的历史较短,且为偶尔使用,药剂的选择压力相对较小,因此推测山东和河南麦区出现的小麦赤霉病菌抗多菌灵菌株可能是通过种子调运及联合收割机跨区作业等方式从抗药性发生较早的江淮麦区流入的。

关键词：小麦赤霉病禾谷镰刀菌多菌灵抗药性毒素化学型扩散路径

青藏高原地区青稞茎基腐病病原菌的群体遗传多样性、毒素化学型及其地理分布

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植物保护学报 2019年第3期46卷 642-650页

作者：漆永红曹素芳李雪萍李敏权甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州730070 甘肃省农业科学院林果花卉研究所兰州730070

为明确青藏高原沿线甘肃省甘南藏族自治州和青海省青稞茎基腐病燕麦镰孢菌Fusarium avenaceum的群体遗传多样性、毒素化学型及其地理分布,采用SSR分子标记法对6个地理种群91株燕麦镰孢菌菌株的遗传多样性进行分析。结果表明,6对SSR引物... 详细信息

为明确青藏高原沿线甘肃省甘南藏族自治州和青海省青稞茎基腐病燕麦镰孢菌Fusarium avenaceum的群体遗传多样性、毒素化学型及其地理分布,采用SSR分子标记法对6个地理种群91株燕麦镰孢菌菌株的遗传多样性进行分析。结果表明,6对SSR引物在91株燕麦镰孢菌中共检测到等位位点数14个,多态性位点数13个,多态性条带百分率为92.86%。6个地理种群的平均等位基因数为1.82,有效等位基因数为1.55,Nei’s基因多样性指数为0.32,Shannon信息指数为0.47,多态性位点数为11.50,多态位点百分率为82.15%。6个地理种群的Nei’s遗传相似度为0.83~0.99,遗传距离为0.01~0.18。种群间的遗传距离和地理距离、遗传相似度与海拔差距无显著相关性。燕麦镰孢菌地理种群聚为3个大类群,Group Ⅰ由甘肃省临潭县、合作市和卓尼县种群组成,Group Ⅱ由青海省互助土族自治县和刚察县种群组成,Group Ⅲ由青海省海晏县种群组成。燕麦镰孢菌种群的遗传变异主要来自种群内部,占总变异的93.63%。燕麦镰孢菌毒素化学型分为NIV、DON、3-AcDON三大类,没有15-AcDON毒素化学型,其中DON毒素化学型在6个地理种群中均有分布。表明燕麦镰孢菌地理种群的遗传多样性高。

关键词：青稞燕麦镰孢菌 SSR遗传多样性毒素化学型