禾谷镰孢复合种毒素化学型及遗传多样性分析
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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
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｏｘｉｇｅｎｉｃ Ｃｈｅｍ ｏｔｙｐｅ ａｎｄ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ
严ｒ一பைடு நூலகம்Ｓａｒ『■ ｍ ｒａｍ ，０门ｅａ ｍ ，、 ｐｅｃ￣０ ｅｓ Ｏｍ ｐＩ－ ｅＸ
１期
马 红 霞 等 ：禾 谷 镰 孢 复 合 种 毒 素 化 学 型 及 遗 传 多样 性 分 析
８３
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ［Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ］Ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｔｏｘｉｇｅｎｉｃ ｃｈｅｍｏｔｙｐｅ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｇｒａｍｉｎｅａｒｕｍ ｓｐｅｃｉｅｓ ｃｏｍｐｌｅｘ（ＦＧＳＣ）ｃａｕｓｉｎｇ ｍａｉｚｅ ｅａｒ ｒｏｔ ｆｒｏｍ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｅｇｉｏｎ）．［Ｍｅｔｈｏｄ］Ｔｈｅ ｔｏｘｉｇｅｎｉｃ ｃｈｅｍｏｔｙｐｅｓ ｏｆ ９２ ＦＧＳＣ ｉｓｏｌａｔｅｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｌ１ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｅｇｉｏｎ）ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆ ｉｃ ｐｒｉｍｅｒ
Ｍ Ａ ＨｏｎｇＸｉａ，ＳＵＮ Ｈｕａ，ＧＵＯ Ｎｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ ＨａｉＪｉａｎ，ＳＨＩ Ｊｉｅ，ＣＨＡＮＧ ＪｉａＹｉｎｇ
（Ｐｌａｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ￣Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒ ｙ ｏｆｌＰＭ ｏｎ Ｃｒｏｐｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆＮｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ／ＩＰＭ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００，Ｈｅｂｅｉ）
摘要 ： 【目的】明确不 同省 （自治区 ） Ｊ起 玉米穗腐病 的禾谷镰 孢复合种 （ＦｕｓａｒＪｕｍ 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 和 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 １ ＯＯ条哥伦 比亚大 学 （ＵＢＣ）开发的通用 ５Ｉ物 中筛选 出 １ ３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 ５】 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．ｉ ０ｅ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＋Ｉ５－ＡＤＯＮ和 ＮＩＶ＋Ｉ ５－ＡＤＯＮ。 其 中产生 ＤＯＮ和 １５－ＡＤＯＮ的菌株分别 为 １株和 ２ ０株 ；同时产 生 １５－ＡＤＯＮ和 ＮＩＶ的有 １株 ；同时产 生 １ ５－ＡＤＯＮ和 ＤＯＮ的有 ５５株。筛选 出的 １ ３条 ５】物对所有供试 菌株进行 ＰＣＲ扩增 ，共获得 １ ０２条带，其 中多态性条 带 １ ０１条 ， 多态性 比率为 ９９．０２％，平均每条 ５Ｉ物产 生条 带为 ７．８ ５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 ｉ５－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。
收 稿 日期 ：２０１７．０６—２１；接 受 日期 ：２０１７－０９—０５ 基 金项 目：国 家现代 农业 产业 技术 体系 （ＣＡＲＳ一０２） 联 系方 式 ：马红 霞 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｈｏｎｇｘｉａ０７９２＠１６３．ｃｏｒ ｎ。通 信作 者 石洁 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｊ９９＠ １６３．￣ｏｍ
中 国农 业 科 学 ２０１８，５１（１）：８２—９５ Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ
ｄｏｉ：１０．３８６４８．ｉｓｓｎ．０５７８—１７５２．２０１８．０１．００８
禾谷镰 孢复合种毒素化学型及遗传 多样性分析
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 河北 保定 ０７１０００）
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｏｘｉｇｅｎｉｃ Ｃｈｅｍ ｏｔｙｐｅ ａｎｄ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ
严ｒ一பைடு நூலகம்Ｓａｒ『■ ｍ ｒａｍ ，０门ｅａ ｍ ，、 ｐｅｃ￣０ ｅｓ Ｏｍ ｐＩ－ ｅＸ
１期
马 红 霞 等 ：禾 谷 镰 孢 复 合 种 毒 素 化 学 型 及 遗 传 多样 性 分 析
８３
Ａｂｓｔｒａｃｔ： ［Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ］Ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｔｏｘｉｇｅｎｉｃ ｃｈｅｍｏｔｙｐｅ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｇｒａｍｉｎｅａｒｕｍ ｓｐｅｃｉｅｓ ｃｏｍｐｌｅｘ（ＦＧＳＣ）ｃａｕｓｉｎｇ ｍａｉｚｅ ｅａｒ ｒｏｔ ｆｒｏｍ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｅｇｉｏｎ）．［Ｍｅｔｈｏｄ］Ｔｈｅ ｔｏｘｉｇｅｎｉｃ ｃｈｅｍｏｔｙｐｅｓ ｏｆ ９２ ＦＧＳＣ ｉｓｏｌａｔｅｓ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｌ１ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｒｅｇｉｏｎ）ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆ ｉｃ ｐｒｉｍｅｒ
Ｍ Ａ ＨｏｎｇＸｉａ，ＳＵＮ Ｈｕａ，ＧＵＯ Ｎｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ ＨａｉＪｉａｎ，ＳＨＩ Ｊｉｅ，ＣＨＡＮＧ ＪｉａＹｉｎｇ
（Ｐｌａｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ￣Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒ ｙ ｏｆｌＰＭ ｏｎ Ｃｒｏｐｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆＮｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ／ＩＰＭ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆＨｅｂｅｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０００，Ｈｅｂｅｉ）
摘要 ： 【目的】明确不 同省 （自治区 ） Ｊ起 玉米穗腐病 的禾谷镰 孢复合种 （ＦｕｓａｒＪｕｍ 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 和 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 １ ＯＯ条哥伦 比亚大 学 （ＵＢＣ）开发的通用 ５Ｉ物 中筛选 出 １ ３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 ５】 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．ｉ ０ｅ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＋Ｉ５－ＡＤＯＮ和 ＮＩＶ＋Ｉ ５－ＡＤＯＮ。 其 中产生 ＤＯＮ和 １５－ＡＤＯＮ的菌株分别 为 １株和 ２ ０株 ；同时产 生 １５－ＡＤＯＮ和 ＮＩＶ的有 １株 ；同时产 生 １ ５－ＡＤＯＮ和 ＤＯＮ的有 ５５株。筛选 出的 １ ３条 ５】物对所有供试 菌株进行 ＰＣＲ扩增 ，共获得 １ ０２条带，其 中多态性条 带 １ ０１条 ， 多态性 比率为 ９９．０２％，平均每条 ５Ｉ物产 生条 带为 ７．８ ５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 ｉ５－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。
收 稿 日期 ：２０１７．０６—２１；接 受 日期 ：２０１７－０９—０５ 基 金项 目：国 家现代 农业 产业 技术 体系 （ＣＡＲＳ一０２） 联 系方 式 ：马红 霞 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｈｏｎｇｘｉａ０７９２＠１６３．ｃｏｒ ｎ。通 信作 者 石洁 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｊ９９＠ １６３．￣ｏｍ
中 国农 业 科 学 ２０１８，５１（１）：８２—９５ Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ
ｄｏｉ：１０．３８６４８．ｉｓｓｎ．０５７８—１７５２．２０１８．０１．００８
禾谷镰 孢复合种毒素化学型及遗传 多样性分析
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 河北 保定 ０７１０００）