基于高通量转录组测序筛选马尾松抗松材线虫病相关基因
马尾松抗松材线虫病候选无性系的抗病性测定
抗 病性第 1次、 2次测定的健 全率超过 火炬松 的合格无性 系分别 为 7 . % 、6 2 , 第 7 7 6 . % 平均健全 率分别 为 8 . % 、 14 9 % , 4 5 对照树种 火炬松平均健 全率分男 为 6 . %和 8 . % , I 13 j 2 1 获得 的无性 系抗病 性显著提 高 为 了减小误 差, 应该 选用嫁接成活苗数量相对 多的无性 系间进行抗病性强弱次序评价 。采用 了 1 0株 以上无性 系间抗病性 强弱次序评 价进行对照 , 减少 了抗性 强弱无性 系两极 分化 , 抗性能力 中等的无性 系相应增 多, 选拔植株 营建抗性种 子 园过程 在 中应给 予重视 , 量选择接种测 定数 量较 多的高抗 无性 系。 尽
t e e c o e sh g e a o l l ie T r u h t e f s n e o d r ssa c ee mi ai n h u vv l ae o u l h s l n swa i h rt n lb ol p n . h o g h rta d s c n e itn e d tr n t ,t e s r ia t f a i h y i o r q -
sn n s ma s n a a s e l g s s in a d P n s el t s r oso k i g Piu so in e d i s a co n / u l ti a o ttc .An h e u t h we h tt e s ri a r t o n i i d t e r s l s o d ta h u v v l ae f s
松材线虫病研究进展
尾松抗性发生变化的原因ꎬ笔者认为短短几年里马
年损失约 1 5 亿美元ꎬ加拿大损失 7 亿美元
[5]
ꎮ
日本是有文献记载的最早遭受松材线虫病危
害ꎬ且引起松树大量死亡的国家ꎮ 1905 年发现日本
九州岛长崎县松树大量死亡
[6]
ꎮ 随后数十年松材
线虫病在日本由南向北传播蔓延ꎬ1982 年传到东北
尾松本身的抗性基础是不会变化的ꎬ变化的应该是
根本性措施ꎬ已经有良好开端ꎬ但真正发挥作用尚需一些时日ꎮ
关键词:松材线虫病ꎻ松材线虫ꎻ发生概况ꎻ致病机制ꎻ防治技术
中图分类号:S763 16 文献标志码:A 文章编号:1671 - 0886(2022)03 - 0001 - 10
DOI:10. 19688 / j cnki issn1671 - 0886 20220026
度快ꎬ危害大ꎬ防治难ꎬ造成严重的经济损失ꎮ 松材线虫病在自然情况下可以感染的松属树种 51
种ꎬ非松属树种 16 种ꎮ 病害流行受到寄主植物种类、松材线虫、媒介昆虫以及其他一系列环境因素
的影响ꎮ 病原松材线虫致松树萎蔫速度快ꎬ致病机理复杂ꎬ至今未完全搞清ꎮ 目前病害防控主要依
赖于病害检疫、疫情监测、疫木除治隔离、媒介昆虫防治、健康松树注药预防等ꎮ 抗病育种作为一项
中国森林病虫 2022 年 5 月 第 41 卷 第 3 期 http: / / zgslbc. bdpc. org. cn
叶建仁ꎬ 吴小芹. 松材线虫病研究进展[ J] 中国森林病虫ꎬ 2022ꎬ 41(3) : 1 - 10.
松材线虫病研究进展
在这一时期松材线虫的种群组成和适应性ꎮ 研究表
明中国 的 松 材 线 虫 最 初 最 大 可 能 是 由 日 本 传 入
云阳县国营长江林场松材线虫病发生特点及防治技术
云阳县国营长江林场松材线虫病发生特点及防治技术作者:孙烨来源:《南方农业·下》2024年第05期摘要松材线虫病是一种极具毁灭性的森林病害,重庆市云阳县国营长江林场于2011年首次发现松材线虫病,经过多年危害,松材线虫病导致云阳县国营长江林场森林资源损失严重。
基于此,为加强松材线虫病的防控,更好地保护森林资源,简要介绍云阳县国营长江林场松材线虫病发生情况,对松材线虫病的病原、传播途径、寄主植物、危害症状、危害特点等进行深入分析,并提出建立现代化疫情监测预警系统、地面常态化巡护、建立快速响应机制、防治松墨天牛、加强疫木流通排查工作、建立跨区域联防机制等松材线虫病防治技术。
关键词松材线虫病;发生特点;防治技术;云阳县国营长江林场中图分类号:S433.5 文献标志码:B DOI:10.19415/ki.1673-890x.2024.10.057松材线虫病是一种极具毁灭性的森林病害,自20世纪80年代传入我国以来,已在多个省(自治区、直辖市)暴发疫情,给我国林业生产和生态安全带来严重威胁[1-2]。
重庆市云阳县国营长江林场(以下简称长江林场)是生态公益一类林场,主要功能是保护长江防护林、培育森林资源、维护三峡库区生态安全、提供生态公益服务。
长江林场下设三坝、老城、红狮、龙洞、水磨、新津、栖霞、故陵8个管护站,森林总面积6 148.467 hm2,其中国家重点公益林6 005.733 hm2,地方公益林5.733 hm2,商品林137.000 hm2,森林覆盖率达92%,活立木蓄积量超46万m3。
近年来,长江林场出现了松材线虫病疫情,严重影响林区针叶林分安全。
对此,需要研究松材线虫病发生特点,针对性采取防治措施,从而减轻松材线虫病危害,保护长江林场森林资源。
1 长江林场松材线虫病发生概况松材线虫病自传入我国以来就迅速扩散蔓延,目前我国已有多地发现松材线虫病。
长江林场于2011年首次发现松材线虫病,2016年松材线虫病发生最为严重,发生面积近2 000hm2。
“抗松材线虫病马尾松种源及抗性育种技术研究”通过验收
[ 1 ]李嘉珏. 中国牡丹与芍 M] . 北京: 中国林业 出版社 , 1 9 9 9 .
[ 2 】杨 洋 .芍 药种 子 萌 发 的 生物 学 特性 及 破 眠技 术 的研 究 [ D 】 . 哈 尔滨 : 东北 林 业 大 学 , 2 0 0 9 . 【 3 】关 雪 莲 , 周桂 玲 , 盛 方. 新 疆 块根 芍 药种 子 萌发 特 性 研 究
种子 , 2 0 0 9 , 2 8 ( 5 ) : 9 7 — 9离 相 中所 含 有 的 萌 发 抑 制
[ 4 】张 荣 荣 , 王康才. 芍 药 种 子 内源抑 制 物 质 活性 的 研 究【 J J . 中 草 药, 2 0 0 8 , 3 9 ( 1 2 ) : 1 8 8 0 — 1 8 8 3 . 【 5 ]于 海 莲 .南方 红 豆 杉种 子休 眠机 理 及 催 芽技 术 的 研 究 【 D1 . 北 京: 北京 林 业 大 学 , 2 0 0 9 . ( 责任 编 辑 : 杨婷 婷 )
为主要评价指标的马尾松松材线虫病抗性家系和无性系综合评价技术体系 ; 提 出“ 抗病松种 、 马尾松种源和 抗松褐天牛马尾松种源抗性稳定性监测技术” 1 项; 申请 国家发 明专利 1 项; 编制技术手册 4 项; 发表论文 8 篇; 培养 硕士 研究 生 4人 。项 目还 利用 质谱 分析 技 术及 数据 库检 索 ( N C B I n r ) 鉴定 了 8 7个 差异 表达 蛋 白, 在 分子遗传水平 阐述了抗病马尾松种源的抗性机理 ; 在全椒县瓦山林场营建高抗马尾松无性系现地测定林 1 8 亩、 抗 性候 选 家 系子代 测 定林 1 6亩 、 高 抗 马尾 松无 性 系采 穗 圃 6亩 、 高抗 马 尾松 无性 系采 种 园 3 6亩 ; 在 江
松材线虫病双基因检测方法的建立
第50卷第2期2021年%月Vol. 50,No. 2Apr. ,2021湖北林业科技Hubei Forestry Science and Technology松材线虫病双基因检测方法的建立程维金⑴罗治建⑵陈亮⑵ 丁强⑶张叔勇⑷(1.武汉市林业工作站武汉430023".湖北省林业有害生物防治检疫总站武汉430079;3.保绿丰(湖北)生物科技有限公司武汉430048".中国科学院武汉病毒研究所武汉430071)摘 要:采用松材线虫的核糖体DNA 的内转录区序列及cathepsin L-like cysteine proteinase 为目的片段设计2对引物,建立了可特异性检测松材线虫的双基因PCR 检测法。
利用这2对引物,松材线虫可扩增出大小分别为490 bp 及264 bp 的 产物,而其他对照组均无扩增。
此检测方法经过实际应用检验,灵敏度与常规PCR 一致,而特异性更高,可以应用于实验室的常规检测需求。
关键词:松材线虫;双基因PCR ;检测方法中图分类号:S43文献标识码:A 文章编号:1004-3020(2021)02-0060-04Establishment of Two Gene-jointed PCR Detection Assay forBursaphelenchus xylophilusChen Weijin ⑴ Luo Zhijian ⑵ Chen Liang ⑵ Ding Qiang ⑶ Zhang Shuyong ⑷(! . Wuhan Forestry Station Wuhan "30023;2. Hubei Provincial General Station of Forest Pest Control and Quarantine Wuhan 430079;3 . Wuhan Baolvfeng Biotechnology Co . Ltd . Wuhan 430048;4 . Wuhan Institute of Virology,CAS Wuhan 430071)Abstract : In this paper , a new two gene-jointed PCR detection assay to detect Bursaphelenchus xylophilus $ was estab lished. For developing the two gene-jointed PCR detection of B. xylophilus $wo pairs of primers were designed according to sequence of B. xylophilus available in GenBank, targeting the cathepsin L-like cysteine proteinase gene and ribosomal DNA internal transcribed spacer region. The specificity , sensitivity assay and clinical samples were tested by using the opt-- mized reaction system. Results showed that the specific fragments 490 bp and 264 bp were able to amplified, while therewasnoamplificaionproduc f oundinposiivecon r olsando ers dones.Theme h odwasapplied o de e c *c linicalsamples and the result showed 100 % consistence with PCR. These results could be served as a basis detection application in diagnosis of B. xylophilus.Key words : Bursaphelenchus xylophilus ; two gene-jointed PCR ;detection松材线虫病是危害松属植物的一种毁灭性病害,以松树萎鳶病为典型症状,具有发病致死速度 快、传播蔓延迅速、防治难度大等特点⑴。
松材线虫病抗性马尾松采穗圃的营建技术
安徽林业科技2018年松材线虫病抗性马尾松采穗圃的营建技术王松1,潘婷2,陈雪莲2,郝焰平2,姜春武2,徐六一2*(1.全椒县瓦山国有林场,安徽滁州23900;2.安徽省林业科学研究院,合肥230031)摘要:本文以安徽省林业科学研究院选育的松材线虫病抗性马尾松无性系为基础,从母树培育、圃地选择、水肥管理和母树修剪等多个方面总结了松材线虫病抗性马尾松采穗圃的营建技术。
关键词:马尾松;松材线虫病;抗性;采穗圃中图分类号:S722.8文献标识码:B文章编号:2095-0152(2018)05-0056-02松材线虫病是由松材线虫(Bursaphelenchusxylophilus )引起的松树萎蔫病[1]。
松材线虫以松墨天牛等昆虫为媒介侵入黑松、赤松等松属植物,引起感病植株水分输导阻力增大乃至堵塞,最终导致整株植物的枯萎死亡[2]。
松材线虫病传播广,发病快,且防治困难,一旦发病,很快蔓延整个松林,是一种毁灭性的松树疾病,因此有松树癌症之称。
自1982年在南京中山陵首次发现以来[3],松材线虫病在我国迅速蔓延,严重威胁我国松林的安全。
2017年秋季松材线虫病集中普查结果显示,全国累计新增县级行政区疫点77个,发生面积总计8.50万hm 2,病死木118.95万株。
马尾松(Pine massoniana )是中国分布最广泛的松属乡土树种,它生长快,材质好,耐贫瘠,是造林的先锋树种,也是重要的用材树种,在建筑、造纸、医药等方面有广泛应用[4]。
但同时马尾松也是松材线虫的宿主之一,面临着松材线虫病的威胁。
为提高马尾松对松材线虫病抗性,2001—2008年安徽省林业科学研究院(以下简称“林科院”)与日本技术合作在全国率先开展了马尾松松材线虫病抗性育种工作。
该研究以疫区和非疫区优良母树子代为选育材料,通过松材线虫人工接种试验,筛选出抗性马尾松家系251个,单株1201株[5],在2008年又嫁接家系单株得到的抗性无性系318个。
“皖抗6号”等六个抗松材线虫病马尾松无性系选育
“皖抗6号”等六个抗松材线虫病马尾松无性系选育郝焰平,姜春武,陈雪莲,潘婷,韦蔷,徐六一(安徽省林业科学研究院,松材线虫病预防与控制技术国家林业和草原局重点实验室,安徽合肥230088)摘要:开展松材线虫病马尾松抗性育种研究,选育抗性品种,已成为防御松材线虫病危害的重要途径之一。
经过20a的松材线虫病抗性育种研究工作,选育出“皖抗6号”到“皖抗11号”等6个马尾松抗性无性系优良品种。
选育结果表明:6个抗性无性系的生长量较突出,在松材线虫病疫区均未受到松材线虫病的危害。
“皖抗6号”平均单株材积比同期无性系增益65.8%,比普通马尾松增益192.8%,种子千粒重比同期抗性无性系高8.1%,室內发芽率95%;“皖抗7号”在树干通直度上特异性表现明显,均为I级木;“皖抗8号”母株穗条的扦插生根率达95%,成苗率达90%以上;“皖抗9号”结实量稳定,前期结实量呈递增趋势;“皖抗10号”种子纯度高,达到97.9%,球果大小也高于其他同期无性系;“皖抗11号”冠型优美、树干通直,均为I级木。
该6个抗性无性系具有抗逆性、速生丰产性、干型通直、冠幅冠层较大、种实品质较好、基因差异性明显等优良性状。
关键词:马尾松;皖抗6号;抗松材线虫病;无性系;选育中图分类号:S763.16文献标志码:A文章编号:1671-0886(2021)03-0014-07DOI:10.19688/ki.issn1671-0886.20210009Breeding of six clones of Pinus massoniana resistant to pine wilt disease including“Wankang No・6”/HAO Yanping,et al.(Anhui Academy of Foresty,Key Laboratory of State Forestry Administration on Prevention and Control of Pine Wilt Disease,Hefei230088,China)Abstract:Carrying out research on resistance to pine wilt disease and masson pine breeding and breeding resistant varieties have become one of the important ways to prevent pine wilt disease.After20 years of research on the resistance breeding of Pinus massoniana,the project team selected six excellent varieties of P.massoniana resistant clones,including"Wankang No.6"to"Wankang No.11".The breeding results showed that the growth of six resistant clones were outstanding,and they were not harmed by pine wilt disease in the epidemic areas.The average volume per plant of“Wankang No.6”was65.8%higher than that of the same clones and192.8%higher than that of ordinary masson pine, and thousand-seed weight of seeds was8.1%higher than that of resistant clones of the same period, and the indoor germination rate was95%;“Wankang No.7”had obvious specificity in trunk straightness,all of which were Class I woods;u Wankang No.8”had a cutting rooting rate of95%anda seedling rate of over90%.The seed setting of“Wankang No.9”was stable,and the seed setting inthe early stage showed an increasing trend;the seed purity of“Wankang No.10”was high,reaching97.9%,and the cone size was also higher than other clones of the same period;"Wankang No.11”hada beautiful crown shape and straight trunk which all grade Class I wood;Six resistant clones such as“Wankang No.6”had excellent characteristics such as stress resistance,fast-growing and high-yield, straight stem type,larger crown and canopy,better seed quality,and obvious genetic differences.收稿日期:2021-01-01;修回日期:2021-03-25;网络首发:2021-04-16基金项目:“十三五”国家重点研发计划“马尾松良种丰产及壮苗繁育技术研究”(编号:2017YFD0600301),安徽省第五批“特支计划”(编号: T000522)第一作者:郝焰平(1983—),男,安徽望江人,副研究员,研究方向为林木遗传育种及森林培育,E-mail:799236619@通信作者:徐六一,研究员,研究方向为林木遗传育种及森林培育,E-mail:349307200@。
一种高通量筛选松材线虫抑制剂的方法[发明专利]
专利名称:一种高通量筛选松材线虫抑制剂的方法专利类型:发明专利
发明人:彭华正,金群英,朱汤军,张飞英,叶华琳,戚全英申请号:CN202011291553.9
申请日:20201118
公开号:CN112379064A
公开日:
20210219
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明涉及一种生物病虫害防治领域,尤其涉及一种高通量筛选松材线虫抑制剂的方法。
松树是我国最主要的造林树种,但近三十多年来松材线虫病一直是头号森林病虫害,危害十分严重,防治药物却有限,因此迫切需要补充筛选更多防治药剂,以备更为有效地防控。
本发明旨在为筛选更多松材线虫防治药剂提供技术支持。
上述的高通量筛选松材线虫抑制剂的方法,步骤如下:1)松材线虫收集,即从疫木中分离松材线虫,再加以扩大培养;2)松材线虫筛选,即将培养出来的线虫按成虫和幼虫进行区分并计数;3)测试板制作,即在微孔板中设置对照和测试区域并配置一定浓度的试剂;4)数据记录及处理,即记录线虫随着时间的死活变化,统计药效,进行筛选。
申请人:浙江省林业科学研究院
地址:310023 浙江省杭州市西湖区留和路399号
国籍:CN
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基于高分卫星影像的感染松材线虫病枯死马尾松识别系统[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811070108.2(22)申请日 2018.09.13(71)申请人 航天信德智图(北京)科技有限公司地址 100083 北京市海淀区清华东路35号5-38号科贸楼2层207室房间6号(72)发明人 王治中 方国飞 彭玉泉 张旭 张青 李志鹏 (74)专利代理机构 北京联瑞联丰知识产权代理事务所(普通合伙) 11411代理人 黄冠华(51)Int.Cl.G01N 21/25(2006.01)(54)发明名称基于高分卫星影像的感染松材线虫病枯死马尾松识别系统(57)摘要本发明公开了一种基于高分卫星影像的感染松材线虫病枯死马尾松识别系统,包括马尾松松材线虫病采集模块、分析模块和马尾松松材线虫病灾害预警模块,马尾松松材线虫病采集模块与分析模块、马尾松松材线虫病灾害预警模块电连接实现载波通信。
本发明通过马尾松松材线虫病采集模块采集环境数据、马尾松的实时光谱数据,并将采集数据传输给分析模块,通过分析模块分析,判断松材线虫病的的潜伏期和发生等级;马尾松松材线虫病灾害预警模块用于根据分析模块的分析结果,准确及时地发出病虫害灾情预警,并将分析结果反馈至用户终端,流程简单,可以及时准确的对目标区域进行马尾松松材线虫病监测预警。
权利要求书1页 说明书3页CN 109142236 A 2019.01.04C N 109142236A1.一种基于高分卫星影像的感染松材线虫病枯死马尾松识别系统,其特征在于,包括马尾松松材线虫病采集模块、分析模块和马尾松松材线虫病灾害预警模块,所述马尾松松材线虫病采集模块与分析模块、马尾松松材线虫病灾害预警模块电连接实现载波通信。
2.根据权利要求1所述的基于高分卫星影像的感染松材线虫病枯死马尾松识别系统,其特征在于,所述马尾松松材线虫病采集模块包括环境数据采集模块、卫星影像模块和数据传送模块;所述卫星影像模块用于记录马尾松的实时光谱数据。
马尾松松材线虫病抗性无性系的筛选和遗传多样性分析
第45卷㊀第5期2021年9月南京林业大学学报(自然科学版)JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition)Vol.45,No.5Sept.,2021DOI:10.12302/j.issn.1000-2006.202103013㊀收稿日期Received:2021⁃03⁃04㊀㊀㊀㊀修回日期Accepted:2021⁃08⁃28㊀基金项目:林业有害生物防控技能大师工作室资助项目(2020dsgzs16);安徽省教育厅重大项目(KJ2020ZD82)㊂㊀第一作者:高景斌(jingbingao@163.com),博士,ORCID(0000-0002-9625-3664);∗通信作者:叶建仁(jrye@njfu.edu.cn),教授,OR⁃CID(0000-0001-5711-0516)㊂㊀引文格式:高景斌,徐六一,叶建仁.马尾松松材线虫病抗性无性系的筛选和遗传多样性分析[J].南京林业大学学报(自然科学版),2021,45(5):109-118.GAOJB,XULY,YEJR.Growthandgeneticdiversityanalysisofclonesscreenedbyphenotypicalre⁃sistanttopinewiltdiseaseinPinusmassoniana[J].JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2021,45(5):109-118.DOI:10.12302/j.issn.1000-2006.202103013.马尾松松材线虫病抗性无性系的筛选和遗传多样性分析高景斌1,2,徐六一2,3,叶建仁4∗(1.安徽林业职业技术学院,安徽㊀合肥㊀230031;2.松材线虫病预防与控制技术国家林业和草原局重点实验室,安徽㊀合肥㊀230031;3.安徽省林业科学研究院,安徽㊀合肥㊀230031;4.南京林业大学,江苏㊀南京㊀210037)摘要:ʌ目的ɔ松材线虫病是松属致命性的世界检疫性森林病害㊂筛选和创新抗性遗传资源是马尾松抗松材线虫病育种的重要基础㊂松材线虫病重灾疫区自然淘汰存留下来的马尾松资源,可能是开展马尾松抗松材线虫病育种潜在的重要遗传基础,值得进一步深入挖掘㊁系统评价和开发利用㊂本研究通过对110个对松材线虫病具有抗性表型的无性系进行遗传多样性㊁生长性状测定和保存率调查,综合评价其在抗性育种中的潜在价值㊂ʌ方法ɔ通过接种松材线虫对马尾松的1201个初选无性系进行筛选,并对110个具有抗线虫表型的重选无性系进行遗传多样性RAPD和生长性状评价㊂从14对SCAR分子标记引物中筛选通用性强㊁多态性位点高的两组引物,用于MuPS(Multiplex-PCRofSCARmarkers)反应扩增和遗传多态性位点检测㊂基于79个MuPS唯一型无性系群体,采用Popgene32软件估算的遗传多样性,结合生长量和存活率指标,评估该批遗传资源在马尾松抗性育种中的潜在价值㊂ʌ结果ɔ初选的1201个无性系(来自251个马尾松初选家系),经松材线虫接种筛选后,获得110个无性系(来自初选家系中的81个),由两组引物扩增得到92种MuPS分型㊂其中,有79个无性系为单一的MuPS分型所完全准确识别(占71.81%)㊂基于79个具单一MuPS分型的无性系群体遗传多样性分析表明,群体所有位点的平均有效等位基因数(Ne)为1.5081个,Nei s基因多样度(H)为0.3023,Shannon多样性指数(I)为0 4591㊂无性系体间遗传参数差异明显,Ne变幅为1.0128 1.9981,H变幅为0.0126 0.4995,I变幅为0 0385 0.6927㊂具有抗松材线虫病表型的110个马尾松无性系存活83个㊂保存无性系间其生长性状存在显著差异,树高㊁胸径和单株材积生长量变幅分别为4.6 10.7m,6.7 21.7cm和0.0123 0.1894m3,生长量最大的休3-3号无性系立木材积(0.1894m3)为最小的无性系广27-2的(0.0123m3)15倍以上㊂ʌ结论ɔ马尾松1201个初选无性系,经野外人工接种松材线虫的抗性筛选后,110个无性系表现出对松材线虫病有显著的抗性表型,占初选无性系的9.09%㊂这些经过抗性筛选的无性系在材积生长性状上达到了极显著差异水平㊂这意味着在抗性改良基础上,进行生长量改良的策略是可行的㊂与已有的天然和人工育种群体的遗传多样性参数相比,本研究虽然经初选和抗性复选淘汰了90%以上的无性系,仍保留了群体中较高的遗传多样性㊂综上,笔者认为这批初选资源经抗性筛选存留的遗传资源,在马尾松抗松材线虫病育种研究中具有明显的潜在价值㊂关键词:马尾松;MuPS分型;松材线虫病抗性;遗传多样性;遗传改良中图分类号:S722.5;S763.18㊀㊀㊀文献标志码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1000-2006(2021)05-0109-10GrowthandgeneticdiversityanalysisofclonesscreenedbyphenotypicalresistanttopinewiltdiseaseinPinusmassonianaGAOJingbin1,2,XULiuyi2,3,YEJianren4∗(1.AnhuiVocational&TechnicalCollegeofForestry,Hefei230031,China;2.StateKeyLaboratoryoftheNationalForestryandGrasslandAdministrationforPineWoodNematodeDiseasePreventionandControlTechnology,Hefei230031,China;3.AnhuiAcademyofForestry,Hefei230001,China;4.NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China)南京林业大学学报(自然科学版)第45卷Abstract:ʌObjectiveɔPinewiltdiseasecausedbypinewoodnematodeisoneofthemostdeadlyforestquarantinediseasesintheworld.ScreeningandinnovationofresistancegeneticresourcesisanessentialbasisforbreedingforpinewoodnematodediseaseresistanceofPinusmassoniana.Theremainedgeneticresourcesintheseverelydisease⁃affectedareasinnaturaldistributionofmassonpine,maybeanimportantandpotentialgeneticbasisforresistantbreeding,whichisworthfurtherexploration,systematicevaluation,exploringandutilization.Theaimofthisstudywastocomprehensivelyevaluatethegeneticresourcesofmassonpinewithphenotypicalresistancetopinenematodeanditspotentialvalueinresistancebreedingbyanalyzingthegeneticdiversity,growthtraitsandsurveilrateofthe110selectedclones.ʌMethodɔAll1201primary⁃selectedclonesofmassonpinewerescreenedbyinoculatedpinewoodnematode,and110re⁃selectedcloneswithpinewoodnematodephenotypicresistancewereinvolvedintheevaluationofgeneticdiversity[byrandomamplifiedpolymorphicDNAmarkers(RAPD)],andgrowthperformance.From14pairsofSCARmarkers,twopairsofprimerswithstrongversatilityandhighpolymorphiclociwereselectedforMuPS(MultiplexPCRofSCARMarkers)amplificationandgeneticpolymorphiclocidetection.Thepotentialvalueofthesemasson spinegeneticresourcesinresistancebreedingwasevaluatedbasedonthegeneticdiversityparameters(estimatedbyPopgene32software)ofthe79cloneswithuniqueMuPStype,combinedwiththetraitsofsingle⁃treevolumeandsurvivalrate.ʌResultɔTherewere110clones(from81familiesoutofprimary)survivedamongthe1201primaryselectedclones(selectedfromthe251primaryfamilies),aftertheinoculationwithpinewoodnematode.And92MuPStypeswereamplifiedfromthe110clonedbytwopairsofprimers,and79ofthe110cloneswereaccuratelyidentifiedbyauniqueMuPStype(71.81%).BasedontheeachuniqueMuPStype sinformationofthe79clones,theaveragenumberofeffectivealleles(Ne)atalllociwas1.5081,theNei sgenediversity(H)was0.3023,andtheShannon sdiversityindex(I)was0.4591.TheNe,H,Iforthere⁃selectedpopulationwasvariatedfrom1.0128to1.9981,0 0126to0 4995,and0 0385to0 6927,respectively.Therewere83cloneswellsurvivedoutofthe110re⁃selectedclonesafterpinewoodnematodeinoculation.Therewere83cloneswellsurvivedoutofthe110re⁃selectedclones,afterthepinewoodnematodeinoculation.Thetreeheight,DBHandtreevolumegrowthwasrangedfrom4 6to10 7m,6 7to21 7cm,and0 0123to0 1894m3,respectively.Andthetreevolumeofthebestperformedclone(cloneXiu3⁃3,0 1894m3)wasmorethan15⁃foldoverthelowestclone(cloneGuang27⁃2,0 0123m3).ʌConclusionɔTherewere110cloneamongthe1201primaryclonesofmasson spine,showedsignificantresistancetopinewoodnematodediseaseaftermanualinoculationinfield,whichwasaround9%oftheprimaryselectedclones.Asignificantvariation/differentiationontreevolumegrowthwasalsofoundamongthe110re⁃selectedcloneswithphenotypicpineresistancetowiltdisease,whichmayindicatedthatitwaspossibletoimprovetreevolumegrowthbasedonthediseaseresistanceimprovementbackground.Itwasworthtonoticethat,ahighergeneticdiversitywasstillexistedinthereservedpopulationsinthisstudy,eventhoughninetypercentageoftheprimaryselectedcloneswereeliminatedthroughthediseaseresistancescreeninginthisstudy.Inconclusion,webelievethatthesepreciousgeneticresourcesthroughresistancescreening,haveobviouspotentialvalueinP.massonianagrowthandnematodediseaseresistancebreeding.Keywords:Pinusmassoniana;MuPStype;pinewiltdiseaseresistance;geneticdiversity;geneticimprovement㊀㊀松材线虫是20世纪80年代初由境外传入我国的一种重大的检疫性森林病害㊂1982年首次报道以来,已扩散到我国17个省721个县级行政区[1-2],自然感染至少16种松树[3],其中,马尾松是受松材线虫病的危害最严重的树种㊂安徽省是发生马尾松松材线虫病重灾区之一㊂因松材线虫病流行环节多,国内外至今无理想防治技术,松材线虫病抗病育种则有望成为解决松材线虫病发生的根本途径[4]㊂马尾松是我国重要的乡土树种,主要分布在长江流域,中国的西南部地区,淮河和汉水流域以南,以及长江中下游,是贫瘠山地造林重要的林木树种,具有较好的园林观赏价值[5],同时也是培育抗松材线虫病种质资源的重要树种之一[6]㊂目前抗松材线虫病马尾松培育主要有两种方式:一种是通过在健康母树采种,通过培育实生苗培育抗性松树苗[6-7],这是目前最主要的培育抗性松树的方法;另外一种则是通过组织培养技术繁殖抗性马尾松,目前技术还在继续完善[8]㊂笔者通过运用SCAR分子标记引物,运用MuPS(Multi⁃plex⁃PCRofSCARmarkers)反应体系技术分析安徽省马尾松抗性候选单株种质资源的遗传信息,从分子水平上揭示抗性候选单株在DNA序列上的差异性,分析抗性马尾松的遗传特性[9-13],测定马尾松抗性候选单株间的亲缘关系[14-18],旨在将研究结果反馈到马尾松抗性种子园管理中,及时调整和除去生长性状表现差和抗病性弱的建园无性系,指011㊀第5期高景斌,等:马尾松松材线虫病抗性筛选无性系的生长和遗传多样性分析导抗性杂交亲本选定等,提高种子园抗病子代的水平,同时为抗性无性系的资源鉴定评价和良种繁育提供一定的理论依据,实现对抗性无性系的科学管理,为优良抗性种子园的建立奠定基础㊂1㊀材料与方法1.1㊀参试材料来源2000年,安徽省实施马尾松抗松材线虫病育种项目,分别在安徽省广德县㊁潜山县等10个县㊁市的马尾松林分中选择具有潜在抗松材线虫病特征的马尾松母树,并按单株采种和按家系育苗,最终获得324个自由授粉家系在圃地作进一步的表型测定㊂通过2003 2004年松材线虫人工接种试验,从251个家系中初筛出1201个对马尾松松材线虫病表型较好的候选单株(每个家系选择3 5个有抗性表型的单株),汇集种植在安徽省林业高科技中心,建立马尾松抗松材线虫病候选单株种植园㊂该种植园地貌系丘陵平原,土壤较肥沃,适宜多种树木生长,周边20多公里范围内无马尾松林分分布,具良好的自然隔离条件㊂为检测这批入选家系及其单株抗马尾松松材线虫病的稳定性,采用湿地松为砧木嫁接方法,将初筛单株繁殖成嫁接无性系,用于再次接种松材线虫和进行抗性再评估㊂初选的1201个无性系经再次抗性评价,筛选出110个高抗性无性系(来自初筛材料中的81个家系),分别用于马尾松抗松材线虫病种子园营建和进一步分子标记研究㊂1.2㊀样品预处理2008年5月,以上述具较强松材线虫病抗性表型的110个无性系为试验材料,进行分子标记分析㊂从每个马尾松抗性候选无性系采集2 3根发育正常的新鲜针叶装入锁口自封袋,记录试验材料编号㊂带回实验室后即用不锈钢剪刀将针叶剪碎,取30mg针叶装入指形管置液氮中处理2min,再在细胞破碎机中破碎,贮存于-80ħ备用㊂1.3㊀DNA的提取纯化参照文献[19-20]中制备植物基因组DNA的CTAB方法,稍作改良㊂采用MagExtractor(TOYO⁃BO)提纯,调整浓度后在-20ħ冰箱中保存㊂1.4㊀SCAR分子标记1.4.1㊀引物设计试验采用RAPD分子标记方法,以具有松材线虫病抗性表型的马尾松无性系的基因组DNA为模板,用98对随机引物进行扩增作引物的初步筛选,将部分多态性好的片段克隆㊁基因测序并且进行引物设计,筛选出SCAR分子标记引物㊂经过测定,其中14对引物根据SCAR分子标记的碱基大小和序列特征,既能够获得较好的扩增多态型,又避免引物间形成二级结构,将14对引物分成M1㊁M2两组(表1),各引物等比例混合后获得终浓度为0.2μmol/L㊂表1㊀马尾松遗传多样性研究用引物Table1㊀PrimersforgeneticdiversityofPinusmassonianaMuPS组引物名称primer序列期望长度/bpexpectedlength引物序列(5ᶄң3ᶄ)sequence引物设计∗primerdesignPmscar⁃M1Pmscar157887Pmscar522700Pmscar361620Pmscar305507Pmscar007425Pmscar083334Pmscar053206F:CCTTGACGCATAAGAGAGAGTTATRAPD+14碱基R:CCTTGACGCAGAGATGGGTGCATARAPD+14碱基F:CCTTGACGCAGTATTTACATTGAARAPD+14碱基R:CCTTGACGCACTTTATAGGTGTAGRAPD+14碱基F:TGCGCCCTTCCATGGATTTCTACARAPD+14碱基R:TGCGCCCTTCACTTACTACTTCCCRAPD+14碱基F:CTTCCCCAAGCAACATATTTTTGGRAPD+14碱基R:CTTCCCCAAGAGTTCTTGATTTTCRAPD+14碱基F:CAGGCCCTTCTTTGAAATTAAACARAPD+14碱基R:CTGACGAAGGGATGTAAAGAGTGA内部F:TAGATGAAGGGTTTATGGATTGATTTG内部R:GACCGCTTGTGAATATTATTGGCTRAPD+14碱基F:TGGAAACGCTGAGTATCGAAGTTTTG内部R:TCGGCGATAGTTAATATAATTATTAAAGGRAPD+19碱基111南京林业大学学报(自然科学版)第45卷表1(续)MuPS组引物名称primer序列期望长度/bpexpectedlength引物序列(5ᶄң3ᶄ)sequence引物设计∗primerdesignPmscar⁃M2Pmscar626825Pmscar561700Pmscar082606Pmscar039481Pmscar465404Pmscar499298Pmscar025237F:TGATGGCGTCGAAAATTGTCCATARAPD+14碱基R:TGATGGCGTCATAGGTACGATGAGRAPD+14碱基F:TTCCCCCGCATGACAAATAGARAPD+11碱基R:TTCCCCCGCAATTTCCATGARAPD+10碱基F:GACCGCTTGTACTTTGGAACTATGRAPD+14碱基R:GACCGCTTGTAAGGGAGGTTCTAARAPD+14碱基F:CAATCGCCGTAAGAAATTTTRAPD+10碱基R:AAGAAGTCCAAGAATCCATGAAGG内部F:CCATCGTTCAAGCTAGTTTCTTTCC内部R:CAGGCCCTTCTTTGACTGCATRAPD+11碱基F:CCTTGACGCAGGGTTTATTCGAAARAPD+14碱基R:CCCTTTGTAAAATTGTAAATCCCAATG内部F:GCTAGGTGGTTTTTATTATTATGCCACT内部R:TCCTCAGTCATTGGAATCTTGGTA内部㊀㊀注:引物设计指引物设计的部位,RAPD的特异片段碱基序列内部㊂Primerdesignreferstothepartofprimerdesign,insideofRAPDspecificfragmentbasesequence.1.4.2㊀MuPS反应PCR扩增反应体系(10μL):2μL(40 50ng)DNA模板,1μL引物混合液,2μLddH2O和5μL2ˑMultiplePCRMasterMix(Qiagen)㊂上述SCAR反应体系的混合物,经过13000r/min离心5min后置于ThermoFisherVeriti384型PCR仪上进行DNA扩增㊂扩增条件如下:95ħ预变性15min,94ħ变性30s,60ħ退火90s,72ħ延伸60s,共30个循环,72ħ完全延伸10min㊂扩增产物在2%琼脂糖凝胶上电泳20min,制作凝胶片和电泳液中均加入1/20000的SYBRSafe作为显色,并在UVP-GelDoc-It2315成像仪上观察㊁拍摄扩增图谱㊂1.5㊀遗传多样性分析对扩增出来的条带进行计数,对应出现扩增多态位点的用 1 标记,没有的用 0 标记,形成由 0 和 1 组成的MuPS型,绘制矩阵图并转为数据,按照顺序编写出各抗性候选单株的SCAR分子标记图[21],统计每个引物扩增出的位点数和多态位点数㊂应用Popgene32软件分析马尾松抗性候选无性系之间的系统关系[22-23],统计有效等位基因数(Ne)㊁Shannon多样性指数(I)㊁Nei s基因多样度(H)㊂1.6㊀马尾松抗松材线虫病候选无性系表型性状调查㊀㊀2019年12月,对本试验参试的110个马尾松抗性候选无性系第18年的树高和胸径进行调查,测量3个生物学重复㊂按照平均实验形数法计算无性系单株材积(V),公式为V=(h+3)g1.3fЭ㊂式中:h为树高,g1.3为胸高断面积,fЭ为平均实验形数,马尾松平均实验形数fЭ为0.4[24]㊂1.7㊀数据分析试验数据整理使用Excel2016,采用SPSS20.0进行单因素方差分析㊂2㊀结果与分析2.1㊀引物的有效性和MuPS分型分析2008年,试验随机选取16个样品,分两次提取针叶DNA,使用同样方法和相同引物组Pmscar-M1和Pmscar-M2扩增㊂结果显示,同一无性系在两次提取的DNA经MuPS反应获得相同扩增多态性分型(图1)㊂本试验参试的110个马尾松无性系样品,共获得92个MuPS分型,MuPS分型识别率为83.63%;其中具唯一性MuPS分型码的无性系数有79个,71.81%的无性系被完全准确识别(表2)㊂而其余31个无性系的MuPS分型情况则较特殊,分成3种情形:其一,涉及20个无性系属于两两结对形成10组,每一组的两无性系共享一个MuPS分型码,即两个无性系的MuPS分型码同型;其二,是3个无性系共享同一个MuPS分型码;其三,是有8个无性系分为2组,每一组均有4个无性系共享一个MuPS分型㊂这31个无性系不能为唯一性的MuPS分型码所识别,原因可能比较复杂㊂211311㊀第5期高景斌,等:马尾松松材线虫病抗性筛选无性系的生长和遗传多样性分析1.休32-4;2.休31-5;3.和1-2-5;4.休8-4;5.休11-1;6.休32-4;7.广55-2;8.小3-5;9.广57-4;10.广56-3;11.广54-1;12.广52-1;13.广33-4;14.广33-5;15.休2-4;16.小1-5㊂图1㊀14对引物对部分马尾松无性系的电泳谱带Fig.1㊀TheelectrophoreticpatternsofpartialclonesofP.massonianawith14primers表2㊀110个马尾松无性系的MuPS型南京林业大学学报(自然科学版)第45卷2.2㊀筛选引物对参试无性系的识别率分析通过对引物识别能力及多态位点出现率分析可见,本试验筛选的14对引物对识别率变动为0 90% 90.00%,不同引物对于该批马尾松无性系辩识率的差异十分显著㊂其中,引物053和引物025对区分马尾松的不同无性系有很高的辩识率,分别达到90.00%和78.18%㊂同时,这两个引物检测到的多态位点出现率也相对较高,分别为16 63%和14.45%,而引物039的识别率和多态位点的检出率均最低(表3)㊂表3㊀不同引物对马尾松无性系的识别率和多态位点检出率Table3㊀Thepercentageofidentificationandpolymorphicsitesdetectedby14primersfor110clonesofP.massoniana%引物名称primer识别能力recognitionability多态位点出现率polymorphicsiteoccurrenceratePmscar15768.1812.60Pmscar52216.363.02Pmscar36123.634.36Pmscar30517.273.19Pmscar00775.4513.94Pmscar08338.187.05Pmscar05390.0016.63Pmscar62638.187.05Pmscar56136.366.72Pmscar0829.091.68Pmscar0390.900.16Pmscar46546.368.57Pmscar4992.720.50Pmscar02578.1814.452.3㊀抗松材线虫病候选无性系遗传多样性分析利用Popgene32软件对参试的110个无性系中具有单一MuPS型的79个无性系进行遗传多样性参数分析表明(表4),Ne的最大值为1.9981,最小值为1.0128;H的最大值为0.4995,最小值为0 0126;I的最大值为0.6927,最小值为0.0385㊂各位点的Ne值均大于I值,且I值均大于H值,但这3个遗传指标在各位点的大小顺序基本一致㊂所有位点的Ne为1.5081,H为0.3023,I为0.4591㊂这3个遗传多样性参数均表明,虽然本试验经两轮松材线虫接种筛选,家系数量由251个降到81个,用于群体遗传参数估算的初选无性系(家系内单株)数量也由1201个降低到79个无性系(具单一的MuPS分型),即仅用了初选无性系中6.5%的无性系(松材线虫接种和自然死亡淘汰了93.5%的无性系)用于遗传多样性分析,结果显示该经松材线虫接种筛选后保留下来的人工群体中仍然具有相对较高的遗传多样性,在未来的马尾松抗松材线虫病育种方面具有潜在的应用价值㊂表4㊀79个马尾松抗松材线虫病候选无性系的遗传多样性分析Table4㊀Analysisofgeneticdiversityof79clonesofP.massonianawithphenotypicresistanttopinewiltdisease扩增位点amplificationsiteNeHIPmscar1571.91420.47760.6706Pmscar5221.27090.21310.3695Pmscar3611.38190.27640.4489Pmscar3051.25340.20220.3550Pmscar0071.99810.49950.6927Pmscar0831.67460.40280.5926Pmscar0531.87910.46780.6606Pmscar6261.50290.33460.5172Pmscar5611.46160.31580.4955Pmscar0821.13930.12230.2417Pmscar0391.01280.01260.0385Pmscar4651.58790.37020.5571Pmscar4991.03910.03760.0948Pmscar0251.99810.49950.6927平均值mean1.50810.30230.4591标准差SD0.34610.16570.21532.4㊀马尾松抗性候选无性系生长性状和接种松材线虫后的保存率㊀㊀2019年,对110个马尾松抗性候选无性系的生长和保存率调查结果见表5,方差分析结果如表6所示㊂结果显示,通过两次松材线虫接种15a后,110个马尾松抗性候选无性系中保存下来且正常生长的无性系有83个,死亡的无性系有27个,保存率为75.46%㊂在正常生长的抗性候选无性系间的树高生长变异幅度为4.6 10.7m,平均树高为6.07m;胸径生长变异幅度为6.7 21.7cm,平均胸径为10.63cm;单株材积的变异幅度为0.0123 0.1894m3,平均值为0.0718m3㊂参试马尾松抗性候选无性系间的树高㊁胸径和材积生长差异均达到极显著水平,说明保存下来的马尾松抗性候选无性系间,在显示对松材线虫病具有抗性的同时,树高㊁胸径和材积生长上也存在显著差异㊂其中,材积生长量排在前10位的无性系分别为休3-3㊁休20-5㊁和12-5㊁和9-5㊁广34-5㊁广18-2㊁广17-3㊁休2-4㊁广54-2和广33-5(表5)㊂本试验中生长量最好的休3-3无性系的单株材积(0 1893m3)为材积生长最低无性系广27-2(0.0123m3)的15倍以上㊂这一结果说明,这批资源不仅具有抗松材线虫病的潜在优势,而且还保持了较好的材积生长优势,是马尾松抗松材线虫病育种的重要储备遗传资源㊂411511㊀第5期高景斌,等:马尾松松材线虫病抗性筛选无性系的生长和遗传多样性分析表5㊀马尾松抗松材线虫病候选无性系18年生树高㊁胸径和材积生长情况Table5㊀Treeheight,DBHandsingletreevolumegrowthof110clonesofP.massonianawithphenotypicresistanttopinewiltdisease南京林业大学学报(自然科学版)第45卷表6㊀马尾松抗松材线虫病候选无性系生长性状方差分析Table6㊀AnalysisofvarianceofgrowthtraitsinresistantofP.massonianawithphenotypicresistanttopinewithdisease生长性状growthindex平方和SS自由度df均方MSP树高treeheight1506.6148213.6960.000胸径DBH838.9568210.2310.000材积volume0.128820.0020.0003㊀讨㊀论无论是自然选择压力的天然群体,还是经历人工选择压力下形成的人工群体,遗传多样性参数,是林木遗传育种工作者制定育种策略,开展林木遗传改良的重要依据㊂针对种内不同天然群体或人工群体(不管是由天然群体中选择形成的,还是通过人工杂交创制人工群体)的遗传参数㊁遗传变异分布格局和变异程度,都是有效开展某一树种,或一个树种中某一特殊性状进行改良,以及更好地开展育种创新研究的重要基础资讯[25]㊂利用分子遗传标记研究树种内群体的遗传多样性,在松属树种上得到了广泛应用,如云南松(P.yunnanensis)㊁马尾松㊁黄山松(P.taiwanensis)㊁红松(P.koraiensis)㊁油松(P.tabulaeformis)和樟子松(P.sylvestris)等[26-28]㊂这些松树天然林群体分子水平遗传变异的特点及其形成原因的分析,以及对种子园构建过程中的遗传增益的影响等研究在松属树种的种质资源收集和保存㊁种群重建,以及进一步遗传改良策略的制定等方面有发挥了重要作用[29-30]㊂但有关马尾松的人工选择群体,在多次人工接种松材线虫的人工选择压力下遗传参数的研究的报道不多㊂本研究在2000年启动的马尾松抗松材线虫病育种研究基础上,从皖南㊁皖西和皖中地区低山丘陵马尾松资源集中分布区林分中选择324个优良个体,分系采集种子育苗,最终获得251个家系在圃地进行生长和对松材线虫病抗性测定㊂结果表明,筛选的14个SCAR标记引物能够较好覆盖马尾松基因组㊂其中,引物Pmscar053和引物Pmscar025对区分马尾松的不同无性系有很高的辩识率,分别达到90.00%和78.18%㊂同时,这两个引物检测到的多态位点出现率也相对较高,分别为16 63%和14.45%㊂说明运用SCAR标记的MuPS反应技术体系,对具有抗松材线虫病表型的马尾松无性系进行识别和用于马尾松抗性种子园的建园无性系亲本的管理是可行性㊂但是,在采用引物Pmscar053和引物Pmscar025引物进行马尾松抗性无性系MuPS分型还存在一些不足,如还有31个抗性无性系不能为唯一的MuPS分型所识别㊂分别存在2个或3个甚至是4个无性系共享同一种MuPS分型的情况㊂除了使用的引物数量,组成入选材料的原群体遗传结构(如同胞亲缘关系或近交率),也会影响分子标记分型的识别率和不同无性系的检出率㊂本研究的10组两两共享一个MuPS分型码的(20个)无性系中,有一组MuPS同型无性系广62-5和广62-3,均是从家系广62中选出的(有半同胞亲缘关系);另有3组两两共享1个MuPS分型的6个无性系(广63-2和广61-4㊁广49-3和广27-2㊁广56-3和广52-2),以及3个无性系(广6-5㊁广31-4和广26-5)共享同一MuPS分型的组中的无性系均来组广德种源区;在4个无性系共享一个MuPS分型的2组无性系中(组1为休8-4㊁休32-1㊁广5-4和广34-5;组2为休8-4㊁休32-1㊁广62-2和广3-2),来自休宁和广德种源区的各占一半㊂这些数据显示,谱系关系或自然群体内的近交率(或自交)引起的亲缘关系改变,在使用引物较少时会导致遗传多态性位点的检出率和无性系分型的识别率降低㊂因此,无论试样材料的群体遗传结构怎样变化,适当增加SCAR扩增引物的数量,提高分子标记多态性位点的检出率和无性系的识别率,对于提高马尾松抗性种子园亲本的遗传多样性㊁降低种子园自(近)交率等核心技术管理水平,都是有益的㊂值得指出的是,本研究揭示的马尾松人工选择群体在两轮接种松材线虫的选择压力下遗传多样性主要参数的动态变化信息,是具有重要参考价值㊂虽然由于接种松材线虫致死和不明原因的自然死亡等因素,初选无性系的原始群体的遗传信息无法系统追踪和进行纵向比较㊂但通过报道的同类研究结果横向比较[31-32],可以发现本研究结果中蕴含的重要信息㊂初选材料经两次松材线虫接种试验抗性筛选,家系数量由251个减少到81个,初选无性系(家系内单株)数量也由1201个降低到79个MuPS分型确切识别的无性系㊂参与遗传多样性分析的79个无性系仅占初选无性系的6 5%(即松材线虫接种和自然死亡淘汰了93 5%的初选无性系),但其遗传多样性参数(Ne=1 5081,H=0 3023,I=0 4591),仍高于陈雪莲[33]㊁朱必凤等[34]和张恒庆等[35]报道的黄山松611㊀第5期高景斌,等:马尾松松材线虫病抗性筛选无性系的生长和遗传多样性分析抗性候选个体㊁马尾松种子园和红松人工林群体的遗传参数水平㊂这说明,本研究从皖南㊁皖西和皖中马尾松主要栽培区选择的优良个体培育成的家系后代群体,经接种松材线虫逆境胁迫保留下来的无性系人工群体,仍然保留了相对较高的遗传多样性㊂同时,本研究在初选材料接种松材线虫进行抗性筛选15年后进行无性系生长量和保存率调查表明,经110个候选材料二次接种松材线虫筛选保存下来的83个无性系间,树高㊁胸径和单株材积生长性状上均达到极显著差异水平㊂其中,生长量最高的无性系休3-3的单株立木材积(0 1893m3)超过材积生长最小的无性系广27-2(0.0123m3)的15倍以上㊂结果说明,这批经松材线虫接种筛选成活下来的马尾松无性系,不仅是抗松材线虫病育种的重要基因资源,而且也可能是抗松材线虫病和材积生长两个性状得到联合改良有潜力的宝贵遗传资源,值得在马尾松抗松材线虫病种质创新和新品种培育中加以深入研究和开发利用㊂参考文献(reference):[1]叶建仁.松材线虫病在中国的流行现状㊁防治技术与对策分析[J].林业科学,2019,55(9):1-10.YEJR.EpidemicstatusofpinewiltdiseaseinChinaanditspreventionandcontroltech⁃niquesandcountermeasures[J].SciSilvaeSin,2019,55(9):1-10.DOI:10.11707/j.1001-7488.20190901.[2]国家林业和草原局.国家林业和草原局公告(2019年第20号)(全国林业有害生物普查情况)[EB/OL].(2019-12-12)[2020-03-01].http://www.gov.cn/xinwen/2019-12/18/content_5462013.htm.[3]国家林业和草原局.国家林业和草原局公告(2021年第5号)(2021年松材线虫病疫区)[EB/OL].(2021-03-24).http://www.forestry.gov.cn/main/3457/20210329/151957233445926.html.[4]沈李元,吴小芹,陈婷婷,等.抗松材线虫病马尾松胚性愈伤组织超低温保存[J].东北林业大学学报,2019,47(7):108-112.SHENLY,WUXQ,CHENTT,etal.Cryopreservationofnema⁃tode⁃resistantPinusmassonianaembryogeniccallus[J].JNortheastForUniv,2019,47(7):108-112.DOI:10.13759/j.cnki.dlxb.2019.07.019.[5]王海洋.马尾松树皮纳米吸附剂制备及吸附机理研究[D].北京:北京化工大学,2020.WANGHY.Preparationandad⁃sorptionmechanismofMassonpinebarknanosorbent[D].Beijing:BeijingUniversityofChemicalTechnology,2020.[6]徐六一,章健,高景斌,等.安徽省松材线虫病抗性育种研究进展[J].安徽林业科技,2013,39(2):8-10,14.XULY,ZHANGJ,GAOJB,etal.ResearchprogressonresistancebreedingtopinewoodnematodiasisinAnhuiProvince[J].AnhuiForSciTechnol,2013,39(2):8-10,14.DOI:10.3969/j.issn.2095-0152.2013.02.002.[7]高景斌,席启俊,孙主义,等.松材线虫病抗性马尾松苗木的选育[J].林业科技开发,2009,23(1):91-95.GAOJB,XIQJ,SUNZY,etal.ScreeningandbreedingofPinusmassonianaseed⁃lingsforresistanttopinewoodnematode[J].ChinaForSciTech⁃nol,2009,23(1):91-95.DOI:10.3969/j.issn.1000-8101.2009.01.027.[8]陈婷婷,叶建仁,吴小芹,等.抗松材线虫病马尾松体胚发生与植株再生条件的优化[J].南京林业大学学报(自然科学版),2019,43(3):1-8.CHENTT,YEJR,WUXQ,etal.Somaticembryogenesisandplantletregenerationofdisease⁃resistantPinusmassonianaLamb[J].JNanjingForUniv(NatSciEd),2019,43(3):1-8.DOI:10.3969/j.issn.1000-2006.201806005.[9]易敏,张露,雷蕾,等.湿地松转录组SSR分析及EST-SSR标记开发[J].南京林业大学学报(自然科学版),2020,44(2):75-83.YIM,ZHANGL,LEIL,etal.AnalysisofSSRinformationintranscriptomeanddevelopmentofEST⁃SSRmolecularmarkersinPinuselliottiiEngelm[J].JNanjingForUniv(NatSciEd),2020,44(2):75-83.DOI:10.3969/j.issn.1000-2006.201907017.[10]黄金思,奚晓桐,丁晓磊,等.基于SNP标记的广东省松材线虫种群分化研究[J].南京林业大学学报(自然科学版),2019,43(6):25-31.HUANGJS,XIXT,DINGXL,etal.StudyonthepopulationdifferentiationofBursaphelenchusxylophilusinGuangdongProvincebySNPmarkers[J].JNanjingForUniv(NatSciEd),2019,43(6):25-31.DOI:10.3969/j.issn.1000-2006.201903007.[11]周鹏.地黄RAPD-SCAR标记及其生物信息学分析[D].新乡:河南师范大学,2012.ZHOUP.Thedevelopmentandbioinfor⁃maticsanalysisofRAPD-SCARmarkersofRehmanniaglutinosaL.[D].Xinxiang:HenanNormalUniversity,2012.[12]陈凤毛,叶建仁,吴小芹,等.松材线虫SCAR标记与检测技术[J].林业科学,2012,48(3):88-94.CHENFM,YEJR,WUXQ,etal.SCARmarkeranddetectiontechniqueofBursaphelenchusxylophilus[J].SciSilvaeSin,2012,48(3):88-94.[13]张君毅,吴永辉,刘嘉,等.利用TRAP和SCAR标记评价铁皮石斛的遗传多样性与抗寒性[J].植物生理学报,2020,56(4):743-751.ZHANGJY,WUYH,LIUJ,etal.AssessmentofgeneticdiversityandcoldresistanceofDendrobiumofficinaleusingTRAPandSCARmarkers[J].PlantPhysiolJ,2020,56(4):743-751.DOI:10.13592/j.cnki.ppj.2020.0039.[14]王天友,王有武,曹新川,等.南疆陆地棉种质资源表型性状遗传多样性分析[J].种子,2020,39(4):5-11.WANGTY,WANGYW,CAOXC,etal.GeneticdiversityanalysisbasedonphenotypictraitsofuplandcottongermplasmsinsouthernXinjiangregion[J].Seed,2020,39(4):5-11.DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2020.04.005.[15]贾子昉,王清连,董娜.陆地棉种质资源的表型及SSR遗传多样性分析[J].生物技术通讯,2019,30(5):653-661.JIAZF,WANGQL,DONGN.PhenotypeandSSRgeneticdiversityofup⁃landcottongermplasmresources[J].LettBiotechnol,2019,30(5):653-661.DOI:10.3969/j.issn.1009-0002.2019.05.012.[16]李志远,于海龙,方智远,等.甘蓝SNP标记开发及主要品种的DNA指纹图谱构建[J].中国农业科学,2018,51(14):2771-2788.LIZY,YUHL,FANGZY,etal.DevelopmentofSNPmarkersincabbageandconstructionofDNAfingerprintingofmainvarieties[J].SciAgricSin,2018,51(14):2771-2788.[17]SULTANASS,ALAMSS.SSRandRAPD⁃basedgeneticdiversityincottongermplasms[J].CYTOLOGIA,2016,81(3):257-262.DOI:10.1508/cytologia.81.257.[18]WANGF,FENGCD,O 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马尾松响应松材线虫侵染的基因动态表达变化
马尾松响应松材线虫侵染的基因动态表达变化谢婉凤;李慧敏;黄爱珍;冯丽贞;张飞萍【期刊名称】《福建农业学报》【年(卷),期】2017(032)004【摘要】松材线虫病是一种严重危害马尾松生长的流行性病害,可导致马尾松枯萎死亡.为揭示该过程中基因的表达变化行为,本研究利用荧光定量PCR技术检测了松材线虫侵染不同天数下的马尾松较其对照样本中病原识别、抗逆调节、次生代谢、解毒作用及生长素响应等相关基因的表达变化.结果显示,除了与病原识别相关的CC-NBS-LRR抗性蛋白基因的表达随侵染天数的增加而增强之外,其他基因则在侵染2 d的马尾松样本中的表达水平最高,且明显高于未受侵染的对照马尾松样本,随后在侵染3天的马尾松中的表达又低于对照样本.此外,黄酮-3-羟化酶和细胞色素P450基因的表达随着侵染虫量的增加呈先上调后下调的变化方式.通过本研究初步揭示了马尾松响应松材线虫侵染的基因表达变化模式.【总页数】7页(P403-409)【作者】谢婉凤;李慧敏;黄爱珍;冯丽贞;张飞萍【作者单位】福建农林大学林学院,福建福州 350002;福建农林大学金山学院,福建福州 350002;福建农林大学林学院,福建福州 350002;福建农林大学林学院,福建福州 350002;福建农林大学林学院,福建福州 350002;福建农林大学林学院,福建福州 350002【正文语种】中文【中图分类】S763.3【相关文献】1.松树响应松材线虫侵染的分子特征 [J], 徐亮;刘振宇;李中新;理永霞;吕全;张星耀2.马尾松钙调素基因的克隆及响应松材线虫侵染的表达特征 [J], 徐亮;刘振宇;吕全;梁军;张星耀3.松材线虫侵染对马尾松基因表达的影响 [J], 谢婉凤;梁光红;张飞萍4.松材线虫侵染对马尾松基因表达的影响 [J], 谢婉凤; 梁光红; 张飞萍5.马尾松β-蒎烯合酶基因克隆以及对松材线虫侵染的响应 [J], 刘彬;刘青华;周志春;罗柠;解懿妮;陈献志因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
松材线虫侵染对马尾松抗氧化系统的影响
松材线虫侵染对马尾松抗氧化系统的影响谢婉凤;梁光红;张飞萍【期刊名称】《福建农林大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(047)005【摘要】为揭示松材线虫病对马尾松抗氧化系统的影响,探讨了松材线虫侵染的马尾松针叶中的脯氨酸含量、抗氧化酶活力及相关基因表达的变化规律.结果显示:松材线虫侵染导致马尾松针叶中的脯氨酸含量显著降低,超氧化物歧化酶、铜锌超氧化物歧化酶和过氧化物酶活力显著下降,同时富含脯氨酸的阿拉伯半乳聚糖蛋白和过氧化物酶的编码基因也下调表达;随着侵染虫量的增加,过氧化物酶基因在马尾松针叶中的表达增强,而在茎干、枝条中的表达减弱,导致抗氧化酶活力下降,马尾松的抗病防御能力减弱.研究结果初步揭示了松材线虫侵染致使马尾松最终枯萎死亡过程中抗氧化系统的变化,为林业生产上制定防控松材线虫病害的相应策略提供理论基础.【总页数】6页(P541-546)【作者】谢婉凤;梁光红;张飞萍【作者单位】福建农林大学金山学院;福建农林大学林学院,福建福州350002;福建农林大学林学院,福建福州350002【正文语种】中文【中图分类】S763.3【相关文献】1.松材线虫侵染对马尾松体内有机酸及酶的影响 [J], 钱万强;曹福祥;王猛;王仕利2.松材线虫侵染对马尾松基因表达的影响 [J], 谢婉凤;梁光红;张飞萍3.松材线虫侵染对马尾松基因表达的影响 [J], 谢婉凤; 梁光红; 张飞萍4.松材线虫侵染对马尾松苗不同部位内生细菌菌群结构的影响 [J], 尹诗恒;张绍勇;刘骕骦;吴酬飞;王俊伟;李阳;张立钦5.松材线虫侵染对马尾松苗不同部位内生细菌菌群结构的影响 [J], 尹诗恒;张绍勇;刘骕骦;吴酬飞;王俊伟;李阳;张立钦因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
宁波马尾松中松材线虫形态变异研究
宁波马尾松中松材线虫形态变异研究郑炜;顾建锋;吴昊;贝绍国【摘要】从采自宁波北仑的马尾松中分离到一种伞滑刃属线虫,经形态学观察、测量,以及ITS-RFLP图谱比对,鉴定为松材线虫.从原木中分离到的线虫雌虫未见尾端完全呈钝圆的个体,多数都有尾尖突,长约0.5 ~2.9μm,平均长度约为1.7 μm.经实验室灰葡萄孢培养后,雌虫尾端均呈钝圆,其形态特征与相关描述一致.这表明寄主和环境因素对线虫的形态特征有较大影响,应在一致的培养环境下进行形态观察和描述,ITS-RFLP方法是伞滑刃属线虫鉴定有效的辅助手段.【期刊名称】《浙江林业科技》【年(卷),期】2007(027)003【总页数】4页(P38-40,44)【关键词】松材线虫;鉴定;ITS-RFLP【作者】郑炜;顾建锋;吴昊;贝绍国【作者单位】浙江省宁波出入境检验检疫局技术中心,浙江,宁波,312015;浙江省宁波出入境检验检疫局技术中心,浙江,宁波,312015;中国计量学院,浙江,杭州,310018;浙江省宁波出入境检验检疫局技术中心,浙江,宁波,312015【正文语种】中文【中图分类】S432.2由于松树萎蔫病(pine wilt disease)对世界松林的严重威胁,其病原物松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)受到世界各国的高度重视,很多国家将其列为检疫对象。
2006年11月,宁波出入境检验检疫局植检实验室在对宁波地区的伞滑刃属线虫进行调查时,从北仑区采集的马尾松(Pinus massoniana)样品中分离到一种伞滑刃属线虫,经形态学观察、测量,以及ITS-RFLP方法确认,鉴定为松材线虫。
从原木中分离到的线虫雌虫未见尾端完全呈钝圆的个体,多数都有尾尖突,平均长度约为1.7μm,最长达2.9μm。
该线虫经实验室灰葡萄孢(Botrytis cinerea)培养后虫体形态发生明显变化,雌虫尾端均呈钝圆,其形态特征与相关描述一致,获得的ITS-RFLP图谱也与松材线虫一致。
松材线虫病危害的马尾松林木光谱特征分析
松材线虫病危害的马尾松林木光谱特征分析
王震;张晓丽;安树杰
【期刊名称】《遥感技术与应用》
【年(卷),期】2007(22)3
【摘要】松材线虫是一种危险的外来入侵种,对我国的森林资源破坏很大。
而遥感技术作为一种先进的空间信息技术,在森林病虫害监测方面具有独特优势,而受害林木实测光谱的研究对于遥感监测具有重要的意义。
通过对马尾松4种不同受害类型的林木进行反射光谱测量,并对光谱反射曲线进行一阶微分分析,研究了绿光区、红光区和近红外区反射光谱的变化特征,为应用遥感技术研究松材线虫入侵过程中,森林资源动态变化提供了实验依据。
【总页数】4页(P367-370)
【关键词】松材线虫;马尾松;光谱特征;一阶微分
【作者】王震;张晓丽;安树杰
【作者单位】北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TP79;S718.7
【相关文献】
1.松材线虫病对马尾松蒸腾速率和光谱特征的影响 [J], 马菁;张晓丽;刘维;袁媛;王书涵
2.松材线虫病危害对马尾松营养物质的影响 [J], 江立行
3.抗松材线虫病马尾松种源化学成分与抗性机理研究(第Ⅱ报)——马尾松种源抗性与中性萜类化合物组成差异关系研究 [J], 赵振东;李冬梅;胡樨萼;孙震;胡贵贤;刘先章
4.松材线虫病树早期诊断的研究:Ⅰ.马尾松,黑松松材线虫病树的早?… [J], 刘伟;杨宝君
5.论松材线虫病入侵背景下的马尾松良种基地保护与建设——以浙江省淳安县姥山林场国家马尾松良种基地为例 [J], 徐高福;方中平;王志平;丰忠平
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抗松材线虫病马尾松种质资源遗传多样性分析及核心种质构建
抗松材线虫病马尾松种质资源遗传多样性分析及核心种质构建邓莉丽;刘青华;周志春;高凯;骆定会【期刊名称】《浙江农林大学学报》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】【目的】对来自安徽省林业科学研究院和异地保存在浙江省临海市林业技术推广和场圃旅游服务总站的114份抗松材线虫Bursaphelenchus xylophilus 病马尾松Pinus massoniana种质进行遗传多样性与群体结构分析,构建抗性马尾松核心种质库。
【方法】对114份抗性马尾松种质进行检测,使用分子生物学软件计算遗传多样性参数,并进行主坐标(PCoA)和群体结构分析。
利用M策略和随机取样策略分别构建核心种质,分析不同核心种质的的遗传多样性参数,确定最适合的构建方法。
【结果】114份抗性马尾松种质共检测到115个等位基因,平均有效等位基因数(N_(e))为5.54,平均Shannon’s多样性指数(I)为1.51,平均多态信息含量(P_(IC))为0.90,结果表明其具有较高的遗传多样性水平。
群体结构分析将114份抗性马尾松种质分为4个亚群,主坐标分析结果与上述基本一致。
根据遗传多样性参数和抽样数量综合考虑,M策略构建的核心种质能以最小的种质数保留原有种质最大的遗传多样性,为最佳的取样策略。
利用该策略得到了72份核心种质,其保留了原有种质100%的等位基因数,N_(e)、I、期望杂合度(H_(e))、PIC等遗传参数的保留率分别为95.67%、94.96%、98.12%和100.00%,将构建的核心种质与原有种质进行t检验、PCoA分析和UPGMA聚类分析,结果表明两者间的遗传多样性无显著差异。
【结论】114份抗性马尾松种质遗传多样性水平较高,构建的72份抗性马尾松核心种质,去除了遗传冗余,有利于抗性马尾松种质资源的有效保护和科学利用,可为优异基因发掘和新品种选育提供参考。
【总页数】12页(P67-78)【作者】邓莉丽;刘青华;周志春;高凯;骆定会【作者单位】中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江省林木育种技术研究重点实验室;南京林业大学林学院;浙江省临海市自然资源和规划局【正文语种】中文【中图分类】S722.3【相关文献】1.马尾松种质资源遗传多样性的ISSR分析2.马尾松种质资源遗传多样性的RAPD 分析3.辣椒种质资源遗传多样性分析及核心种质构建研究进展4.陆地棉种质资源遗传多样性分析及初级核心种质构建因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
马尾松树高生长性状显著关联基因挖掘
马尾松树高生长性状显著关联基因挖掘龚桂芳;冯源恒;罗群凤;杨章旗【期刊名称】《广西林业科学》【年(卷),期】2022(51)2【摘要】全基因组关联分析是获得控制目标性状基因的重要方法。
为挖掘马尾松(Pinus massoniana)树高生长性状所在基因序列并了解其基本功能,通过对9个SSR标记的转录组序列进行第2代测序与第3代全长转录组测序,将两者结果进行比对,获得9个位点所在基因的全长转录组序列,并在七大数据库进行基因功能注释。
结果表明,9个基因的第2代测序结果与第3代全长转录组测序结果比对一致性平均为99.69%,均具有高度的一致性。
经第3代全长转录组测序,9个基因序列平均长度为1706 bp,比第2代测序结果稍短。
经过数据库比对,经第3代全长转录组测序,9个基因分别在云杉(Picea asperata)、白云杉(Picea glauca)和油松(Picea tabuliformis)基因组中发现同源基因。
8个基因在数据库中获得功能注释,分别属于转录因子、电子传递链参与基因、60S核糖体蛋白大亚基编码基因、ATP酶类编码基因及TCHQD类谷胱甘肽S-转移酶编码基因。
研究结论可为马尾松树高生长分子调控机制研究提供重要参考。
【总页数】4页(P180-183)【作者】龚桂芳;冯源恒;罗群凤;杨章旗【作者单位】广西壮族自治区林业科学研究院广西优良用材林资源培育重点实验室国家林业和草原局马尾松工程技术研究中心广西马尾松工程技术研究中心【正文语种】中文【中图分类】S791.248【相关文献】1.不同种源马尾松树高与胸径生长相关模型研建2.油松树高生长量与气候因子关系的灰色关联度分析3.肉牛生长性状和肉质性状全基因组关联分析的研究进展4.马尾松生长性状显著关联标记PCZ090所在基因的挖掘与生物信息学分析5.红鳍东方鲀生长激素释放激素(GHRH)基因多态性及其与生长性状的关联分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
松材线虫入侵后马尾松根际土壤性质相关分析
松材线虫入侵后马尾松根际土壤性质相关分析
李春艳;张晓丽;安树杰;王震
【期刊名称】《水土保持研究》
【年(卷),期】2007(14)3
【摘要】通过松材线虫入侵林地内马尾松根际(rhizophere)土壤物理性质、化学性质及林地地形因子调查,利用典型性相关分析法分析土壤性质各因子和地形因子之间的相关性。
发现速效K含量与海拔,速效磷含量与坡向、破位以及有机质与坡度之间呈现强相关性;土壤质地与海拔,枯落物厚度与坡向,含水量与坡度等之间表现出强相关性。
另外通过对松材线虫入侵林地内松树根际和非根际土壤含水量显著性检验,发现根际和非根际之间土壤含水量无显著性差异。
【总页数】3页(P89-91)
【关键词】松材线虫;土壤物理性质;土壤化学性质;地形因子
【作者】李春艳;张晓丽;安树杰;王震
【作者单位】北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】S153
【相关文献】
1.马尾松根际土壤化学性质分析 [J], 徐秋芳
2.马尾松连栽对根际与非根际土壤微量元素及微生物的影响 [J], 何佩云;丁贵杰;谌红辉
3.间伐强度对马尾松人工林根际与非根际土壤中性糖特征的影响 [J], 叶钰倩; 赵家豪; 刘畅; 关庆伟
4.论松材线虫病入侵背景下的马尾松良种基地保护与建设——以浙江省淳安县姥山林场国家马尾松良种基地为例 [J], 徐高福;方中平;王志平;丰忠平
5.松材线虫入侵初期三峡库区马尾松林及土壤性质的变化 [J], 高瑞贺;宋德文;黄瑞芬;石娟;骆有庆;刘洪高;陈京元
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摘要:[目的]研究马尾松抗松材线虫病相关基因,为解析马尾松抗性机理和高抗马尾松早期选择提供理论依
据。[方法]对高抗和易感 2种马尾松基因型接种松材线虫,在接种后第 1、15和 30天取样进行转录组高通量测
序,通过对高抗和易感马尾松差异基因识别以及富集分析,以筛选与抗松材线虫病相关的组成型差异基因。[结
目前,在松树对松材线虫病的抗性机制研究上 进展相对 较 慢,仅 发 现 一 些 抗 性 相 关 物 质 或 基 因。 如 MenéndezGutiérrez等对不同抗性的几种松树进 行研究,发现组成型氮、多酚和磷在对松材线虫病抗 性较 强 的 火 炬 松 (P.taedaL.)和 地 中 海 松 (P. halepensisL.)木 质 部 中 的 含 量 高 于 易 感 病 的 赤 松 (P.sylvestrisL.)[9],松 类 内 酚 类、单 宁、黄 酮 和 木 质素含量高不利于松材线虫的繁殖生长 。 [10] 在分 子水 平 上 发 现 与 活 性 氧 、木 质 素 、萜 类 和 乙 烯 等 合 成相关的基因与抗松材线虫病关系密切 。 [1114] 本 研究组已利用转录组高通量测序技术发现编码扩 展蛋白、萜类合酶和活性氧等基因在接种松材线虫 前后表达量 发 生 显 著 的 变 化[15],且 在 高 抗 与 易 感 马尾松间表达量差异也达到显著水平,但这种表达 量的 差 异 为 诱 导 型 ,在 不 接 种 情 况 下 ,无 法 利 用 这 些基因对高抗马尾松进行早期鉴定。本试验在前 期研究基础上,着重于研究和识别高抗和易感马尾 松间与抗松材线虫病相关的组成型表达基因,为解 析马尾松抗性机理和高抗马尾松早期选择提供理 论依据。
林 业 科 学 研 究 2019,32(5):1 10 ForestResearch
DOI:10.13275/j.cnki.lykxyj.2019.05.001
基于高通量转录组测序筛选马尾松 抗松材线虫病相关基因
刘 彬1,刘青华1 ,周志春1,徐六一2,陈雪莲2,罗 柠3
(1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江省林木育种技术研究重点实验室,浙江 杭州 311400; 2.安徽省林业科学研究院,安徽 合肥 230031;3.浙江省临海市自然资源和规划局,浙江 临海 317000)
性较高的马尾松家系和无性系[1],但对其抗性机理 并不完全清楚。
植物抗性基因(R基因)是其对病虫害防御反应 的主要 基 因,其 中,富 含 亮 氨 酸 重 复 序 列 (LRRs)是 植物 R基因编码蛋白最重要的结构特征之一,NBS LRR、LRRSTK类是 R基因中的两类[2]。在植物与 线虫互作过程中,NBSLRR类是植物抗病基因中数 量最多的一类[3]。依据 NBS在 N端的不同结构,又 主要分为 TIRNBSLRR和 CCNBSLRR两种类型。
果]对高抗和易感马尾松接种松材线虫后的转录组进行比较,在接种后第 1、15和 30天分别获得 2866、679和
1657个差异基因,且在接种松材线虫后不同时间点间,共有差异基因相对较少。对差异基因进行 GO富集分析,
结果显示:在接种后第 1、15和 30天,最显著的生物学进程是氧化还原过程,而 GO项刺激反应、转录调节以及
录因子和 GGPPS有望被开发为鉴定高抗马尾松的分子标记。
关键词:马尾松;松材线虫病;抗性;转录组测序;差异基因
中图分类号:S763.3
文献标识码:A 文章编号:10011498(2019)05000110
马尾松(PinusmassonianaLamb.)速生、耐干旱 瘠薄、适应性强,是我国南方荒山造林的先锋树种, 在一些立地条件较差的山地,马尾松甚至是唯一可 造林的 本 土 树 种。 由 松 材 线 虫 (Bursaphelenchusxy lophilus(SteineretBuhrer)Nickle,PWN)引 起 的 松 树萎蔫病是一种毁灭性森林病害,其中,马尾松为松 材线虫主要危害对象之一。马尾松群体中存在抗病 基因型,利用抗病品种防治松材线虫病为最经济、有 效的途径之一,现已在安徽、浙江等地选育出一批抗
3个 GGPPS基因在高抗马尾松中表达量较高,而在易感马尾松中表达量较低,甚至为 0,可作为开发分子标记的
候选基因用于鉴定抗性马尾松。[结论]高抗和易感马尾松在接种松材线虫后第 1天其表达量差异达到显著水
平的基因最多,其中,LRR基因、ERF转录因子和 GGPPS与马尾松的抗性相关,部分 TIRNBSLRR基因、ERF转
转录因子在高抗马尾松上的表达量始终高于易感马尾松上的表达量,且在接种松材线虫和对照间表达量变化不
显著,也为组成型基因表达。GO项香叶基二磷酸代谢过程中,GGPPS3个基因也在高抗马尾松上具有更高表达
量,为组成型基因表达。这些基因中 TIRNBSLRR基因(c65785.graph_c0)、ERF转录因子(c78073.graph_c0)和
收稿日期:20181126 修回日期:20190311 基金项目:“十三五”浙江省林木新品种选育重大专项课题(2016C020564);国家自然科学基金项目(31470670);江西 省林业厅林业科技创新专项项目(201703);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目(CAFYBB2017ZA0012) 通讯作者:刘青华.Email:8 科 学 研 究
第 32卷
Hs1pro1是从甜菜(BetavulgarisL.)中获得的第 1个 R基因[4]。之后,在马铃薯(Solanum tuberosum L.) 和樱桃(CerasuspseudocerasusLindl.)中发现的 R基 因编码蛋白皆具有核苷酸结合位点和富亮氨酸重复 序列 (NBSLRR)结 构,其 中,Gpa2、Mi1.2、Mi9和 HeroA编码蛋白属于 N端为卷曲螺旋结构域(CC NBSLRR)结构类别的抗性蛋白,而 Ma和 Gro14编 码蛋白属于 N端为 Toll/白细胞介素受体(TIRNBS LRR)结 构 类 别 的 抗 性 蛋 白。CCNBSLRR与 TIR NBSLRR这两类抗性基因在应对病原菌侵染时发挥 着不同的功能[5]。基因不受时期、部位以及环境影 响均可较稳定表达即为组成型基因。在这些植物抗 性基因中,基因组成型表达对抗性起重要作用。如 CCNBSLRR亚家族中组成型表达基因 RGC260在 向日葵(HelianthusannuusL.)抗锈病过程中发挥重 要作用[6]。转录因子 CBF1的组成型表达可增强冷 敏感植物 的 抗 寒 性[7]。 感 染 柑 桔 黄 龙 病 菌 (Candi datusLiberibacterspp.)后,组成型表达基因 PtCDR2 和 PtCDR8在抗黄龙病柑桔(PoncirustrifoliateL.)中 表达丰度较高[8]。
香叶基二磷酸代谢过程也显著富集。对这几类 GO项相关基因进一步分析,发现接种后 3个时间点 GO项刺激
反应中共包括 26个 R基因,除了 2个 R基因外,其它 R基因表达皆为组成型,在接种松材线虫和对照间差异不
显著,而 GO项转录调节中仅 2个差异基因被 nr注释为 ERF转录因子,其余为未知基因。接种松材线虫后,ERF