球孢白僵菌的繁殖與自然群體交配型關(guān)系的研究.pdf

1、球孢白僵菌是最廣泛和最重要的蟲生真菌,在持續(xù)控制害蟲和維護(hù)生態(tài)平衡方面具不可替代的作用,故倍受國(guó)內(nèi)外生物防治界的關(guān)注。由于球孢白僵菌以無性繁殖為主導(dǎo)的生殖方式和我們關(guān)于其有性型的發(fā)現(xiàn),引發(fā)了其無性型流行的原因和有性型在自然界發(fā)生的分子機(jī)理的問題。
　　本研究通過PCR-DGGE技術(shù)結(jié)合Bloc和TEF位點(diǎn)序列分析,對(duì)國(guó)內(nèi)各有性型、無性型發(fā)生地的球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育種進(jìn)行鑒定,通過交配型基因(Mat)的擴(kuò)增和SSR分子標(biāo)記,對(duì)這些種群

2、的交配型類型和基因流做深入分析,擬揭示球孢白僵菌有性型發(fā)生和無性型流行與自然種群交配型之間的關(guān)系,進(jìn)一步分析不同的球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育種存在有性型的可能性,最終為闡明該菌有性型發(fā)生及無性型流行的分子機(jī)理提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1、基于Bloc和TEF位點(diǎn)的序列,分別對(duì)國(guó)內(nèi)6個(gè)地區(qū)共582株球孢白僵菌進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育分析。結(jié)果表明,隨著地理位置和環(huán)境條件的不同,球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育種在各地區(qū)的分布有很大差異。各地區(qū)系統(tǒng)發(fā)育種的數(shù)

3、量由多到少依次順序是鼎湖山(4)>漫水河和牯牛降(3)>寬闊水和瑯琊山(2)>凈月潭(1)。綜合來看,這些菌株可劃分為5個(gè)不同的系統(tǒng)發(fā)育種,分別是Europe/N. Africa1(271株),AFNEO_1(27株),Asia3(60株),Asia4(212株)和N. America2(12株)。其中Asia4在6個(gè)地區(qū)均有分布,菌株數(shù)量占總數(shù)的36.4％,僅次于Europe/N. Africa1,表明該系統(tǒng)種在國(guó)內(nèi)的分布區(qū)域很廣。4

4、6.6%的菌株屬于有性發(fā)生系統(tǒng)Europe/N. Africa1,在牯牛降、漫水河、瑯琊山、寬闊水地區(qū)發(fā)現(xiàn),這4個(gè)地區(qū)該系統(tǒng)種的菌株數(shù)量分別為120、61、60和30株。5%的菌株屬于AFNEO_1,只在牯牛降和鼎湖山地區(qū)發(fā)現(xiàn),分別為4和23株。其寄主范圍相對(duì)較窄,多數(shù)侵染鞘翅目昆蟲,暗示著菌株和寄主間可能存在潛在的關(guān)聯(lián)。10%的菌株屬于Asia3,只在漫水河和鼎湖山地區(qū)發(fā)現(xiàn),分別為23和37株。該系統(tǒng)種全部由中國(guó)不同地區(qū)的菌株構(gòu)成,為

5、中國(guó)特有系統(tǒng)種。僅有2%的菌株屬于于N. America2,僅在鼎湖山地區(qū)發(fā)現(xiàn),而且均分離自土壤。
　　2、對(duì)6個(gè)地區(qū)球孢白僵菌菌株交配型數(shù)量和比例進(jìn)行了研究。582株球孢白僵菌菌株中存在兩種交配型,MAT1或MAT2,不存在含有兩種交配型基因的菌株,這些菌株的交配模式是異宗配合。從系統(tǒng)發(fā)育種的水平上看,大部分地區(qū)球孢白僵菌系統(tǒng)種內(nèi)的交配型都不缺失(除凈月潭)。有性型發(fā)生系統(tǒng)種Europe/N. Africa1的交配型比例都較均勻

6、,分別為51:69(牯牛降)、37:24(漫水河)、39:21(瑯琊山)、15:15(寬闊水),在凈月潭和鼎湖山?jīng)]有發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)種。不僅Europe/ N. Africa1的交配型比例較均衡(142:129),但大部分無性系統(tǒng)種內(nèi)的交配型比例也并不懸殊。AFNEO_1、Asia3和Asia4內(nèi)的比值分別為11:16,33:27和125:87。鼎湖山地區(qū)的N. America2交配型比例不均衡(10:2)。就某一地區(qū)而言,有些系統(tǒng)種的交配型

7、比例是不均衡的,如:Asia4在凈月潭和鼎湖山的比例分別為39:1和2:7。因此在球孢白僵菌有性型產(chǎn)生的過程中交配型比例均勻只是必要條件,而不是充分條件。
　　3、對(duì)6個(gè)地區(qū)球孢白僵菌群體的遺傳多樣性進(jìn)行了初步調(diào)查。結(jié)果顯示各地區(qū)球孢白僵菌種群Nei’s基因多樣性指數(shù)(h)和Shannon信息指數(shù)(Is)由大到小依次為瑯琊山(h=0.290,Is=0.449)>凈月潭(h=0.260,Is=0.402)>漫水河(h=0.226,I

8、s=0.361)>鼎湖山(h=0.213,Is=0.349)>寬闊水(h=0.175,Is=0.294)>牯牛降(h=0.165,Is=0.271)。從有性系統(tǒng)種和其他系統(tǒng)種的遺傳多樣性比較來看,各地區(qū)Europe/N. Africa1系統(tǒng)種的遺傳多樣性水平往往不是最高的?？赡艿脑蚴窃诓杉瘶悠返倪^程中,取樣過于集中于球孢蟲草發(fā)生的核心區(qū)域,生態(tài)環(huán)境差異小,因此造成了種群的遺傳多樣性較低。
　　4、研究了5個(gè)地區(qū)球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育

9、種間的基因流和遺傳分化。從數(shù)據(jù)來看,存在有性型系統(tǒng)種的4個(gè)地區(qū)各系統(tǒng)發(fā)育種間的基因交流明顯。其中寬闊水地區(qū)基因流最大(Nm=6.8987),而瑯琊山最小(Nm=1.2126)?，樼鹕降貐^(qū)(Gst=0.1709)各系統(tǒng)發(fā)育種間表現(xiàn)為高度分化,牯牛降(Gst=0.1447)和漫水河地區(qū)(Gst=0.0889)表現(xiàn)為中度分化,寬闊水地區(qū)(Gst=0.0350)各群體間則不存在分化。而鼎湖山地區(qū)各系統(tǒng)發(fā)育種的基因分化系數(shù)值(Gst=0.3157

10、)超過了Wright重度分化閾值0.25,其中N. America產(chǎn)生的遺傳分化很明顯,可能是一個(gè)不同的生物種。
　　5、綜合分析發(fā)現(xiàn),牯牛降和漫水河地區(qū)確實(shí)存在球孢蟲草發(fā)生的必要條件,而寬闊水和瑯琊山地區(qū)的球孢蟲草資源有待進(jìn)一步調(diào)查。依據(jù)Europe/N. Africa1系統(tǒng)種的交配型比例和遺傳多樣性指標(biāo),各地有性型產(chǎn)生的可能性由高到低次序?yàn)楝樼鹕?牯牛降>寬闊水>漫水河。凈月潭的系統(tǒng)種Asia4內(nèi)MAT1/2=39:1,互補(bǔ)交

11、配型的缺失會(huì)限制有性重組發(fā)生。鼎湖山發(fā)現(xiàn)的4個(gè)系統(tǒng)種均為無性系統(tǒng)種,因此無有性生殖。以上研究明確了存在有性系統(tǒng)發(fā)育種和交配型比例均勻是發(fā)生有性型的必要條件。
　　6、基于核基因間區(qū)Bloc位點(diǎn)對(duì)中國(guó)不同地區(qū)的189株白僵菌進(jìn)行了物種多樣性分析,發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)存在6個(gè)白僵菌種。分別為B. bassiana, B. brongniartii, B. australis, B. asiatica, B. pseudobassiana和 B.