連作土壤中黃瓜枯萎病菌的致病力變化規(guī)律及強(qiáng)、弱致病力菌株的轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、黃瓜枯萎病由尖孢鐮刀菌黃瓜?；?Fusarium oxysporumf.sp.cucumerinum，F(xiàn)oc)侵染引起，在我國各黃瓜種植區(qū)普遍發(fā)生，是制約黃瓜生產(chǎn)的主要病害之一。研究表明，連作條件下黃瓜枯萎病日益加重。引起這種現(xiàn)象的原因主要包括土壤中病原菌數(shù)量的積累、土壤理化性質(zhì)的惡化、土壤微生物區(qū)系的失衡以及植物的自毒作用等。而單一寄主與病原菌長期互作，是否會導(dǎo)致病原菌的致病力變異，從而造成病害加重，目前的研究相對較少。本研究在建立

2、人工病圃的基礎(chǔ)上，連續(xù)種植抗、感黃瓜品種五茬，以黃瓜與小麥，玉米和三葉草的輪作為對照，監(jiān)測連作及輪作后枯萎病菌的致病力變化，結(jié)合多核苷酸序列的系統(tǒng)發(fā)育分析，明確菌株的變異情況。此外，利用初始的弱致病力菌株foc-3b與寄主誘導(dǎo)的強(qiáng)致病力菌株Ra-4侵染黃瓜前、后的轉(zhuǎn)錄組測序分析，篩選致病力分化相關(guān)的基因。具體結(jié)果如下:
　　(1)連作及輪作土壤中黃瓜枯萎病菌的致病力分化黃瓜連作及輪作5茬后，共分離到205株尖孢鐮刀菌。上述菌株的致

3、病力測定結(jié)果表明，連作及輪作后病原菌群體的致病力均出現(xiàn)明顯分化。黃瓜連作后，弱與次弱致病型菌株(病情指數(shù)DI≤40)的比例從第三茬開始明顯減低，而強(qiáng)致病型菌株(DI＞60)的比例顯著增多，病原菌的致病力表現(xiàn)出增強(qiáng)趨勢，并且抗病品種連作后病原菌群體的強(qiáng)致病型菌株比例明顯高于感病品種(P＜0.05）;但黃瓜與其他作物輪作后，病原菌群體各致病型菌株的比例無明顯變化。
　　(2)連作土壤中黃瓜枯萎病菌的群體遺傳多樣性分析基于TEF-1α、

4、histone H3和IGS三個(gè)基因序列的遺傳多樣性及系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果表明，連作后病原菌群體聚合為三個(gè)分支，出現(xiàn)明顯的遺傳分化，并且從抗病品種上分離到的病原菌群體的遺傳多樣性指數(shù)明顯高于感病品種，其分化程度與連作茬次及病原菌致病力無明顯相關(guān)性。
　　(3)強(qiáng)、弱致病力菌株的比較轉(zhuǎn)錄組分析轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果表明，侵染黃瓜后，強(qiáng)、弱致病力菌株中分別檢測到2，858和2，595個(gè)差異表達(dá)基因(DEGs)。其中550個(gè)基因在強(qiáng)、弱致病力菌株中

5、均檢測到差異表達(dá)，其可能參與物質(zhì)代謝、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，氧化還原及植物細(xì)胞壁的修飾等生物學(xué)過程;而1，146個(gè)基因僅在強(qiáng)致病力菌株中差異表達(dá)，其參與的生物學(xué)過程主要涉及能量代謝、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、氧化還原、細(xì)胞過程調(diào)控及大分子物質(zhì)的修飾等。推測這些強(qiáng)、弱致病力菌株共有的及強(qiáng)致病力菌株中特有的DEGs可能參與了病原菌的侵染及致病力分化。
　　上述結(jié)果為連作條件下黃瓜枯萎病病害加重的原因提供了新的解釋，為進(jìn)一步研究黃瓜枯萎病菌致病力分化的機(jī)制奠定