松材線蟲繁殖力和致病性的差異形成及其分子基礎(chǔ).pdf

1、松材線蟲作為外來(lái)入侵物種，對(duì)中國(guó)以及世界上很多國(guó)家林業(yè)造成了嚴(yán)重的危害，然而其在原產(chǎn)地北美卻沒有造成大面積傷害。松材線蟲入侵進(jìn)入新的環(huán)境，必然會(huì)發(fā)生適應(yīng)性進(jìn)化。本論文研究發(fā)現(xiàn):松材線蟲在入侵進(jìn)入中國(guó)后，在表型繁殖力和致病性上均顯著性增強(qiáng);在轉(zhuǎn)錄水平上與美國(guó)松材線蟲地理種群對(duì)比，中國(guó)松材線蟲地理種群超氧化物歧化酶sod-3基因表達(dá)顯著上調(diào)，并且發(fā)現(xiàn)中國(guó)地理種群sod-3基因DNA序列比美國(guó)地理種群的長(zhǎng)(內(nèi)含子位置增長(zhǎng)894bp)。在對(duì)中國(guó)

2、、美國(guó)、日本多地種群的sod-3基因電泳時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)sod3基因內(nèi)含子差異的現(xiàn)象。因此推測(cè)松材線蟲在入侵過程中，由于環(huán)境的變化，基因發(fā)生了變異，對(duì)轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而對(duì)表型進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有利于入侵。
　　研究結(jié)果如下:
　　1.培育松材線蟲的近交系，為研究外來(lái)入侵種松材線蟲的遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)，并發(fā)現(xiàn)中國(guó)地理種群繁殖力顯著高于美國(guó)地理種群。本實(shí)驗(yàn)選擇了中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群和美國(guó)賓夕法尼亞州松材線蟲種群為研究對(duì)象，通過單對(duì)繁

3、殖培育了近交系，并比較了近交系培育前后種群繁殖力的差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:美國(guó)賓夕法尼亞州松材線蟲種群近交系培育得到8個(gè)株系，中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群近交系培育得到4個(gè)株系，連續(xù)近交對(duì)松材線蟲的繁殖力未造成顯著影響。其中，在近交系培育前后，中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群株系群體繁殖力均優(yōu)于美國(guó)賓夕法尼亞州松材線蟲種群。此近交系的培育為進(jìn)一步研究松材線蟲入侵的遺傳機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。
　　2.對(duì)中國(guó)和美國(guó)地理種群進(jìn)行的野外致病力實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)地理種群

4、的致病力顯著高于美國(guó)地理種群，在藥物作用下也表現(xiàn)出致病力的不同。采用美國(guó)賓夕法尼亞州松材線蟲種群和中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群的近交系，分別加以過氧化氫(H2O2)100mM，百草枯(PAR)100mM，抗壞血酸(ASA)200mM三種藥物對(duì)野外黑松進(jìn)行致病力實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群近交系的致病力比美國(guó)賓夕法尼亞松材線蟲種群的強(qiáng)，200mM ASA對(duì)于松材線蟲的致病力有一定的減弱作用;H2O2對(duì)松材線蟲有毒性，其致病性雖有

5、減弱，但是與中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群對(duì)比，美國(guó)賓夕法尼亞州松材線蟲種群幾乎喪失了致病力;而在百草枯作用下，松樹均同時(shí)死亡，與松材線蟲無(wú)相互作用關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在H2O2作用下，美國(guó)賓夕法尼亞州松材線蟲種群和中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群的致病力表現(xiàn)出顯著性的差異。
　　3.對(duì)中國(guó)和美國(guó)地理種群松材線蟲進(jìn)行繁殖力，抗性相關(guān)途徑TGF-β信號(hào)通路，insulin信號(hào)通路和活性氧(ROS)信號(hào)通路轉(zhuǎn)錄水平分析，發(fā)現(xiàn)中國(guó)和美國(guó)地理種群松材線蟲在

6、活性氧信號(hào)通路表現(xiàn)出顯著性差異。對(duì)美國(guó)賓夕法尼亞州松材線蟲種群和中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群的近交系對(duì)TGF-β信號(hào)通路基因daf-2、daf-12、daf-16，insulin信號(hào)通路基因daf-1、daf-7、daf以及活性氧(ROS)信號(hào)通路基因sod-1、sod-3、gpx-1、cat進(jìn)行cDNA實(shí)時(shí)定量PCR發(fā)現(xiàn)，TGF-β信號(hào)通路基因daf-2、daf-12、 daf-16，insulin信號(hào)通路基因daf-1、daf-7、da

7、f并沒有顯著性的差異，而對(duì)ROS信號(hào)通路基因sod-1、sod-3、gpx-1、cat進(jìn)行cDNA實(shí)時(shí)定量PCR發(fā)現(xiàn)，中國(guó)浙江舟山松材線蟲種群的sod-3基因過表達(dá)，然而下游的過氧化氫酶基因（cat基因）反而有所下調(diào)，最終會(huì)引起H2O2的積累，有利于其對(duì)宿主造成傷害而成功入侵。
　　4.對(duì)中國(guó)，日本，美國(guó)多地理種群的sod-3和cat基因組DNA進(jìn)行電泳分析，發(fā)現(xiàn)中國(guó)和日本的地理種群比美國(guó)多地理種群的sod-3基因序列長(zhǎng)。對(duì)代表性