广东省侵染美香占2号的稻瘟病菌致病性及无毒基因变异分析

摘要

【目的】分析侵染广东稻区优质品种美香占2号稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的致病性及无毒基因变异特征,为美香占2号在不同稻区的合理布局提供参考依据。【方法】利用9个抗稻瘟病单基因系,对稻瘟病菌单孢分离菌株进行致病性测定;并利用8个稻瘟病菌已克隆无毒基因的功能性分子标记对2013—2018年不同年份、不同稻区采集的稻瘟病菌单孢分离菌株的DNA进行PCR扩增,通过琼脂糖凝胶电泳检测分析,选取不同带型和不同年份代表性菌株的相应无毒基因全长或CDS区域的PCR片段进行测序。测序结果与相应无毒基因的参考序列进行碱基序列的比较分析;并利用相应的水稻抗稻瘟病单基因系,对无毒基因不同变异类型的稻瘟病菌菌株进行致病性测定。根据稻瘟病菌两种交配型MAT1-1和MAT1-2型分子标记,检测侵染美香占2号的稻瘟病菌可能存在的交配型。【结果】致病性分析结果显示,2013-2018年采集自美香占2号品种的52个稻瘟病菌菌株对其中的4个单基因系IRBL9-W(Pi9)、IRBLzt-T(Piz-t)、NIL-e1(Pi50)和IRBLkh-K3(Pikh)均表现无毒;然而,侵染单基因系IRBLz-Fu(Piz)、IRBLkp-K60(Pikp)和IRBLi-F5(Pii)的有毒菌株频率维持在57%以上,且侵染单基因系IRBLz-Fu(Piz)的有毒菌株频率在不同年份间呈现显著性差异,表明美香占2号种植区田间稻瘟病菌群体中存在较高频率的avrPiz、avrPikp和avrPii毒性菌株。根据8个已克隆无毒基因的功能性分子标记检测,在52个供试菌株中均可检测到无毒基因AvrPiz-t、AvrPi9和AvrPik-CDE,但扩增不到Avr1-CO39、AvrPia和AvrPii,仅有4个菌株可检测到无毒基因AvrPita,有3个菌株可检测到无毒基因AvrPik-ABF。所测序7个菌株的AvrPi9编码区序列和AvrPiz-t包含启动子及编码区的序列与其各自无毒基因的序列完全一致;所测序7个菌株的AvrPik-CDE包含启动子及编码区的序列中,有4个菌株的序列与AvrPik无毒基因序列完全一致,有3个菌株在编码区存在CTTT连续4个碱基的插入。在来自广东不同稻区美香占2号的分离菌株群体中,共发现了4种不同的AvrPib无毒基因扩增模式(扩增预期大小的条带、有转座子Pot3插入的条带、有转座子Mg-SINE插入的条带和无扩增条带),共呈现5种不同的单倍型(AvrPib-AP1-1、AvrPib-AP1-2、avrPib-AP2、avrPib-AP3和avrPib-AP2+avrPib-AP3),AvrPib-AP1-1和AvrPib-AP1-2是无毒型,而avrPib-AP2和avrPib-AP3则在基因的启动子区域分别存在Pot3或Mg-SINE的插入而呈现毒性型,在1个菌株中检测到avrPib-AP2+avrPib-AP3双单倍型。交配型分子标记分析结果表明,检测的52个稻瘟病菌菌株均为MAT1-2交配型,其中有2个菌株GD18-009和GD18-185采集于广东韶关稻区,同时可检测到MAT1-1交配型,具有双交配型。【结论】在广东美香占2号品种上分离的稻瘟病菌普遍含有无毒基因AvrPiz-t、AvrPi9、AvrPi50和AvrPikh,AvrPib的变异类型丰富多样,该研究结果可为优质品种美香占2号的科学布局及其种植区域其他不同抗病基因型品种的合理选择提供参考。