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根结线虫(Meloidogynespp.)是一类危害极大的植物寄生线虫,广泛分布于世界各地。迄今为止全世界已报道的根结线虫种已超过90个。其中象耳豆根结线虫(M.enterolobii)寄主广泛,可寄生携带Mi抗性基因的番茄,该线虫已经成为了热带和亚热带作物的一个重要的潜在病原物。而且该线虫与热带和亚热带的另外一个重要的病原线虫玛雅古根结线虫(M.mayaguensis)在形态、同功酶及分子生物学等方面十分相似,因此象耳豆根结线虫逐渐成为近年来研究的一个热点。由于该线虫寄主广,且具有克服番茄Mi基因抗性的能力,因此抗性作物品种等一些防治方法对该线虫有明显的局限性,而化学防治对环境污染太大,不适合可持续治理的发展,因此开展对该线虫的生物防治是未来研究的主要发展方向。本文对采自广东、海南等地的根结线虫种群进行了分类学研究,同时分离根结线虫卵囊的寄生真菌,对其中一个分离自寄生于木豆的象耳豆根结线虫卵囊的淡紫拟青霉(Paecilomyceslilacinus)MD1菌株的培养特性、对象耳豆根结线虫的致病力、几丁质酶活性、几丁质酶基因的克隆和表达进行了研究。本研究主要研究结果如下:
1.应用线虫比较形态学、结合同功酶、分子生物学技术及寄主测定,在海南省定安的木豆、海南省海口的木豆和番石榴、广东省番禺的辣椒和南瓜及广东省遂溪的豇豆上均发现象耳豆根结线虫。这是首次在海南省外发现了象耳豆根结线虫,同时还发现了该线虫的两个新寄主—木豆和南瓜。
2.报道了象耳豆根结线虫的rDNA-IGS序列,通过比对发现该种的IGS序列与玛雅古根结线虫的IGS序列相似性达到97.2%,同时mtDNA的COII/lRNA基因间序列与玛雅古根结线虫的COII/lRNA基因间序列相似性也达到98%以上。本文同意Xu等(2004)提出的玛雅古根结线虫有可能是象耳豆根结线虫同种异名的观点。
3.应用形态学和分子生物学技术鉴定了一个分离自象耳豆根结线虫卵囊的淡紫拟青霉MD1菌株,初步研究了MD1的培养特性,同时首次测定了该菌对象耳豆根结线虫的致病力。结果表明MD1对象耳豆根结线虫卵孵化具有较高的抑制率,抑制率可达到55.6%;通过盆栽生测发现MD1对象耳豆根结线虫有较好的抑制效果,抑制效果可达到55.5%;另外还发现MD1的滤液对象耳豆根结线虫2龄幼虫具有一定的毒杀作用,但效果不稳定,多代(超过20代)培养后的菌株滤液毒力下降至25.9%,经复壮后毒力又可上升至53.1%。
4.应用胶体几丁质平板透明圈法和DNS法测定了MD1的几丁质酶活性。首次获得了淡紫拟青霉在胶体几丁质平板上的透明圈。DNS法测定MD1几丁质酶活性的结果表明无论是有无几丁质诱导的粗酶液酶活均是在第7d最高,而且几丁质诱导的粗酶液酶活明显比同期未经几丁质诱导的粗酶液酶活高。
5.通过简并引物扩增和3’及5’Race从MD1菌株cDNA一链中首次克隆得到了淡紫拟青霉的第一个几丁质酶基因PLChi1。PLChi1cDNA的全长序列为1281个核苷酸组成,5’端有一起始密码子atg,3’端有一终止密码子tag,在终止密码子下游还包含一个长160bp的3’非编码区。根据PLChi1推测的氨基酸序列包含427个氨基酸,该序列包含着第18家族几丁质基因的两个高度保守的区域,即几丁质结合域S-X-G-G和负责几丁质水解的催化域D-X-D-X-E。通过BLASTX比对,发现它与多种真菌第18家族几丁质酶基因同源,同源性的百分比在60%-70%之间,其中与虫生真菌莱氏野村菌(Nomuraearileyi)亲源关系最近。另外通过特异性扩增得到PLChi1基因组基因的编码区,编码区内含有3个内含子。
6.首次运用RealtimePCR技术研究MD1菌株PLChi1基因mRNA的表达量的信息。结果表明侵染根结线虫卵3d的菌丝的PLChi1基因的mRNA表达量最高,其表达量约是同期未侵染线虫卵的菌丝的66倍,这暗示了PLChi1基因可能参与了菌丝侵入卵过程中的部分功能。
综上所述,本研究拓展了象耳豆根结线虫的地理记录和寄主记录,并从分子角度进一步推断了玛雅古根结线虫可能是象耳豆根结线虫的同种异名。同时开展了象耳豆根结线虫的生物防治工作,得到了一个有较好抑制效果的象耳豆根结线虫卵寄生菌—淡紫拟青霉MD1菌株。首次克隆了该菌株的几丁质酶基因PLChi1,并首次运用RealtimePCR技术研究该基因在真菌侵染线虫卵的不同时期的mRNA的表达量情况。为真菌防治根结线虫从分子角度奠定了一定的基础,有可能为真菌防治植物病原线虫开辟一条新的生防道路。