大豆孢囊线虫种群特征及地区适应性分化研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:keremslr
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大豆孢囊线虫(Heterodera glycines)是世界上造成大豆产量严重损失的最重要的病原线虫之一,国内主要分布在东北和黄淮地区,其他地方零星分布。目前关于H.glycines群体遗传学研究主要集中在种群遗传特征方面,地区适应性分化研究尚未得到明确证实。本研究通过开展吉林省长春地区大豆孢囊线虫的田间种群发生动态调查、利用ISSR和SNP分子标记技术研究不同地理位置的H.glycines种群的遗传多样性与地区适应性分化、分析生态因子对种群动态特征及遗传多样性的影响。旨在揭示大豆孢囊线虫的种群结构特征、地区适应性分化规律,为进一步揭示其扩散、传播和流行提供理论依据。主要研究结果如下:(1)H.glycines种群在吉林省长春地区一个作物生长季中总共发生三个世代,世代滞育与世代重叠现象明显;其中第二个世代H.glycines繁殖量最大、侵染最严重。(2)基于ISSR分子标记技术的遗传多样性研究结果显示:13个地理位置的H.glycines种群内平均期望杂合度(He)是0.0330至0.1268;Shannon指数范围是0.0503至0.1881,表明各个种群内的遗传同质性水平高。成对的种群间最大的Nei’s遗传一致性值(0.9606)和最小的遗传距离值(0.0402)发生在HLDQ和HLAD之间;最小的遗传一致性值(0.6305)和最大的遗传距离值(0.4613)发生在HLJM和JLCC之间;遗传一致性与地理距离存在微弱的相关性;种群间的平均期望杂合度(He)为0.2460;Shannon信息指数(I)为0.3755,总的遗传分化程度较高(Gst=0.7325),种群间存在基因流动但是较弱(Nm=0.1826),表明种群间的遗传异质性水平高;聚类分析结果表明在遗传相似系数为0.65时,13个种群主要划分为两个类群。(3)基于SNP分子标记技术研究结果表明:16个地理位置的H.glycines种群的平均期望杂合度(He)范围是0.1293-0.1871,表明各个种群内部存在较高的遗传同质性。两两种群间的最小的遗传分化系数值(Fst)(0.2130)和最小的遗传距离(DR)(0.2395)发生在HLAD和HLDQ,最大的Fst值(0.3969)和最大的DR值(0.5057)发生在HBCZ和JLFS;种群间总的平均期望杂合度(He)是0.2328,种群间存在极低的基因流(Nm为0.7437)和高水平遗传分化(Fst为0.4020),表明种群间遗传多样性水平高;聚类分析和主成分分析表明,16个种群主要划分为两个类群,其中位于华北地区的HBCZ、SXFY、SDJN、IMCF聚为一个类群,而位于东北地区的其余十五个种群聚为一个类群。基因结构分析表明16个种群包括两种不同遗传背景,其中位于华北地区的五个种群具有相同的遗传背景及遗传分化趋同性,位于东北地区十一个种群具有相同的遗传背景及遗传分化趋同性,且不同于华北地区的。遗传分化系数与地理距离之间呈显著的中等强度正相关性水平,表明地理距离是影响大豆孢囊线虫地区适应性遗传分化的一个重要因素,地理距离越大,地区适应性分化现象越明显。(4)生态因子对种群动态特征及遗传多样性的影响表明:温度对H.glycines的各个发育阶段的影响都比较显著,持续高温(30℃<气温<32℃)有利于J2的大量孵化,但不利于其侵入寄主与侵染后的发育;累积降水量在合适的范围内(<428.3mm),降水越多,越易于J2侵染寄主;累积降水量超过428.3 mm时明显降低J2群体密度(r=-0.791,P=0.05)。大豆生长期的月平均最高温度的平均值与H.glycines种群的遗传多样性呈显著正相关(P=0.05),平均降水量与种群遗传多样性呈显著极强的负相关(P=0.05)。
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