球孢白僵菌的繁殖與自然群體交配型關系的研究.pdf

1、球孢白僵菌是最廣泛和最重要的蟲生真菌,在持續(xù)控制害蟲和維護生態(tài)平衡方面具不可替代的作用,故倍受國內(nèi)外生物防治界的關注。由于球孢白僵菌以無性繁殖為主導的生殖方式和我們關于其有性型的發(fā)現(xiàn),引發(fā)了其無性型流行的原因和有性型在自然界發(fā)生的分子機理的問題。
　　本研究通過PCR-DGGE技術結(jié)合Bloc和TEF位點序列分析,對國內(nèi)各有性型、無性型發(fā)生地的球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育種進行鑒定,通過交配型基因(Mat)的擴增和SSR分子標記,對這些種群

2、的交配型類型和基因流做深入分析,擬揭示球孢白僵菌有性型發(fā)生和無性型流行與自然種群交配型之間的關系,進一步分析不同的球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育種存在有性型的可能性,最終為闡明該菌有性型發(fā)生及無性型流行的分子機理提供理論依據(jù)。主要結(jié)果如下:
　　1、基于Bloc和TEF位點的序列,分別對國內(nèi)6個地區(qū)共582株球孢白僵菌進行了系統(tǒng)發(fā)育分析。結(jié)果表明,隨著地理位置和環(huán)境條件的不同,球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育種在各地區(qū)的分布有很大差異。各地區(qū)系統(tǒng)發(fā)育種的數(shù)

3、量由多到少依次順序是鼎湖山(4)>漫水河和牯牛降(3)>寬闊水和瑯琊山(2)>凈月潭(1)。綜合來看,這些菌株可劃分為5個不同的系統(tǒng)發(fā)育種,分別是Europe/N. Africa1(271株),AFNEO_1(27株),Asia3(60株),Asia4(212株)和N. America2(12株)。其中Asia4在6個地區(qū)均有分布,菌株數(shù)量占總數(shù)的36.4％,僅次于Europe/N. Africa1,表明該系統(tǒng)種在國內(nèi)的分布區(qū)域很廣。4

4、6.6%的菌株屬于有性發(fā)生系統(tǒng)Europe/N. Africa1,在牯牛降、漫水河、瑯琊山、寬闊水地區(qū)發(fā)現(xiàn),這4個地區(qū)該系統(tǒng)種的菌株數(shù)量分別為120、61、60和30株。5%的菌株屬于AFNEO_1,只在牯牛降和鼎湖山地區(qū)發(fā)現(xiàn),分別為4和23株。其寄主范圍相對較窄,多數(shù)侵染鞘翅目昆蟲,暗示著菌株和寄主間可能存在潛在的關聯(lián)。10%的菌株屬于Asia3,只在漫水河和鼎湖山地區(qū)發(fā)現(xiàn),分別為23和37株。該系統(tǒng)種全部由中國不同地區(qū)的菌株構成,為

5、中國特有系統(tǒng)種。僅有2%的菌株屬于于N. America2,僅在鼎湖山地區(qū)發(fā)現(xiàn),而且均分離自土壤。
　　2、對6個地區(qū)球孢白僵菌菌株交配型數(shù)量和比例進行了研究。582株球孢白僵菌菌株中存在兩種交配型,MAT1或MAT2,不存在含有兩種交配型基因的菌株,這些菌株的交配模式是異宗配合。從系統(tǒng)發(fā)育種的水平上看,大部分地區(qū)球孢白僵菌系統(tǒng)種內(nèi)的交配型都不缺失(除凈月潭)。有性型發(fā)生系統(tǒng)種Europe/N. Africa1的交配型比例都較均勻

6、,分別為51:69(牯牛降)、37:24(漫水河)、39:21(瑯琊山)、15:15(寬闊水),在凈月潭和鼎湖山?jīng)]有發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)種。不僅Europe/ N. Africa1的交配型比例較均衡(142:129),但大部分無性系統(tǒng)種內(nèi)的交配型比例也并不懸殊。AFNEO_1、Asia3和Asia4內(nèi)的比值分別為11:16,33:27和125:87。鼎湖山地區(qū)的N. America2交配型比例不均衡(10:2)。就某一地區(qū)而言,有些系統(tǒng)種的交配型

7、比例是不均衡的,如:Asia4在凈月潭和鼎湖山的比例分別為39:1和2:7。因此在球孢白僵菌有性型產(chǎn)生的過程中交配型比例均勻只是必要條件,而不是充分條件。
　　3、對6個地區(qū)球孢白僵菌群體的遺傳多樣性進行了初步調(diào)查。結(jié)果顯示各地區(qū)球孢白僵菌種群Nei’s基因多樣性指數(shù)(h)和Shannon信息指數(shù)(Is)由大到小依次為瑯琊山(h=0.290,Is=0.449)>凈月潭(h=0.260,Is=0.402)>漫水河(h=0.226,I

8、s=0.361)>鼎湖山(h=0.213,Is=0.349)>寬闊水(h=0.175,Is=0.294)>牯牛降(h=0.165,Is=0.271)。從有性系統(tǒng)種和其他系統(tǒng)種的遺傳多樣性比較來看,各地區(qū)Europe/N. Africa1系統(tǒng)種的遺傳多樣性水平往往不是最高的?？赡艿脑蚴窃诓杉瘶悠返倪^程中,取樣過于集中于球孢蟲草發(fā)生的核心區(qū)域,生態(tài)環(huán)境差異小,因此造成了種群的遺傳多樣性較低。
　　4、研究了5個地區(qū)球孢白僵菌系統(tǒng)發(fā)育

9、種間的基因流和遺傳分化。從數(shù)據(jù)來看,存在有性型系統(tǒng)種的4個地區(qū)各系統(tǒng)發(fā)育種間的基因交流明顯。其中寬闊水地區(qū)基因流最大(Nm=6.8987),而瑯琊山最小(Nm=1.2126)。瑯琊山地區(qū)(Gst=0.1709)各系統(tǒng)發(fā)育種間表現(xiàn)為高度分化,牯牛降(Gst=0.1447)和漫水河地區(qū)(Gst=0.0889)表現(xiàn)為中度分化,寬闊水地區(qū)(Gst=0.0350)各群體間則不存在分化。而鼎湖山地區(qū)各系統(tǒng)發(fā)育種的基因分化系數(shù)值(Gst=0.3157

10、)超過了Wright重度分化閾值0.25,其中N. America產(chǎn)生的遺傳分化很明顯,可能是一個不同的生物種。
　　5、綜合分析發(fā)現(xiàn),牯牛降和漫水河地區(qū)確實存在球孢蟲草發(fā)生的必要條件,而寬闊水和瑯琊山地區(qū)的球孢蟲草資源有待進一步調(diào)查。依據(jù)Europe/N. Africa1系統(tǒng)種的交配型比例和遺傳多樣性指標,各地有性型產(chǎn)生的可能性由高到低次序為瑯琊山>牯牛降>寬闊水>漫水河。凈月潭的系統(tǒng)種Asia4內(nèi)MAT1/2=39:1,互補交

11、配型的缺失會限制有性重組發(fā)生。鼎湖山發(fā)現(xiàn)的4個系統(tǒng)種均為無性系統(tǒng)種,因此無有性生殖。以上研究明確了存在有性系統(tǒng)發(fā)育種和交配型比例均勻是發(fā)生有性型的必要條件。
　　6、基于核基因間區(qū)Bloc位點對中國不同地區(qū)的189株白僵菌進行了物種多樣性分析,發(fā)現(xiàn)國內(nèi)存在6個白僵菌種。分別為B. bassiana, B. brongniartii, B. australis, B. asiatica, B. pseudobassiana和 B.