基于核糖体RNA序列的西北地区腐烂茎线虫群体分化

The important quaratine pest, Ditylenchus destructor will be researched in this proposal because of urgent diffusion tendency of this nematode on the potato. The technologies and methods of microbial morphology, phytopathology and molecular biology will be used to focus on the science problem of relationship between molecular characters of D. destructor and its phenotypes, such as morphology, ecological distribution and pathogenicity. The status and distribution of D. destructor on potatos and Chinese angelica in Northwest China will be uncovered. Analysis of sequences of rRNA-ITS gene and 28S fragment from different populations of D. destructor will be done to make clear the relationship between population differentiation from different regens, different hosts and different ecological conditions and molecular characters. Pathogenicity identification of different populations of D. destructor on potatos and Chinese angelica will be made to verify its relationship with molecular characters and to estimate risks of diffusion and damage. The respected research results will definitize occurrence and ecological distribution of D. destructor on Northwest China and expound the relationship of molecular characters of D. destructor with morphology, ecological distribution and pathogenicity. The results will enrich the pathogenicity differntiation theories and research methods of plant nematodes and provide theoretical foundation for prevention and control of D. destructor.

针对重要检疫性有害生物腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor) 在马铃薯上扩散的紧迫现状，围绕腐烂茎线虫分子特征与其形态、生态分布和致病性等群体分化表型密切相关这一科学问题，采用微生物形态学、植物病理学和分子生物学的技术和方法，探明西北地区马铃薯和当归上腐烂茎线虫发生和生态分布；并通过腐烂茎线虫不同群体rRNA-ITS基因序列和28S特异性片段特征的分析，研究不同地域、不同寄主和不同生态条件下线虫群体分化与分子特征的关系；通过腐烂茎线虫不同群体对马铃薯和当归的致病性测定，探明其致病性与分子特征的关系，评价腐烂茎线虫在西北地区传播和危害的风险。预期研究结果将明确西北地区腐烂茎线虫发生和生态分布，阐明腐烂茎线虫分子特征与其形态、生态分布和致病性等群体分化表型的相互关系，丰富植物线虫致病性分化理论和研究方法，为腐烂茎线虫的防控提供理论依据。

项目的主要研究内容包括西北地区腐烂茎线虫发生和生态分布、腐烂茎线虫群体分化的分子特征和不同群体致病性差异分析。2018-2021年，共采集甘肃、陕西、青海、内蒙古和黑龙江等地当归、党参、马铃薯及甘薯根（茎）部和根际土样共837份，茎线虫群体79个。以当归和党参的样品和线虫群体居多，其中当归、党参、马铃薯和甘薯样品分别为469份、189份、174份和5份，线虫群体分别为62个、8个、6个和3个。形态学研究发现，不同地理、寄主腐烂茎线虫群体体长、口针长度，以及 a 、b 、c 、c`、V 和V`等值存在较大变异，群体分化较明显。.ITS-rDNA 和 28S D2/D3基因序列和RNA二级结构分析发现，西北地区腐烂茎线虫群体遗传多样性非常丰富。79个线虫群体可划分为A、B、C、F、H、I、J、K、L、M、N、O和P 等13个基因型，与国际上7个基因型相比，缺少D、E和G，新增9个基因型。ITS与28S-rDNA D2/D3序列系统发育分析表明，线虫群体分为两支：a，无H9螺旋结构的A型（PP=100），主要以甘薯为寄主；b，无H9螺旋结构的H型和其他具H9螺旋结构的基因型（PP=87）寄主种类较多。.ITS-rDNA PCR-RFLP结果表明，腐烂茎线虫不同群体间特异性片段长短差异与 ITS-rDNA 长度差异一致，说明ITS 序列差异主要来源于特异性片段差异。44个群体ISSR聚类分为两支，与ITS、28S D2/D3系统发育树相近，源于甘薯的A型与其他群体亲缘关系最远。同一地区寄主、基因型相同的线虫种群间，ISSR遗传相似系数更大，亲缘关系更近，反之亲缘关系较远。不同寄主来源腐烂茎线虫致病性存在差异，供试群体均可侵染马铃薯，但对甘薯致病力较强。且来源于不同寄主的同一基因型群体致病性不同，表明基因型的划分与致病性差异无直接联系。.综上所述，腐烂茎线虫群体在西北地区寄主范围和生态分布均较丰富，由于生境不同而发生了适应性进化，使其种内致病性和遗传多样性存在明显分化。研究结果明确了西北地区腐烂茎线虫的生态分布、遗传多样性和致病性差异，可为该线虫环境适应性、存活和寄生机制研究及该病害的有效防治奠定坚实的基础。