长江中下游地区小麦白粉菌群体遗传多样性及亲缘关系

The middle and lower reaches of Yangtze River is one of the important epidemic regions for powdery mildew of wheat in China. There were two kinds of speculation on the primary infection sources of the disease in this region. One was Tianmu mountain area, the other was Tianmu mountain area and Dabieshan area. Based on genetic diversity research, the genetic relationship among different populations can be effectively obtained, which will also further demonstrate the spreading path and infection source of the disease. To analyze the genetic diversity and genetic relationship of different populations in the region, samples of wheat powdery mildew will be collected in disease epidemic critical period of Anhui, Jiangsu, Zhejiang and Hubei provinces. After the samples were isolated and purified, the genetic differentiation and genetypic diversity data obtained by CE-AFLP molecular marker method. Based on the data, the genetic diversity and genetic relationships among different populations will be further explored by bioinformatics method. Compared the genetic diversity of Tianmu or Dabieshan population with other populations of the region and comprehensive with the disease epidemic space-time dynamic analysis, the transmission route of the Blumeria graminis f. sp. tritici populations and initial inoculum of the disease epidemics will be demonstrated. Providing the theoretical support for sustainable-controlling wheat powdery mildew in middle and lower reaches of Yangtze River.

长江中下游地区是我国小麦白粉病的重要发生区之一。目前关于该区病害初侵染来源有两种推测，一种认为是天目山区，另一认为除天目山区外，尚有大别山区。基于遗传多样性研究可有效获得病菌群体之间的亲缘关系，进而揭示不同地区病菌群体间的传播路径和侵染源。本研究拟在长江中下游的江、浙、皖、鄂四省小麦白粉病常发地和发病关键期进行病菌采集，分离纯化得到单孢堆分离物后，利用CE-AFLP分子标记方法获得各地区群体的遗传分化和基因型多样性等群体遗传结构数据，应用分子信息学方法探讨这些地区小麦白粉菌的群体遗传多样性，并阐释不同地区病菌群体间的亲缘关系。同时将大别山区和天目山区分别与长江中下游江、浙、皖、鄂其他地区群体间遗传多样性特点进行比较分析，并结合病害发生流行时空动态研究，从而明确长江中下游地区小麦白粉菌亚群体间的传播路径，揭示此地区病害流行的初始菌源，为该地区小麦白粉病可持续防控策略的制定提供有效的理论依据。

为了解长江中下游江浙皖鄂等地小麦白粉病菌群体遗传多样性特点，我们进行了此项目的研究。本项目利用AFLP方法对近年来安徽、江苏、浙江和湖北等地小麦白粉菌遗传多样性进行了分析，同时项目前期对小麦白粉菌AFLP分析方法进行了相应的优化。得出研究结果如下：（1）成功应用微量试剂盒提取法提取小麦白粉菌基因组DNA，提高了实验效率。（2）研究结果表明安徽北部病菌群体的遗传多样性水平高于南部和中部病菌群体，这可能与安徽北部小麦种植面积远远比中、南部大有关。安徽小麦白粉病菌各群体间遗传分化很小，且各亚群体间存在着十分广泛的基因交流。安徽2009年、2010年、2011年、2014年和2015年五个年份群体间存在着一定的遗传变异，但未达到显著水平。各年份群体均具有较丰富的AFLP基因型多样性。主成分分析结果暗示相距越近的年份群体有重叠部分越多的趋势。（3）为分析安徽天目山区病菌群体对周边地区的影响，本研究结果表明安徽中、南部地区出现以天目山区越往北遗传多样性水平越低的趋势。主成分分析中，安徽天目山区群体比其他群体分散幅度更为宽广。这些结果表明安徽天目山地区小麦白粉病菌群体对周边地区的影响较大，这可能与天目山区特殊的地理条件有关，因此安徽天目山区的小麦白粉病菌应加以重视。（4）基于遗传距离研究结果发现湖北和江苏小麦白粉菌群体间亲缘关系最近，湖北与浙江群体次之，浙江与江苏群体间亲缘关系相对较远。湖北和江苏地区内部各亚群体间亲缘关系未发现有明显随地理距离的增加而疏远的现象。江苏和湖北地区病菌群体遗传多样性水平较高，浙江群体相对较低。江苏、浙江和湖北群体间存在十分广泛的基因交流，且均存在很高的基因型多样性水平。利用Structure软件对江浙鄂小麦白粉菌群体进行聚类分析，结果表明湖北、江苏和浙江病菌群体结构趋于多样化，没有出现自成一体的群体。以上这些结果将为长江中下游江浙皖鄂地区小麦白粉病的的可持续防控提供分子水平上的理论依据。