中国水稻科学 ›› 2015, Vol. 29 ›› Issue (3): 327-334.DOI: 10.3969/j.issn.1001G7216.2015.03.013
• 研究报告 • 上一篇
王玲1,2, 左示敏1, 张亚芳1, 陈宗祥1, 潘学彪1,*(), 黄世文2,*(
)
收稿日期:
2014-07-31
修回日期:
2014-10-16
出版日期:
2015-05-10
发布日期:
2015-05-10
通讯作者:
潘学彪,黄世文
基金资助:
Ling WANG1,2, Shi-min ZUO1, Ya-fang ZHANG1, Zong-xiang CHEN1, Xue-biao PAN1,*(), Shi-wen HUANG2,*(
)
Received:
2014-07-31
Revised:
2014-10-16
Online:
2015-05-10
Published:
2015-05-10
Contact:
Xue-biao PAN, Shi-wen HUANG
摘要:
由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵染引起的稻瘟病是全球水稻生产上最严重的病害之一。利用6对SSR荧光标记对采自四川绵阳、营山、雅安、北川和武胜地区的5个稻瘟病菌群体的遗传结构进行分析。结果表明,在124个稻瘟病菌中检测出43个等位基因,平均每个位点的观测等位基因数为7.2,有效等位基因数为3.1,所有位点均显著偏离Hardy-Weinberg平衡。5个群体的平均观测杂合度(0.374)低于期望杂合度(0.502),暗示群体内存在因近交而导致的杂合子缺失。AMOVA分析显示,绝大多数遗传变异(81.17%)存在于群体内个体间,仅有18.83%的变异来自于群体间的差异。5个地理群体间呈现高水平的遗传分化(遗传分化系数为0.057~0.528)。Mantel检验表明,群体间的遗传距离与地理距离相关未达显著水平,说明稻瘟病菌的遗传变异呈现随机分布的空间模式。群体遗传学数据分析表明5个群体间存在不同程度的基因流(基因流水平为0.472~4.347),基于贝叶斯聚类法的Structure分析也证实了这一结果。
中图分类号:
王玲, 左示敏, 张亚芳, 陈宗祥, 潘学彪, 黄世文. 四川省稻瘟病菌群体遗传结构分析[J]. 中国水稻科学, 2015, 29(3): 327-334.
Ling WANG, Shi-min ZUO, Ya-fang ZHANG, Zong-xiang CHEN, Xue-biao PAN, Shi-wen HUANG. Genetic Structure of Rice Blast Pathogen Magnaporthe oryzae in Sichuan Province[J]. Chinese Journal OF Rice Science, 2015, 29(3): 327-334.
来源地 Sampling locality | 样本数量 Sample size | 纬度 Latitude (N)/° | 经度 Longitude (E)/° |
---|---|---|---|
绵阳 MY | 32 | 31.47 | 104.67 |
营山 YS | 30 | 31.08 | 106.56 |
雅安 YA | 31 | 29.98 | 103.01 |
北川BC | 12 | 31.62 | 104.47 |
武胜 WS | 19 | 30.35 | 106.29 |
表1 采自四川5个地区的稻瘟病感病样品的地理位置
Table 1 Geographic location of blast-infected rice samples collected from five regions in Sichuan Province.
来源地 Sampling locality | 样本数量 Sample size | 纬度 Latitude (N)/° | 经度 Longitude (E)/° |
---|---|---|---|
绵阳 MY | 32 | 31.47 | 104.67 |
营山 YS | 30 | 31.08 | 106.56 |
雅安 YA | 31 | 29.98 | 103.01 |
北川BC | 12 | 31.62 | 104.47 |
武胜 WS | 19 | 30.35 | 106.29 |
图1 稻瘟病菌A1和A2在荧光标记pyrms 125-126座位上的毛细管电泳峰型
Fig. 1. Capillary electrophoresis profiles of isolates A1 (up) and A2 (down) of Magnaporthe oryzae at fluorescent marker locus pyrms 125-126.
标记 Marker | 观测等位 基因数 Na | 有效等位 基因数Ne | Shannon’s 信息指数I | 观测杂合度 Ho | 期望杂合度 He | 哈-温平衡 偏离程度P |
---|---|---|---|---|---|---|
pyrms 81-82 | 7 | 1.8 | 0.840 | 0.516 | 0.439 | 0.000 |
pyrms 99-100 | 8 | 3.2 | 1.412 | 0.943 | 0.689 | 0.000 |
pyrms 125-126 | 7 | 2.6 | 1.225 | 0.000 | 0.615 | 0.000 |
pyrms 233-234 | 5 | 1.6 | 0.778 | 0.072 | 0.391 | 0.000 |
pyrms 409-410 | 12 | 7.4 | 2.154 | 0.516 | 0.869 | 0.000 |
pyrms 533-534 | 4 | 2.1 | 0.913 | 0.274 | 0.527 | 0.000 |
平均值Mean | 7.2 | 3.1 | 1.220 | 0.387 | 0.588 | - |
表2 稻瘟病菌6个微卫星标记的等位基因数、杂合度及Shannon’s信息指数
Table 2 Number of alleles, heterozygosity and Shannon’s information index for six microsatellite markers of Magnaporthe oryzae isolates.
标记 Marker | 观测等位 基因数 Na | 有效等位 基因数Ne | Shannon’s 信息指数I | 观测杂合度 Ho | 期望杂合度 He | 哈-温平衡 偏离程度P |
---|---|---|---|---|---|---|
pyrms 81-82 | 7 | 1.8 | 0.840 | 0.516 | 0.439 | 0.000 |
pyrms 99-100 | 8 | 3.2 | 1.412 | 0.943 | 0.689 | 0.000 |
pyrms 125-126 | 7 | 2.6 | 1.225 | 0.000 | 0.615 | 0.000 |
pyrms 233-234 | 5 | 1.6 | 0.778 | 0.072 | 0.391 | 0.000 |
pyrms 409-410 | 12 | 7.4 | 2.154 | 0.516 | 0.869 | 0.000 |
pyrms 533-534 | 4 | 2.1 | 0.913 | 0.274 | 0.527 | 0.000 |
平均值Mean | 7.2 | 3.1 | 1.220 | 0.387 | 0.588 | - |
来源地 Sampling locality | 观测等位基因数 Na | 有效等位基因数 Ne | Shannon’s信息指数 I | 观测杂合度 Ho | 期望杂合度 He |
---|---|---|---|---|---|
绵阳MY | 6.2 | 3.1 | 1.299 | 0.406 | 0.645 |
营山YS | 2.3 | 1.6 | 0.445 | 0.472 | 0.281 |
雅安YA | 3.3 | 2.6 | 0.957 | 0.344 | 0.558 |
北川BC | 3.5 | 2.6 | 0.996 | 0.319 | 0.587 |
武胜WS | 3.2 | 2.2 | 0.780 | 0.333 | 0.439 |
平均值Mean | 3.7 | 2.4 | 0.895 | 0.374 | 0.502 |
表3 四川省5个稻瘟病菌群体的遗传变异分析
Table 3 Analysis of genetic variability in five populations of Magnaporthe oryzae in Sichuan Province.
来源地 Sampling locality | 观测等位基因数 Na | 有效等位基因数 Ne | Shannon’s信息指数 I | 观测杂合度 Ho | 期望杂合度 He |
---|---|---|---|---|---|
绵阳MY | 6.2 | 3.1 | 1.299 | 0.406 | 0.645 |
营山YS | 2.3 | 1.6 | 0.445 | 0.472 | 0.281 |
雅安YA | 3.3 | 2.6 | 0.957 | 0.344 | 0.558 |
北川BC | 3.5 | 2.6 | 0.996 | 0.319 | 0.587 |
武胜WS | 3.2 | 2.2 | 0.780 | 0.333 | 0.439 |
平均值Mean | 3.7 | 2.4 | 0.895 | 0.374 | 0.502 |
来源地 Sampling locality | 绵阳(MY) | 营山(YS) | 雅安(YA) | 北川(BC) | 武胜(WS) |
---|---|---|---|---|---|
绵阳MY | 0.507 | 2.496 | 4.347 | 0.940 | |
营山YS | 0.492 | 0.742 | 0.472 | 1.715 | |
雅安YA | 0.100 | 0.336 | 3.014 | 2.096 | |
北川BC | 0.057 | 0.528 | 0.082 | 1.317 | |
武胜WS | 0.265 | 0.145 | 0.119 | 0.189 |
表4 四川省5个稻瘟病菌群体间的遗传分化系数(Fst,对角线下)和基因流(Nm,对角线上)
Table 4 Pairwise population differentiation (Fst, below diagonal) and gene flow (Nm, above diagonal) among five populations of Magnaporthe oryzae in Sichuan Province.
来源地 Sampling locality | 绵阳(MY) | 营山(YS) | 雅安(YA) | 北川(BC) | 武胜(WS) |
---|---|---|---|---|---|
绵阳MY | 0.507 | 2.496 | 4.347 | 0.940 | |
营山YS | 0.492 | 0.742 | 0.472 | 1.715 | |
雅安YA | 0.100 | 0.336 | 3.014 | 2.096 | |
北川BC | 0.057 | 0.528 | 0.082 | 1.317 | |
武胜WS | 0.265 | 0.145 | 0.119 | 0.189 |
变异来源 Source of variation | 自由度 df | 平方和 Sum of squares | 方差分量 Variance components | 方差比例 Percentage of variance/% | P值 Pvalue |
---|---|---|---|---|---|
群体间 Among populations | 4 | 72.948 | 0.347 | 18.83 | < 0.001 |
群体内 Within populations | 243 | 362.806 | 1.493 | 81.17 | < 0.001 |
总和Total | 247 | 435.754 | 1.839 |
表5 四川省稻瘟病菌群体间和群体内的分子变异方差分析
Table 5 Analysis of molecular variance (AMOVA) within and among Magnaporthe oryzae populations in Sichuan Province.
变异来源 Source of variation | 自由度 df | 平方和 Sum of squares | 方差分量 Variance components | 方差比例 Percentage of variance/% | P值 Pvalue |
---|---|---|---|---|---|
群体间 Among populations | 4 | 72.948 | 0.347 | 18.83 | < 0.001 |
群体内 Within populations | 243 | 362.806 | 1.493 | 81.17 | < 0.001 |
总和Total | 247 | 435.754 | 1.839 |
群体Population | 绵阳 MY | 营山 YS | 雅安 YA | 北川 BC | 武胜 WS |
---|---|---|---|---|---|
绵阳 MY | 0.600 | 0.843 | 0.886 | 0.677 | |
营山YS | 0.511 | 0.772 | 0.678 | 0.924 | |
雅安YA | 0.171 | 0.258 | 0.874 | 0.874 | |
北川BC | 0.121 | 0.389 | 0.135 | 0.802 | |
武胜WS | 0.391 | 0.079 | 0.135 | 0.221 |
表6 四川省5个稻瘟病菌群体间的Nei’s遗传距离(GD)(左下角)和遗传一致度(GI)(右上角)
Table 6 Nei’s genetic distance (below diagonal) and genetic identity (above diagonal) among five populations of Magnaporthe oryzae in Sichuan Province.
群体Population | 绵阳 MY | 营山 YS | 雅安 YA | 北川 BC | 武胜 WS |
---|---|---|---|---|---|
绵阳 MY | 0.600 | 0.843 | 0.886 | 0.677 | |
营山YS | 0.511 | 0.772 | 0.678 | 0.924 | |
雅安YA | 0.171 | 0.258 | 0.874 | 0.874 | |
北川BC | 0.121 | 0.389 | 0.135 | 0.802 | |
武胜WS | 0.391 | 0.079 | 0.135 | 0.221 |
图2 基于Nei’s遗传距离的四川省5个稻瘟病菌群体的UPGMA聚类分析
Fig. 2. UPGMA dendrogram of five populations of Magnaporthe oryzae in Sichuan Province based on Nei’s genetic distance.
图3 四川省5个稻瘟病菌群体的遗传距离与地理距离的Mantel检验
Fig.3. Mantel test between genetic distances and geographical distances for five populations of Magnaporthe oryzae in Sichuan Province.
图4 基于贝叶斯聚类法的Structure分析稻瘟病菌群体遗传结构
Fig. 4. Estimated population structure of Magnaporthe oryzae population based on Bayesian clustering algorithm analysis by Structure.
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