生物技术通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (7): 118-126.doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-0576
倪春辉1(), 李惠霞1(), 李文豪1, 刘永刚2, 徐雪芬1, 韩变1
收稿日期:
2021-04-30
出版日期:
2021-07-26
发布日期:
2021-08-13
作者简介:
倪春辉,男,硕士研究生,研究方向:植物病原线虫;E-mail: 基金资助:
NI Chun-hui1(), LI Hui-xia1(), LI Wen-hao1, LIU Yong-gang2, XU Xue-fen1, HAN Bian1
Received:
2021-04-30
Published:
2021-07-26
Online:
2021-08-13
摘要:
为了明确不同基因型腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)是否具有生殖隔离及杂交后代的变异程度,选用1条3-4龄幼虫与5条雄虫,将不同基因型群体进行生物学杂交,对F1代数量、ITS-rDNA序列及其二级结构比对分析。结果表明,杂交产生F1代数量普遍较少,不同基因型杂交组合F1代线虫数量≤6条/处理,部分组合的后代仅为1条。因F1代数量较少,11个杂交组合中获得5个F1代群体的ITS-rDNA序列,不同基因型杂交F1代与其亲本ITS-rDNA序列均存在0-86 bp的碱基差异,且其二级结构与亲本也有差异,核糖体ITS-RFLP结果呈现丰富的多态性,系统发育分析发现部分F1代群体与父本亲缘关系较近,部分与母本较近。不同基因型群体未发现生殖隔离,杂交F1代的变异主要出现在ITS1区H9螺旋区域,且变异程度与亲本间的差异呈正比。本研究通过模拟试验分析了腐烂茎线虫不同群体扩散后可能产生的杂交代基因型分化,研究结果对于腐烂茎线虫遗传多样性研究和防治实践均具有参考价值。
倪春辉, 李惠霞, 李文豪, 刘永刚, 徐雪芬, 韩变. 不同基因型腐烂茎线虫群体杂交后代分子特征比较[J]. 生物技术通报, 2021, 37(7): 118-126.
NI Chun-hui, LI Hui-xia, LI Wen-hao, LIU Yong-gang, XU Xue-fen, HAN Bian. Comparison of Molecular Characteristics of the Hybrid Progenies from Different Haplotypes of Ditylenchus destructor[J]. Biotechnology Bulletin, 2021, 37(7): 118-126.
序号 Serial number | 线虫编号 Sample No. | 寄主 Host | 采集地 Collecting location | 基因型 Haplotype |
---|---|---|---|---|
1 | DXP1 | 马铃薯 | 甘肃省定西市安定区 | B |
2 | DXP2 | 马铃薯 | 甘肃省定西市安定区 | C |
3 | HLJP1 | 马铃薯 | 黑龙江绥化市 | C |
4 | MXA2 | 当归 | 甘肃省定西市岷县 | N |
5 | TCC1 | 党参 | 甘肃省定西市宕昌县 | B |
6 | ZXA1 | 当归 | 甘肃省定西市漳县 | H |
7 | WYA4 | 党参 | 甘肃省定西市渭源县 | K |
表1 供试腐烂茎线虫群体信息
Table 1 Population information of D. destructor
序号 Serial number | 线虫编号 Sample No. | 寄主 Host | 采集地 Collecting location | 基因型 Haplotype |
---|---|---|---|---|
1 | DXP1 | 马铃薯 | 甘肃省定西市安定区 | B |
2 | DXP2 | 马铃薯 | 甘肃省定西市安定区 | C |
3 | HLJP1 | 马铃薯 | 黑龙江绥化市 | C |
4 | MXA2 | 当归 | 甘肃省定西市岷县 | N |
5 | TCC1 | 党参 | 甘肃省定西市宕昌县 | B |
6 | ZXA1 | 当归 | 甘肃省定西市漳县 | H |
7 | WYA4 | 党参 | 甘肃省定西市渭源县 | K |
亲本 (Parent)♀ | 亲本(Parent)♂ | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
DXP1 | DXP2 | MXA2 | TCC1 | ZXA1 | WYA4 | |
DXP1 | ⊕ | × | Φ | × | Φ | × |
DXP2 | × | Φ | × | Φ | Φ | Φ |
MXA2 | × | × | Φ | Φ | × | Φ |
TCC1 | Φ | Φ | Φ | Φ | Φ | Φ |
ZXA1 | Φ | Φ | × | Φ | Φ | Φ |
HLJP1 | × | Φ | Φ | Φ | Φ | Φ |
表2 腐烂茎线虫群体杂交组合
Table 2 Population hybrids combinations of D. destructor
亲本 (Parent)♀ | 亲本(Parent)♂ | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
DXP1 | DXP2 | MXA2 | TCC1 | ZXA1 | WYA4 | |
DXP1 | ⊕ | × | Φ | × | Φ | × |
DXP2 | × | Φ | × | Φ | Φ | Φ |
MXA2 | × | × | Φ | Φ | × | Φ |
TCC1 | Φ | Φ | Φ | Φ | Φ | Φ |
ZXA1 | Φ | Φ | × | Φ | Φ | Φ |
HLJP1 | × | Φ | Φ | Φ | Φ | Φ |
杂交组合(父本×母本) Hybridized combination (Male parent× Female parent) | 重复管数 Number of repetitions | 产生后代杂交管数 Number of progeny-produced tubes | 平均后代数(条/管) Average number of offspring (lines per tube) |
---|---|---|---|
DXP1×DXP1 | 20 | 5 | 18±2.7b |
DXP2×DXP1 | 20 | 5 | 6±1.7b |
DXP1×DXP2 | 20 | 3 | 2±0.6b |
WYA4×DXP1 | 20 | 2 | 1±0b |
DXP1× HLJP1 | 20 | 1 | 1±0b |
MXA2×ZXA1 | 20 | 5 | 1±0b |
ZXA1×MXA2 | 20 | 4 | 4±1.0b |
MXA2×DXP2 | 20 | 2 | 1±0b |
DXP2×MXA2 | 20 | 3 | 1±0b |
TCC1×DXP1 | 20 | 6 | 103±79.5a |
TCC1×HLJP1 | 20 | 2 | 3±1.0b |
表3 腐烂茎线虫群体生物学杂交结果
Table 3 Biological hybridization results of D. destructor from different sources
杂交组合(父本×母本) Hybridized combination (Male parent× Female parent) | 重复管数 Number of repetitions | 产生后代杂交管数 Number of progeny-produced tubes | 平均后代数(条/管) Average number of offspring (lines per tube) |
---|---|---|---|
DXP1×DXP1 | 20 | 5 | 18±2.7b |
DXP2×DXP1 | 20 | 5 | 6±1.7b |
DXP1×DXP2 | 20 | 3 | 2±0.6b |
WYA4×DXP1 | 20 | 2 | 1±0b |
DXP1× HLJP1 | 20 | 1 | 1±0b |
MXA2×ZXA1 | 20 | 5 | 1±0b |
ZXA1×MXA2 | 20 | 4 | 4±1.0b |
MXA2×DXP2 | 20 | 2 | 1±0b |
DXP2×MXA2 | 20 | 3 | 1±0b |
TCC1×DXP1 | 20 | 6 | 103±79.5a |
TCC1×HLJP1 | 20 | 2 | 3±1.0b |
杂交组合(父本×母本)Hybridized combination(Male parent × Female parent) | 序列长度 Length of sequence | 差异碱基数Differences in the number of bases | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
父本 Male parent | 母本 Female parent | F1 | 亲本 Prent | F1与父本 F1 and male parent | F1与母本 F1 and female parent | |||
MXA2×ZXA1 | 727 | 888 | 915 | 164 | 38 | 83 | ||
DXP2×DXP1 | 915 | 915 | 915 | 23 | 1 | 24 | ||
DXP1×DXP2 | 915 | 915 | 915 | 23 | 24 | 1 | ||
TCC1×DXP1 | 915 | 915 | 915 | 0 | 0 | 0 | ||
DXP1×DXP1 | 915 | 915 | 915 | 0 | 0 | 0 |
表4 不同来源腐烂茎线虫杂交后代序列比对结果
Table 4 Sequence alignment results of hybrid progeny of D. destructor from different sources
杂交组合(父本×母本)Hybridized combination(Male parent × Female parent) | 序列长度 Length of sequence | 差异碱基数Differences in the number of bases | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
父本 Male parent | 母本 Female parent | F1 | 亲本 Prent | F1与父本 F1 and male parent | F1与母本 F1 and female parent | |||
MXA2×ZXA1 | 727 | 888 | 915 | 164 | 38 | 83 | ||
DXP2×DXP1 | 915 | 915 | 915 | 23 | 1 | 24 | ||
DXP1×DXP2 | 915 | 915 | 915 | 23 | 24 | 1 | ||
TCC1×DXP1 | 915 | 915 | 915 | 0 | 0 | 0 | ||
DXP1×DXP1 | 915 | 915 | 915 | 0 | 0 | 0 |
图1 不同来源腐烂茎线虫杂交后代与亲本ITS1二级结构 A:MXA2×ZXA1;B:DXP1×DXP2;C:DXP2×DXP1;D:TCC1×DXP1;E:DXP1和DXP1×DXP1;F:DXP2;G:MXA2;H:ZXA1
Fig. 1 Putative secondary structures of the ITS1 hybrid progeny and parental for D. destructoer with different origin
图2 腐烂茎线虫杂交后代与亲本ITS1螺旋H9结构差异与序列比对 A:H9螺旋结构类型;B:H9序列比对
Fig. 2 Variations and alignment of helix H9 of ITS1 between hybrid progeny and parental of D. destructor A:Types of helix H9. B:Alignment of helix H9 sequence
Enzyme | Unrestricted PCR | DdeI | HinfI | Tru9I(MseI) | SduI |
---|---|---|---|---|---|
MXA2×ZXA1 | 915 | 550;355;10 | 650;174;54;34 | 467;215;193;31;9 | 318;257;191;149 |
DXP2×DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;407;31;9 | 447;319;149 |
DXP1×DXP2 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;407;31;9 | 447;319;149 |
DXP1×DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;215;192;31;9 | 319;256;191;149 |
TCC1×DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;215;192;31;9 | 319;256;191;149 |
ZXA1 | 727 | 551;166;10 | 461;174;57;35 | 468;219;31;9 | 319;259;149 |
MXA2 | 888 | 551;327;10 | 622;174;57;35 | 468;380;31;9 | 420;319,;149 |
DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;215;192;31;9 | 319;256;191;149 |
DXP2 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;407;31;9 | 447;319;149 |
表5 腐烂茎线虫亲本和F1代酶切结果
Table 5 Parental and F1 enzyme digestion results of D. destructor
Enzyme | Unrestricted PCR | DdeI | HinfI | Tru9I(MseI) | SduI |
---|---|---|---|---|---|
MXA2×ZXA1 | 915 | 550;355;10 | 650;174;54;34 | 467;215;193;31;9 | 318;257;191;149 |
DXP2×DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;407;31;9 | 447;319;149 |
DXP1×DXP2 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;407;31;9 | 447;319;149 |
DXP1×DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;215;192;31;9 | 319;256;191;149 |
TCC1×DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;215;192;31;9 | 319;256;191;149 |
ZXA1 | 727 | 551;166;10 | 461;174;57;35 | 468;219;31;9 | 319;259;149 |
MXA2 | 888 | 551;327;10 | 622;174;57;35 | 468;380;31;9 | 420;319,;149 |
DXP1 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;215;192;31;9 | 319;256;191;149 |
DXP2 | 915 | 551;354;10 | 649;174;57;35 | 468;407;31;9 | 447;319;149 |
图3 基于腐烂茎线虫ITS-rDNA序列F1和亲本的贝叶斯系统发育树,最佳模型为GTR+G
Fig. 3 Phylogenetic tree from Bayesian analysis generated from the ITS-rRNA gene sequence dataset for D. destructor parental and F1 using the GTR+G model
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