云南省马铃薯早疫病病原及毒性特点分析
李清，郑周宜，刘雨婷，赵娅锐，王晨晖，邹万君，李周，唐唯，李灿辉
马铃薯早疫病(potato early blight, PEB)由链格孢属(Alternaria)真菌引起，是发生在马铃薯叶片和块茎上的重要病害，在我国马铃薯主产区普遍发生。为了明确云南省PEB病原菌的组成及其毒力差异，本研究利用同一地块、同一马铃薯品种采集、分离和纯化得到的Alternaria solani (TA-0410)和Alternaria alternata (TB-1129)为研究对象，通过孢子形态观察、毒性测定、全基因组测序和分泌蛋白挖掘，明确了2个种毒性特点和功能基因差异。研究结果为进一步探索TA-0410和TB-1129这2株菌与马铃薯的互作机制以及PEB的防治提供了基础数据。
摘要
【背景】早疫病是马铃薯主要病害之一，其病原为链格孢属(Alternaria)真菌，组成具有种复杂性和毒性差异性。
【目的】明确云南省马铃薯早疫病两个致病种毒性特点和功能基因差异。
【方法】以云南省大理州鹤庆县马铃薯主产区采集、分离和纯化的Alternaria solani (TA-0410)和Alternaria alternata (TB-1129)两株菌为材料，进行孢子形态观察、毒性测定、全基因组测序和比较分析研究。
【结果】发现TA-0410为大孢子种，分生孢子褐色或黄色，孢子大小为[37.4−151.9(±28.1)] μm× [4.3−22.9(±4.1)] μm，喙长；TB-1129为小孢子种，分生孢子灰褐色，大小为[18.6−42.6(±9.3)] μm× [6.1−15.3(±2.3)] μm，喙短。毒性测定表明TA-0410为唯一致病种，TB-1129不能直接侵染引起马铃薯早疫病，但A. alternata在有伤接种条件下能产生并扩大病斑。两株菌测序分析发现TA-0410基因组大小为32.26 Mb，contig N50为1 158 607 bp，含177个特有基因，TB-1129基因组大小为33.30 Mb，scaffold N50为2 338 721 bp，含600个特有基因。此外，对唯一致病菌TA-0410进行全基因组分泌蛋白特征RxLx[EDQ]挖掘，共得到12个候选分泌蛋白，同源注释均为假定蛋白。结构域分析发现2个分泌蛋白ASR_2859和ASR_19579中分别包含和致病相关的BID_1和UBA结构域。
【结论】A. solani和A. alternata均能引起马铃薯早疫病，A. alternata仅在有伤条件下侵染；两个菌株侵染和病斑扩展阶段的表型主要由孢子活力及生物毒性相关蛋白控制。
图1 TA-0410和TB-1129培养形态与分生孢子形态 A：TA-0410正面和背面培养形态. B：TA-0410分生孢子形态. C：TB-1129正面和背面培养形态. D：TB-1129分生孢子形态
Figure 1 Culture and conidial morphology of TA-0410 and TB-1129. A: The front and rear culture morphology of TA-0410. B: The conidia morphology of TA-0410. C: The front and rear culture morphology of TB-1129. D: The conidia morphology of TB-1129.
图2 毒性测定症状 A：Desiree接种叶片症状. B：合作88接种叶片症状. C：合作88叶片有伤接种TB-1129 96 h症状. D：Desiree接种各组处理下病程发展曲线下面积. E：合作88接种各组处理下病程发展曲线下面积. 不同小写字母表示在P<0.05水平上的显著差异
Figure 2 Symptoms of virulence assay. A: The symptom of Desiree inoculated leaves. B: The symptom of Cooperation-88 inoculated leaves. C: Cooperation-88 leaves with wounded inoculum TB-1129 96 h symptoms. D: The area under the disease development curve for each treatment group of Desiree inoculation. E: The area under the disease development curve for each treatment group of Cooperation-88 inoculation. Different lowercase letters indicate significant difference at the P<0.05 level.
图3 12个候选分泌蛋白含RxLx[EDQ] motif的氨基酸序列比对
Figure 3 Amino acid sequence with RxLx[EDQ] motif alignment among 12 candidate secreted proteins.
图4 12个候选分泌蛋白功能富集分析
Figure 4 Functional enrichment of 12 secreted proteins.
图5 TA-0410 (A)和TB-1129 (B)差异基因功能富集
Figure 5 Functional enrichment of TA-0410 (A) and TB-1129 (B) unique genes.
设计制作：赵彬涵
——期刊新媒体部出品
点击“阅读原文”获取全文