松材線蟲繁殖力和致病性的差異形成及其分子基礎(chǔ).pdf

1、松材線蟲作為外來入侵物種，對中國以及世界上很多國家林業(yè)造成了嚴(yán)重的危害，然而其在原產(chǎn)地北美卻沒有造成大面積傷害。松材線蟲入侵進(jìn)入新的環(huán)境，必然會發(fā)生適應(yīng)性進(jìn)化。本論文研究發(fā)現(xiàn):松材線蟲在入侵進(jìn)入中國后，在表型繁殖力和致病性上均顯著性增強;在轉(zhuǎn)錄水平上與美國松材線蟲地理種群對比，中國松材線蟲地理種群超氧化物歧化酶sod-3基因表達(dá)顯著上調(diào)，并且發(fā)現(xiàn)中國地理種群sod-3基因DNA序列比美國地理種群的長(內(nèi)含子位置增長894bp)。在對中國

2、、美國、日本多地種群的sod-3基因電泳時同樣發(fā)現(xiàn)sod3基因內(nèi)含子差異的現(xiàn)象。因此推測松材線蟲在入侵過程中，由于環(huán)境的變化，基因發(fā)生了變異，對轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而對表型進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而有利于入侵。
　　研究結(jié)果如下:
　　1.培育松材線蟲的近交系，為研究外來入侵種松材線蟲的遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)，并發(fā)現(xiàn)中國地理種群繁殖力顯著高于美國地理種群。本實驗選擇了中國浙江舟山松材線蟲種群和美國賓夕法尼亞州松材線蟲種群為研究對象，通過單對繁

3、殖培育了近交系，并比較了近交系培育前后種群繁殖力的差異。實驗結(jié)果:美國賓夕法尼亞州松材線蟲種群近交系培育得到8個株系，中國浙江舟山松材線蟲種群近交系培育得到4個株系，連續(xù)近交對松材線蟲的繁殖力未造成顯著影響。其中，在近交系培育前后，中國浙江舟山松材線蟲種群株系群體繁殖力均優(yōu)于美國賓夕法尼亞州松材線蟲種群。此近交系的培育為進(jìn)一步研究松材線蟲入侵的遺傳機制奠定了基礎(chǔ)。
　　2.對中國和美國地理種群進(jìn)行的野外致病力實驗發(fā)現(xiàn)，中國地理種群

4、的致病力顯著高于美國地理種群，在藥物作用下也表現(xiàn)出致病力的不同。采用美國賓夕法尼亞州松材線蟲種群和中國浙江舟山松材線蟲種群的近交系，分別加以過氧化氫(H2O2)100mM，百草枯(PAR)100mM，抗壞血酸(ASA)200mM三種藥物對野外黑松進(jìn)行致病力實驗，實驗結(jié)果表明中國浙江舟山松材線蟲種群近交系的致病力比美國賓夕法尼亞松材線蟲種群的強，200mM ASA對于松材線蟲的致病力有一定的減弱作用;H2O2對松材線蟲有毒性，其致病性雖有

5、減弱，但是與中國浙江舟山松材線蟲種群對比，美國賓夕法尼亞州松材線蟲種群幾乎喪失了致病力;而在百草枯作用下，松樹均同時死亡，與松材線蟲無相互作用關(guān)系。本實驗說明在H2O2作用下，美國賓夕法尼亞州松材線蟲種群和中國浙江舟山松材線蟲種群的致病力表現(xiàn)出顯著性的差異。
　　3.對中國和美國地理種群松材線蟲進(jìn)行繁殖力，抗性相關(guān)途徑TGF-β信號通路，insulin信號通路和活性氧(ROS)信號通路轉(zhuǎn)錄水平分析，發(fā)現(xiàn)中國和美國地理種群松材線蟲在

6、活性氧信號通路表現(xiàn)出顯著性差異。對美國賓夕法尼亞州松材線蟲種群和中國浙江舟山松材線蟲種群的近交系對TGF-β信號通路基因daf-2、daf-12、daf-16，insulin信號通路基因daf-1、daf-7、daf以及活性氧(ROS)信號通路基因sod-1、sod-3、gpx-1、cat進(jìn)行cDNA實時定量PCR發(fā)現(xiàn)，TGF-β信號通路基因daf-2、daf-12、 daf-16，insulin信號通路基因daf-1、daf-7、da

7、f并沒有顯著性的差異，而對ROS信號通路基因sod-1、sod-3、gpx-1、cat進(jìn)行cDNA實時定量PCR發(fā)現(xiàn)，中國浙江舟山松材線蟲種群的sod-3基因過表達(dá)，然而下游的過氧化氫酶基因（cat基因）反而有所下調(diào)，最終會引起H2O2的積累，有利于其對宿主造成傷害而成功入侵。
　　4.對中國，日本，美國多地理種群的sod-3和cat基因組DNA進(jìn)行電泳分析，發(fā)現(xiàn)中國和日本的地理種群比美國多地理種群的sod-3基因序列長。對代表性