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题名青藏高原蕨麻的分子谱系地理学研究
被引量：1
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作者
白世俊
李军乔
刘欣
吕博文
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机构
青海民族大学生态环境与资源学院
青海省特色经济植物高值化利用重点实验室
青海民族大学青藏高原蕨麻产业研究院
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出处
《草业学报》
CSCD
北大核心
2024年第11期84-105,共22页
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基金
青海省重点研发与转化计划-蕨麻种质资源保存及品种提纯复壮关键技术研究与示范(2022-NK-120)
青海省创新平台建设专项-青藏高原种质资源研究与利用实验室(2022-ZJ-Y01)资助。
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文摘
青藏高原的隆升以及第四纪冰期气候的循环波动,对于青藏高原及其周边地区动植物的分布和遗传结构具有很大的影响。蕨麻是青藏高原极富营养、药用和生态价值的特有植物资源,蕨麻和鹅绒委陵菜的分类关系及分布在学术界存在争议,分子谱系地理学研究将为蕨麻遗传多样性形成机制及推断该物种迁移演化历史提供依据。以蕨麻为研究对象,对采集的30个居群的810个个体进行了叶绿体trnL-trnF序列和核基因ITS测序,揭示遗传变异在居群内和居群间的分布格局,结合群体遗传学和系统发生学,分析该物种的遗传结构与历史事件之间的关联,揭示物种及物种内不同种群形成现有分布格局的历史原因和演化过程。主要结论有:1)蕨麻具有较高水平的遗传多样性。cpDNA trnL-trnF片段共检测到40种单倍型,16个为共享单倍型,占比40%,24个为居群特有单倍型,占比60%,遗传多样性h=0.7078,单倍型多样性Hd=0.8217,核苷酸多样性π=0.010641,总遗传多样性HT=0.849;nrDNA ITS片段共检测到128种单倍型,共享单倍型42种,占比32.8%,居群特有单倍型86种,占比67.2%,遗传多样性h=0.7633,单倍型多样性Hd=0.8168,核苷酸多样性π=0.003584,总遗传多样性HT=0.844。2)居群内的遗传多样性大于居群间的遗传多样性。序列分析结果为居群内和居群间的遗传多样性都很高(cpDNA trnL-trnF:HT=0.849,居群内平均遗传多样性HS=0.640;nrDNA ITS序列:HT=0.844,HS=0.763,HT均大于HS)。蕨麻居群分为3个组:青海高原组、横断山脉组和藏南谷地组。蕨麻的遗传变异主要来源于居群内部。3)蕨麻种群具有明显的谱系地理结构。cpDNA trnL-trnF序列和nrDNA ITS遗传多态性分析及地理分布模式检验,cpDNA trnL-trnF序列:遗传分化系数G_(ST)=0.246,N_(ST)=0.417,nrDNA ITS序列:G_(ST)=0.096,N_(ST)=0.522,N_(ST)均显著大于G_(ST)(P<0.001),表明蕨麻所有居群单倍型存在显著的谱系地理结构,两种方法的结果高度一致。分子变异分析(AMOVA)表明,大部分遗传变异(59.69%)存在于居群内部,居群间分化水平很高(F_(ST)=0.40313)。4)共享单倍型和特有单倍型均由古老单倍型衍生而来。cpDNA trnL-trnF和nrDNA序列中央连接网状图呈以共享单倍型M4和H9位于中心,M_(1)、M_(3)和H_(2)、H_(10)、H_(11)、H_(12)位于主干位置的星状结构,其余共享单倍型和特有单倍型均由这些古老单倍型衍生而来,两者结果一致。5)蕨麻种群大小和范围发生过大规模扩张。利用cpDNA trnL-trnF和nrDNA序列进行歧点分析,前者歧点分布呈单峰曲线,表明近期群体大小和范围有大规模扩张发生;后者的歧点分布呈双峰曲线,反映基因谱系的高度复杂性,但Tajima’s D,Fu and Li’s D和Fu and Li’s F均为负值,且结果显著,且离差平方和(SSD)和扩张评估指数(H_(Rag))的统计检验不显著,表明蕨麻居群近期有扩张的可能。6)蕨麻存在3个冰期避难所,即东喜马拉雅区域、青藏高原东南边缘及横断山脉区域。
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关键词
蕨麻
叶绿体trnL-trnF序列
核基因ITS
青藏高原
分子谱系地理学
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Keywords
Potentilla anserina
chloroplast trnL-trnF fragment
nuclear gene ITS
Qinghai-Tibet Plateau
phylogeography
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分类号
S567.239
[农业科学—中草药栽培]
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题名蕨麻根腐病病原真菌的细胞壁降解酶活性研究
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作者
吕博文
李军乔
王鑫慈
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机构
青海民族大学生态环境与资源学院/青海省特色经济植物高值化利用重点实验室/青海民族大学青藏高原蕨麻产业研究院
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出处
《西南农业学报》
北大核心
2025年第8期1683-1693,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(U23A20152)。
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文摘
【目的】蕨麻(Potentilla anserina L.)为青藏高原特有的药食两用珍稀植物资源,在人工种植中受到根腐病的严重威胁。根腐病通过块根自然孔隙和机械伤口侵入,优先定殖于韧皮部薄壁细胞并引发细胞质壁分离、内含物降解等病理反应,故进行蕨麻根腐病菌产生细胞壁降解酶活性的研究。【方法】以致病力最强的锐顶镰刀菌(Fusarium cuminatum)与燕麦镰刀菌(F.avenaceum)为试验菌种,对其体外产细胞壁降解酶特性、不同侵染时间对其体内产细胞壁降解酶活性的影响及侵染后的蕨麻块根进行电镜观察,深入解析根腐病侵染蕨麻中的代谢调控网络。【结果】(1)锐顶镰刀菌和燕麦镰刀菌在活体中均能产生羧甲基纤维素酶(Carboxymethyl cellulase)、β-葡萄糖苷酶(β-glucosidase)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(Pectino methyl galacturonate)以及多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase);(2)在离体条件下,纤维素与果胶混合培养液诱导效果最好,纤维素培养基次之,菌株DLZ-4产酶能力最强;(3)DLZ-4侵染块根后第6天达到第1个峰值,与显症时间吻合,随着侵染时间增加,第8天时,PMG、PG和β-葡萄糖苷酶活性均达到最大峰值。DLZ-R3侵染后,β-葡萄糖苷酶和Cx活性较高,并于第8天达到峰值,在侵染蕨麻的过程中起到重要作用,其次为PMG,而PG作用较小。【结论】2种致病真菌具有纤维素酶、果胶酶酶活性,细胞壁降解酶是蕨麻根腐病菌的重要致病因子。侵染蕨麻块根后,Cx酶首先破坏蕨麻周皮,于接种第6天达到峰值,后期4种细胞壁降解酶共同作用,使胞壁分解变薄,逐渐裸露出原生质膜包被的一个原生质团,并将细胞壁分解、破碎,细胞严重空泡化,其中DLZ-4(F.avenaceum)产生的纤维素酶降解能力最强。
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关键词
蕨麻
根腐病
致病真菌
细胞壁降解酶
超微结构
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Keywords
Potentlla anserina L
Root rot
Pathogenic fungi
Cell wall degrading enzymes
Ultrastructure
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分类号
S432.1
[农业科学—植物病理学]
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题名蕨麻响应根腐病致病真菌侵染的转录组分析
- 3
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作者
吕博文
李军乔
李晨芹
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机构
青海民族大学生态环境与资源学院
青海省特色经济植物高值化利用重点实验室
青海民族大学青藏高原蕨麻产业研究院
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出处
《西南农业学报》
北大核心
2025年第6期1237-1255,共19页
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基金
国家自然科学基金项目(U23A20152)。
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文摘
【目的】明确蕨麻与病原菌互作机制、差异代谢通路和寄主植物病程相关的关键基因筛选等,为蕨麻根腐病防治提供理论依据。【方法】以前期分离筛选出的蕨麻致病真菌代表菌株对健康蕨麻进行侵染,利用转录组学对其侵染及互作进行分析。【结果】从燕麦镰刀菌侵染蕨麻根系中筛选获得14737个蕨麻响应镰刀菌根腐病致病性侵染的差异基因,其中12547个上调表达,2190个下调表达。差异基因功能富集分析表明,蕨麻感病株与健康株间存在明显差异,GO富集结果显示上调基因主要富集在DNA模板转录、水解酶活性和DASH综合体,下调基因主要富集在基于维管运动、水解O-糖基化合物的水解酶活性和外质体;KEGG富集结果显示所有差异基因主要集中于代谢和遗传信息处理这两类分支。对差异表达关键基因进行筛选可知,与诸如细胞壁加固与降解、抗氧化胁迫、抗病信号转导、毒素产生、植物激素信号转导等重要功能相关的关键基因均出现差异表达,且表达模式不一。利用qRT-PCR技术对筛选出的10个关键差异表达基因进行验证,其基因表达量及趋势与转录组测序结果一致。【结论】蕨麻响应根腐病致病真菌侵染的主要途径可能为:受到燕麦镰刀菌侵染的蕨麻块根内萜类次生代谢加强;诱导水杨酸等防御激素的表达如植保素、过氧化物酶类、萜类化合物等次生代谢产物被诱导;可能存在真菌被植物模式识别受体(PRR)感知而触发植物免疫应答。
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关键词
蕨麻
根腐病
侵染
转录组学
发病机理
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Keywords
Potentlla anserina L.
Root rot
Infect
Transcriptome analysis
Pathogenesis
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分类号
S682.11
[农业科学—观赏园艺]
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