甲霜灵诱导大豆疫霉菌适应性变异分子机理及检测技术尚无人研究。本研究以大豆疫霉菌Ps411菌丝体为研究材料,通过甲霜灵的驯化、直接诱变和化学诱变等方法获取不同抗药性的突变体;利用AFLP技术构建诱变前和诱变后突变菌株DNA指纹图谱,并比较不同引物扩增的指纹图谱,从中筛选出与抗药性相关的特异性片段;将特异性相关DNA片段制备成DNA检测芯片;利用芯片技术分析特异性条带在诱变菌株单卵孢后代中感、抗个体(F1和F2)的遗传稳定性;进一步将遗传稳定特异性片段转化成操作简单、表达稳定的SCAR标记,建立大豆疫霉菌抗甲霜灵监测体系,为制定甲霜灵防治大豆疫霉菌根腐病的科学使用方法和降低甲霜灵应用风险提供技术支持。也为其他病原菌抗药性产生机理的研究提供方法和借鉴,对科学使用杀菌剂,延长杀菌剂使用年限、降低杀菌剂用量、减少环境污染、保证农产品的健康安全生产具有重要的理论和实际意义
Phytophthora sojae;metalaxyl;drug resistance;variation mechanism;different expression
大豆疫霉根腐病是由大豆疫霉(Phytophthora sojae)引起的具有毁灭性危害的大豆病害,该病危害严重,造成明显减产,给大豆生产带来重大损失。甲霜灵(metalaxyl)等苯酰胺类杀菌剂对卵菌病害有特效的防治作用,但随着这类杀菌剂长期大量的单一使用,卵菌抗药性问题日益严重。研究病原菌对杀菌剂产生抗药性的原因以及抗性机制,对有效防止或延缓病原菌对杀菌剂抗药性的产生具有重要意义。本研究从野生大豆疫霉菌出发,采用药剂驯化的方法获得大豆疫霉菌抗甲霜灵菌株,在此基础上利用AFLP及RNA-Seq测序技术,分析其可能的抗药机制。研究结果表明,采用药剂驯化的方法可以获得抗甲霜灵的大豆疫霉菌株,其抗药性可在菌丝阶段稳定遗传,且抗药菌株的抗药性保持对甲霜灵没有依赖性。与野生亲本相比,其生物特性除在游动孢子囊和卵孢子产量上有所差异外,其余特征与野生亲本没有显著变化。AFLP分析共获得1087条条带,其中328条具有多态性,多态性百分比为30.17%,遗传相似系数82%,序列比对发现抗药菌株和野生亲本之间存在不同单碱基,这种变异可能与菌株抗性的形成有关。进一步的转录组分析表明,抗药菌株可能存在特异的基因突变,或某些基因的表达只受甲霜灵胁迫的诱导。差异表达基因的GO和KEGG富集分析发现,抗药菌株在抗性反应、翻译过程、核糖体生物合成、核糖体、核糖体结构等方面表现富集,表现出明显的药剂靶向直接响应。此外,在蛋白质翻译、氧化还原、胞外环境、能量代谢等方面,抗药菌株也发生了一定程度的变异,表明抗药菌株在其他方面也表现出了对甲霜灵胁迫的全面适应。以上研究结果将为深入解析大豆疫霉抗甲霜灵的分子机理奠定基础,为大豆疫霉根腐病可持续控制策略的制定提供理论依据。