基于营养亲和群与Foc-SIX基因的中国香蕉枯萎病菌的遗传分化研究

Banana fusarial wilt is a global destroyed soil borne disease that damaged banana seriously in China in recent years and there is no effective measure to control this disease at present. The pathogen of this disease is Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc). There are 4 races and 23 vegetative compatibility groups (VCGs) of Foc in the world. But the situation of VCGs in China is still unclearly because the disease was discovered and investigated very late. Besides, the knowledge of the genetic diversity was known very few in China especially in the mainland. And then the genetic resistant breeding was limited very seriously. SIX gene, a newly discovered gene that exist widely in Foc, is highly correlated with pathogenicity. In this project, the isolates of Foc will be collected from all of the banana produced regions in South China. And their vegetative compatibility will be tested by the international VCG tester. Furthermore, their genetic diversity will be analysised by using SIX genes. The relationship among different physiological races, vegetative compatibility and SIX marker gene groups will also be analysised. This program aims to investigate the genetic diversity and genetic differentiation rules of the Foc in China. It also provides new evidence for redefining the physiologic races and small lower taxonomic levels of Foc.

香蕉枯萎病是世界性分布的毁灭性土传病害，其病原为尖孢镰刀菌古巴专化型（Foc），目前尚无有效防治措施。该菌具有丰富的遗传变异，在全球范围内，已演变出4个生理小种，23个营养亲合群（VCG）。由于标准菌株的缺乏，我国香蕉枯萎病菌VCG的种类和分布至今尚不明确，严重制约了对该菌遗传分化规律的深入研究及抗病品种选育。本研究拟从我国各香蕉产区广泛收集病原菌，借助国际通用VCG标准菌株进行营养亲合群的系统测定，建立中国Foc的VCG信息资源库。同时结合与致病性高度相关的Secreted In Xylem（SIX）蛋白基因的遗传分化研究，解析不同致病性生理小种、营养亲合群和Foc-SIX基因标记类群之间的关系。本研究将成为世界香蕉枯萎病菌多样性信息和资源的有益补充，并为抗病育种及Foc生理小种及其下分类阶元的重新界定提供新的证据，具有重要的理论与实践价值。

香蕉是我国南亚热带地区的特色农作物，近年来由于枯萎病的危害而大面积绝收，目前尚无防治香蕉枯萎病的有效措施。病原菌不断变异产生新的致病生理小种，是导致主栽香蕉品种抗性丧失的根本原因。为了明确中国香蕉枯萎病菌的遗传多样性，并为下一步深入解析其致病机制奠定基础，设立了本项目。项目实施四年来，在全国香蕉主产区的37个市，87个县（区），203个乡镇系统采集香蕉枯萎病样品，分离保存香蕉枯萎病菌423株，建立了全面系统的中国香蕉枯萎病菌菌种资源库。借助香蕉枯萎病菌国际标准VCG菌株测试，明确了我国存在的香蕉枯萎病菌VCG类群为11个。并完成了所有菌株的致病性测定，发现中国的广东、广西、福建、海南4个省份均存在亚热带4号生理小种。VCG的测试结果显示，中国香蕉枯萎病菌具有丰富的遗传多样性，VCG类群在不同地区的分布各异，其中广东、广西的VCG类群最为丰富，云南省香蕉枯萎病菌VCG类群最贫乏。SIX基因家族的不同基因在不同类群中的出现率不同，总体出现率在5.4%-59.2%之间。根据营养亲和群测试和全基因组SNP分析的结果，初步判断广东省应是香蕉枯萎病4号生理小种在中国大陆的传播中心，云南省是4号生理小种最后抵达的地区。同等接种条件下，热带4号生理小种和亚热带4号生理小种，均有强致病力菌株，因此依据致病力区分二者的方法有待商榷。依托该项目共在国内外学术期刊发表论文7篇，其中SCI收录论文1篇，中文核心期刊论文5篇；获得授权专利2项，制定颁布地方标准1项。以上研究结果可为下一步香蕉枯萎病致病机制的深入解析提供资源，并为香蕉抗病育种和抗耐品种的合理布局提供参考。