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辣椒炭疽病3病原核糖体基因ITS区的序列测定及分析

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西1234 南农业学报 2007年20卷6期 Vo1.20 Nn 6 Southwest China Journal of Agricultural Sciences 文章编号:1001—4829(2007)06—1234—03 辣椒炭疽病3病原核糖体基因 ITS区的序列测定及分析 马荣群,黄粤,宋正旭,李梅,岳文辉 (青岛市农业科学研究院,山东青岛266100) 摘要:辣椒炭擅病(pepper allthl'acnose)是辣椒生产中的主要病害之一。利用真菌核糖体内转录间隔区(internal transcribed spac. er。ITS)序列通用引物对辣椒炭疽病3病原进行扩增,分别获得其rDNA—ITS序列,序列分析结果表明,病菌的5.8S rDNA序列高度 保守,而ITS区的可变性则相对较高。其中ITS1区的差异大于ITS2区的差异,说明ITS1区的变异较丰富,可考虑将该区域作为病 原鉴定的PCR检测特异引物的靶序列,为今后各病菌的特异性分子鉴定提供可靠的靶标。 关键词:辣椒炭疽病;核糖体基因;ITS;序列分析 中圈分类号:s436.418.1 1 文献标识码:A Analysis on sequence of ribosomal DNA-ITS of the pathogen for pepper anthracnose MA Rong—qun,HUANG Yue,SONG Zheng—XU,LI Mei,YUE Wen—hui (Qingdao Academy of Agricultural Sciences,Shandong Qingdao 266100,China) Abstract:Pepper anthracnose was one of the main diseases of pepper production.Three fungi pathogens of pepper anthracnose Was ampliifed by polymerase chain reaction(PCR)utilizingthe universal primers ofinternaltranscribed spacer(ITS)in ribosomal DNA(rDNA)and rD— NA—ITS Was obtianed.Sequence analysis indicatde that the sequence of 5.8S rDNA in three pathogens was highly conserved but the ITS re- glonWas not 80,andthe diference ofITS1 regionwas biggerthanthat ofITS2,SO1TS1 region variationWas very abundantand could be used as target sequence for the detection of special primers by PCR in identiifcation of pathogen and provided reliable target for sepc ̄c molecular diagnosis of pepper anthracnose. 1【ey words:pepper anthracnose;internal transcribed spacer(ITS);sequence anlysis 随着种植业结构的调整,蔬菜种植面积逐年扩 PCR技术及相关分子标记技术的应用加快了这一 大,辣椒作为主要蔬菜作物之一被广泛栽培。但是 学科的发展。利用病原菌核糖体内转录间隔区(in— 辣椒炭疽病(pepper anthracnose)是辣椒生产上常见 ternal transcribed spacer,ITS)基因序列进行病原菌 的一种病害,分布广,危害严重,可引起辣椒落叶、烂 鉴定、分类、检测和病害诊断,已受到越来越多的重 果、幼苗死亡,给辣椒生产造成很大的威胁,严重影 视 J。本研究利用真菌核糖体内转录间隔区( 响其产量和品质。 ITS)序列通用引物对辣椒炭疽病3病原进行扩增, 在国内,引起辣椒炭疽病的病原主要有3种,根 通过序列比较分析,找出差异,为今后各病菌的快速 据其症状表现可分为黑色炭疽菌(Colletotrichum ni— 特异性分子鉴定提供可靠的靶标。 grlzm)、红色炭疽菌(Gloeosporium piperatum)和黑点 炭疽菌(Vermicularia capsici)¨J。近年来,随着分子 1材料与方法 t 生物学技术在植物病理学中的广泛应用,特别是 1.1菌种的分离 2005年9月于青岛市农科院辣椒试验田取炭 收稿日期:2oo7—04—24 疽病症状典型的病果,经PDA培养基分离纯化,并 基金项目:青岛市自然科学基金(05—1-JC-91) 作者简介:马荣群(1975一),女,硕士,助研,现从事蔬菜病害研 在显微镜下确定分离得到的纯培养与组织切片得到 究,t为通讯作者。 的病原菌在形态上一致,经柯赫氏法则确认后用于 如下试验 J。 维普资讯 http://www.cqvip.com 6期 马荣群等:辣椒炭疽病3病原核糖体基因ITS区的序列测定及分析 l 2 3 4 5 6 1。2黑色炭疽菌菌丝体DNA;3,4红色炭疽菌菌丝体DNA;5,6黑 点炭疽菌菌丝体DNA 1,2 DNAfrom Colletotrichum nigrum;3,4 DNAfrom Gloeosporiumpi- peratum;5,6 DNAfrom Vermicularia capsici. 图1辣椒炭疽病3病原菌株基因组DNA的电泳图谱 Fig.1 Agaro ̄gel electrophoresis of Genomic DNA 1.2菌株的培养 将直径为5 ln/n的菌丝块接种于查氏液体培养 基中,27℃,170 r/min振荡培养3至5 d,收集菌丝 体备用。 1.3 DNA的提取 取0.1 g菌丝体用液氮研磨呈细粉状,加入600 l提取液(含50 mmoL/L Tris—C1,150 mmol/L NaC1, 100 mmol/L EDTA),然后转入1.5 mL离心管中;迅 速混匀,加入30 l的20%的SDS,缓慢混匀,37℃ 水浴1 h;加入90 l 5 M的NaC1,缓慢而充分的混 匀;加入80 l的CTAB/NaC1(10%)混匀,然后65 ℃水浴10—20 min;加入等体积的酚:氯仿:异戊醇 (25:24:1)混匀,10℃,10 000 g离心i0 min;取上 清液,加入1/10体积3M NaAc(pH5.2)和0.6倍 体积的冷异丙醇,一20℃下静置30 min,4℃下10, 000 g离心10 min,沉淀用70%冷乙醇漂洗两次。 真空干燥后,溶于100 txl的TE缓冲液中(10 mmoL/ L Tris。C1,pH8.O,1 mmol/L EDTA)一20℃保存备 用。 1.4核糖体DNA ITS区的PCR扩增 IST区域PCR扩增通用引物分别为 J:ITS1: TCC GTA GGT GAA CCT GCG G,ITS4:TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC。PCR反应体系为PCR扩增 反应体系(25 1)如下:2 txl dNTP Mixture(每种成分 均为2.5 mmol/L),IST1(10 mmol/L)和ITS4(10 mmol/L)各0.5 txl,2.5 txl的10×Taq reaction buff- er,0.5 txl Taq DNApolymerase(2.5 U/ 1),模板 DNA为2 txl(含5 ng DNA),17 l灭菌双蒸水。 PCR循环设置如下:94℃变性5 min;94℃变性40 S,56℃退火40 S,72℃延伸1min,共设35个循环; 最后72℃延伸10 min。所用试剂及引物购自上海 生工生物工程有限公司。扩增反应在 C2o0热循 环仪上进行,PCR产物在1.5%琼脂糖凝胶1× TAE缓冲液中电泳分析,EB染色后用凝胶成像系 统分析。 500bp 750bp 1 DNA Marker;2,3,4分别为3菌株的PCR产物 1 DNA M ̄ker;2,3,4 PCR products for rDNA ITS of three strains 图2辣椒炭疽病3菌株rDNA ITS片段PCR扩增产物 琼脂糖电泳分析 Fig.2 Agarose gel electrophoresis of PCR products for rDNA ITS from three strains of pepper anthracnose 1.5 PCR产物的回收、克隆和测序 PCR产物经凝胶回收、纯化后与pMD18T载体 连接后转化大肠杆菌JM 109,经菌落PCR鉴定后, 挑选阳性克隆送上海生工公司测序。 2结果与分析 2.1基因组DNA的提取 从辣椒炭疽病3病原菌株中提取的基因组 DNA经琼脂糖凝胶电泳检测,结果如图1,泳道1、 3、6条带亮度和清晰度较好,说明提取的DNA量、 纯度和完整性较好,适于进一步的研究。 2.2辣椒炭疽菌3病原核糖体DNA IST区的PCR 扩增 利用通用引物IST1/ITS4对辣椒炭疽病3病原 的DNA模板进行PCR扩增,由PCR产物(图2.) 可以看出,3病原的rDNA。IST片段均为在500 bp和 750 bp之间的一条特异性扩增条带,与预期目的片 段长度基本一致。 2.3辣椒炭疽病3病原rDNA IST区序列分析 将3病原的序列分别在GenBank中注册,序列 号分别为EF468496、EF488817和EF501982。根据 测序结果,用DNAMAN软件将分离所得菌株的核糖 体DNA IST序列进行比较,结果如图3所示(图中 空格示差异碱基, 示相同碱基),经分析发现,3菌 株核糖体DNA IST序列的实际长度分别为585,574 580 bp,长度没有明显差异。其中辣椒黑色炭疽菌 与红色炭疽菌菌株在该区域的序列同源性为88.62 %,黑色炭疽与黑点炭疽的序列同源性为91.39%, 红色炭疽与黑点炭疽的同源性为88.14%;病菌的 5.8S rDNA序列高度保守,而IST区的可变性则相 对较高,其中IST1区的差异大于ITS2区的差异,说 明3菌株在IST1区的变异较丰富,可考虑将该区域 作为病原鉴定的PCR检测特异引物的靶序列。 维普资讯 http://www.cqvip.com

1236 西南农业学报 2O卷 ¨q£ TCC盯^5 T ^AC CT C5∞L5 5^TC^TTl^ ̄TGAGmCC 5CTC^TC^AC CCTTr盯 ^A ”q, TCC盯A ̄GTG^^C CT矾5W 5 5ATCATTA CrW rrrAC TCT两 两两C CCTTr四 ^^ ttttttttttttttt£t^ttttttttttttttttttt ttttt t^^ttt^t^^ttt 1±0 ql C盯^C CT--^^C C盯T TrC55 CB AGB 5^A5CCTCTC^C5 CTCCC CTCCC 55 Hq2 C^TAC CTT-AACTGTT5CTTC 5C5 盯^5 C5TC CCCTA^^^A5融C订C…TCCC 55 j q CAT^C CT^T^^CT竹T TT CC5CG 疆A5G订CTCC T……融C CCT….CCC 55 t ttttt ttt ttttt±tttttttt ttt t ^ t t 囊^ttt 工 O ql C5C C 5CC CC C^C C^C55 55^C5B 5C5CC CBC C5融 -A^CC ACTCTATr.强C^C q£ CCCT・-CTCC C明 C-C5C GGGTG C‘CGCC CCC C5融5驰邛 CC CTCTG^Tm^C ¨q2 CCTC・-CC BC CCC CBGBC BB盯C 岳-CBCC CCC CB融G驰n CC CTCTG m^C t t ^t ^ ^ tt t±^t^tt^★^^t^t^^ ^^^^^t^ tt^ t^ t^ 卜s.毒3 2哇0 0ql 强C汀CTCTTCT岳^ T55 C^C^ABC T^觚T^A^ACTrTTl^^C^AC岳5^TCTCTr 明 ”q2 强C订TrcTTCT ^6T融C^C^A C T^^TC^A^ACTr _A^C^ C G ^TCTCTr 5T ”q 3 强C ̄TTTCTTCT ^5TB5r^C^A TAAT£^A^ACTrTTAAC^ 5^TCTCTr 盯 囊tttt t囊囊^^tttt囊t tt囊囊tltt^囊囊tt tt^tt囊ttttt囊囊囊ttt^囊囊囊囊ttttt 奎O 0 cq1 TCT5 £ATCGAT ̄AA强^C5亡^5CGA ̄TGC T^A盯触T盯融^TT A皓^TT亡^盯 q£ TCTB CATCGATBAA CBC^G CG T C她T^^盯 T汀融 GCA融^ TC^们 q2 TCT5 C^TCGATG ̄. C5亡^5C5 T5 C她T^^们  ̄.TGT融^.rr ^融^TTC^们 ttt^^t^^±^^t^^±tt^ttt±^^^±tttt±±tt^ttt±t^tttttt±^^ttt±tttttt 26 0 cq1 TC^TC融^TCTrT融^C ^C鱼TT CGCTC CAGC^TrCT5 6鱼 CAT5C CT Tr 0q£ TC^TC融^TCTrT融^C BC^C^TT C CCC C^GC^TTCTB GG5C^T CT TT ¨q2 TC^TC融 CTTT融^C GC^C^TT C CCC 5C C^ C^TrCT55CB5 C^T5C CTB"IT tttt^^t±tttttt^£t±ttt^^tttttt^^ 毒t±ttttttttttttt ^ttt^tttttt 卜-IT32 壬£0 cq1 C融BC汀C^T1.rC^ACCCTC^A—C^CC5CTT55融TrrT55B5CC CC^C 5CC强C订55 cq2 C融5C汀C^TTrC融CCCTC^A5CTCT5CTT —T订TGGGG CTCT^C5明 强C盯^5 j cq, C她BC订C^TTTCAACCCTC^ 5CTCT5CTTB5-一T们 T GG.GCC CTACAGCT融T田^5 ttttttttttttt t囊ttttt^ t t tttt囊t t t囊t^ttt t tt t tt ^t 囊 t8 0 j cql C CT ^5Br^盯G C BB^CC CTCCC GA CT CCTTT BT^阻lAAC-TA^T盯CTC j eq2 C CT A55r^盯 C 55^CC CTCTC A CTCCTTr BT^们.A^C mC盯CTC q GCC CTC^ A5阻l^CTG C 55^CC CTCCC C^5C CTCCTTC C5TAm^Crrr^C四CTC tt±tt ttttttttttt^±^^^t^^± tttt★^±ttt±^^ttttttt^■ t t^^tt 卜-2 s: s哇0 cq1 5C^£T55BAT C C5融GGGA ̄TCTT CC5Tr CC CCC^ CTTTlACA5盯T ^CCTC cq2 ^TT55BATTC5强GGGA ̄TCTA暑CC TA 垴CC CCC^ T TACTA-点5盯T AcCTC ¨q2 5C^CTGGV, CC GAG 5^CTCTT CCGTA^^毛CC CCCAATTTTC CA^一A5GTT ACCTC 囊囊t tt^囊囊t ^t^t囊tl^^t^t ^囊^^t t囊 t^tttt囊 tt t tl囊tttt^≈囊囊 SgO cql 岳5^TC^5BT鱼B融^T占CC C岳CT 弘CTr^ABC^T^TC^ 弘 C引皓B她 cq£ G融TC^5 T^ 融^lTACC CGCT ^ CTr^A 鱼T^TCA^T鱼^ C 她 j cq2 5她TCA5 TA 融ATACC C5CT5A CTr^A C鱼T^TCA^TA^BC5融B她 囊ttt^tt囊tt^^^tt囊^ttt^^tttttt^^ttt±^ttt囊ttttttttt囊^ 图3辣椒炭疽病3病原ITS区序列比较 Fig.3 Sequenee eomparision of ITS among the three pathogem 3讨论 断技术很有帮助,对该病害的预测预报及防治都具 有一定的实际意义。 相对于植物病原菌传统的生物学检测鉴定方 参考文献: 法,以PCR为基础的分子检测技术具有特异性强, [1]巩振辉,王鸣,周新民,等.辣椒炭疽病病原菌及致病力差异 灵敏度高,可重复性强,受外界因素影响较小等特 [J].北方园艺,1992(1):4—6. 点。菌核糖体DNA(rDNA)相当保守,但其ITS进 [2]JohansonA,TumerH C,McKay G J,et a1.A PCR-based method to distinguish fu,si of the rice sheath-blig}l£complex,Rh/zocton/a so/a一 化相对较快。在同一属内因菌种不同而出现变异, ,R.0 ,兄oryzae-sat/vae[J].FEMSM icmbiology Letters,1998, 种间也存在一定的变异,种内差异较小。由于rDNA 162(2):289—294. 多拷贝,较易于PCR扩增,同时包含保守与变异序 [3]Nicholson P,Parry D W.Development and u8e of a PCR assay to de- 列,易于根据保守序列中的变异位点设计特异性引 tect融 蝴 h,t|le cause 0f 8haIp eye叩0t in wheat[J]. 物【6】。杨佩文、肖长坤等分别根据rDNA-ITS区域 P】ant Palh0l0 ,l996,45(5):872—883. [4]方中达著.植病研究方法(第三版)[M].北京:中国农业出版社, 的差异建立了大白菜根肿病菌和白菜种传黑斑病菌 l998. 的分子检测方法 。 [5]wHrrE.PcR pmtoc0l8[M].AcadetIIic pr嘲,1990. 辣椒炭疽病(pepper anthracnose)是辣椒生产中 [6]Bnln8T D,white T J,Tay0r Jw.Fungalm0lecul8rsystem atic8[J]. 的主要病害之一,本研究对危害我国辣椒生产的炭 Annu8l R ew 0f Ec0l0 aIId Systematic8,l99l,22:525—564. [7]杨佩文,李家瑞,杨勤忠,等.根肿病菌核糖体基因n 区段的克 疽病菌的核糖体基因ITS区域进行了研究,分析了 隆测序及其在检测中的应用[J].云南农业大学学报,20o3,l8 辣椒黑色炭疽、黑点炭疽和红色炭疽这3种病原的 (3):228一.233. ITS区的碱基序列,并进行了同源性比较。结果发 [8]肖长坤,郑建秋,李健强,等.白菜种传黑斑病菌rDNA n 区序 现,ITS1区可作为合成PCR检测特异性引物的理想 列分析[J]菌物学报,2o05,24(3):4l4—421. 靶序列,该结果对建立辣椒炭疽病菌的分子检测诊 (责任编辑李洁) 

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