苹果轮纹病菌实时荧光定量PCR检测体系的建立及应用

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苹果轮纹病是中国渤海湾苹果产区普遍发生且危害严重的一种真菌病害,近年来,该病在黄土高原苹果产区也开始发生,并有不断加重的趋势。苹果轮纹病由葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)引起。为了进一步明确病害的发生规律,为病害的防控提供科学依据,本研究基于实时荧光定量PCR的方法,建立了苹果轮纹病菌快速检测体系,并应用该检测体系对苹果砧木八棱海棠的种子、幼苗以及苹果接穗中的苹果轮纹病菌进行了定量检测。主要研究结果如下:
  1.苹果轮纹病菌实时荧光定量PCR检测体系的建立。以EF-1α基因作为靶标基因,设计了引物BE-F1和BE-R1,通过特异性检测发现,该引物可以特异和排他性地扩增苹果轮纹病菌。具体的反应体系:荧光染料Mix10μL,上下游引物BE-F1和BE-R1各0.5μL,模板DNA1μL,最后加入ddH2O至总反应20μL;通过优化反应程序,获得了最佳退火温度为58℃,灵敏性检测表明,使用纯培养菌株检测的最低阈值为2.52pgμL,以EF-1α基因构建克隆载体,将载体进行10倍梯度稀释后进行Real-time PCR检测,以Ct值和DNA浓度的对数值做回归方程,标准曲线的方程为y=-3.24X+48.11。
  2.苹果砧木八棱海棠的种子带菌情况检测。分别对河北张家口、四川成都、江苏宿迁和浙江杭州4个地区的海棠种子,利用建立的q PCR进行定量检测。结果表明,四个地区海棠种子的带菌率分别为:36.67%、46.67%、52.50%和33.33%,平均带菌量分别为3.98×102copies/粒、5.37×103copies/粒、2.34×103copies/粒和5.01×103copies/粒。将四地海棠种子均匀混合,取种子分为种皮和种胚两部分,经检测种皮和种胚的平均带菌率分别为42.09%和21.11%,种皮的带菌率显著高于种胚。种皮和种胚平均带菌量分别为2.04×103copies/粒和2.00×103copies/粒,二者之间没有显著性差异。
  3.海棠苗带菌率和带菌量的检测。以张家口的海棠种子为试材,待种子萌发长出幼苗后,在2叶期、6叶期未检测到轮纹菌,而在8叶期、12叶期、16叶期的叶片中均检测到轮纹病菌,其平均带菌率分别为19.17%、36.67%和42.50%,平均带菌量分别为4.79×103copies/粒、1.95×104copies/粒和2.51×104copies/粒。
  4.对河北顺平县一个果园的检测表明,苹果主干普遍带菌,病树和健康树主干的带菌率和带菌量具有差异性,带菌率分别为100%、25%,带菌量分别为2.18×104copies/粒、2.63×103copies/粒。病树和健树上、中、下不同部位的枝条带菌率和带菌量都有一定差异。病树主干的带菌率和带菌量显著高于枝条。
  5.对山东栖霞市两个果园的检测表明,1年生枝条各部位普遍带菌,病树的平均检出率明显高于健树,其中病树的韧皮部检出率显著高于木质部和芽,为58.33%,健康树的韧皮部检出率显著高于木质部,为26.39%,芽的检出率位于木质部和韧皮部之间,为23.61%;从带菌量方面来看,病树的平均带菌量略高于健康树,其中病树和健康树中芽的带菌量都显著高于木质部和韧皮部,呈现芽>韧皮部>木质部的规律,发病树和健康树芽的平均带菌量分别为8.51×103copies/g和7.76×103copies/g。
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