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病原菌具有快速适应性,可以通过无毒基因的变异迅速克服原有的抗病基因进化出新的毒性小种,从而使水稻抗病性丧失。本研究中,我们检测了我国不同省份内AVRPiz-t的分布及变异情况,旨在通过了解其变异特点,为水稻的抗瘟持久性培育和利用提供重要参考。截至目前为止,我们收集了全国各地850多份稻瘟病菌株(其中450份来自福建省),通过活体喷雾接种检测其对抗性品种Pi-zt的致病性。已有的研究结果显示,从1992年到2006年这14年间福建省稻瘟病菌菌株对抗性基因Pi-zt的毒性频率从2.5%上升到了 100%。新的研究数据显示,不同省份的菌株对抗性基因Pi-zt的毒性频率不同。毒性频率从高到低依次为:台湾的86.49%,福建省79.55%,四川省77.27%,广东省51.72%,湖南省38.89%,北京地区25.64%,江西省17.24%,浙江省14.29%,江苏省8.89%,湖北省7.69%,东北地区4.26%。同时通过PCR扩增这些菌株中AVRPiz-t的不同区域片段,其中无毒性菌株的扩增片段大小与无毒对照菌株FJ81278的一致,克隆并测序了部分有毒菌株上AVRPiz-t的基因片段。结果发现,毒性菌株中AVRPiz-t位点的变异主要有四类,具体如下。第一类是北京等大陆地区部分菌株的AVRPiz-t启动子区域(ORF上游462-467bp处)有6个碱基被一段大小为1858 bp的DNA片段置换,这一置换导致了这些菌株中AVRPiz-t无毒功能丧失。该DNA片段与转座子Pot2有84%同源性。第二类是四川省的多数菌株的的AVRPiz-t启动子区域插入了一个反转座子Inago2。第三类是浙江省毒性菌株的AVRPiz-t基因起始密码子上游391bp处插入一个转座子Pot3。第四类是测序的10个台湾有毒菌株均是在AVRPiz-t的ORF起始密码子下游211bp处插入一段长为1858bp,与转座子Pot2有84%同源性的DNA片段。由此可见,AVRPiz-t的启动子区域的转座子插入是导致其功能丧失的主要原因。有趣的是,台湾的绝大多数有毒菌株均是在ORF区域插入,这说明台湾稻瘟病菌群体结构的特异性。台湾菌株与大陆菌株之间这种群体结构的差异说明了两地菌株的起源可能不同,或是由于地理位置的差异,菌株在与水稻长期协同进化过程中,演化出群体独有的遗传变异特征。同时,这些数据表明,转座子插入突变具有较高的地理和地区差异性。由此,我们推测稻瘟病菌群体中的AVRPiz-t可能通过水稻品种的栽培经历了一段很强的进化选择。