橡膠樹紅根病病原菌rDNA—ITS序列鑒定

彭軍等

摘 要 為了更好地對橡膠樹紅根病病原菌進行鑒定，從海南省和云南省發病嚴重的膠園采集病害樣本、分離得到12個靈芝屬菌株，并對其rDNA-ITS序列繪制Ganoderma屬系統發育樹。結果表明，采集得到的12個菌株中有11個鑒定為Ganoderma philippii、1個鑒定為G. gibbosum。

關鍵詞 橡膠樹紅根病；Ganoderma philippii；Ganoderma gibbosum

中圖分類號 S432.1 文獻標識碼 A

Abstract With the aim to systemically phylogenetic analysis of pathogenic fungus causing Rubber Tree Red Root Rot Disease， twelve Ganoderma strains were isolated from Hainan and Yunnan. The rDNA-ITS sequences of the strains were amplified and used to construct phylogenetic tree together with other rDNA-ITS sequences of Ganoderma species in databases. The results showed that among these 12 strains， eleven of them belong to Ganoderma philippii and one of them belongs to G. gibbosum.

Key words Rubber tree red root rot disease； Ganoderma philippii； Ganoderma gibbosum

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.07.024

橡膠樹紅根病是巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis）危害面積最廣、損失最為嚴重的世界性橡膠樹根部病害，在我國熱區各個植膠區內普遍發生和為害。該病害的病原菌具有寄主多[1]、潛伏期長[2]、菌絲在土壤中蔓延迅速[3]和難防治的特點，危害橡膠樹后嚴重影響干膠產量[4]，常常造成樹體死亡，是威脅橡膠樹產膠安全的重要因素之一。

目前，橡膠樹紅根病病原菌的鑒定主要以子實體外部形態、內部微觀結構和孢子等形態學鑒定為主，Corner[5]于1931年將馬來西亞橡膠樹紅根病病原菌鑒定為橡膠樹靈芝[Ganoderma pseudoferreum（Wakef）Over.et Steinm]；張運強等[4，6]認為海南島的橡膠樹紅根病與馬來西亞橡膠樹紅根病的病原菌相同，但兩者之間存在一定差異，可能存在2個變種；Steyaert[7]認為G. pseudoferreum是G. philippii（Bres.et.Henn）Bres.的同物異名；而國內趙繼鼎[8]編著的《中國靈芝新編》中，把橡膠樹紅根病病原菌定為橡膠樹舌（G. philippii）。

經典的形態分類學和現代分子系統學相結合的方法是目前用于靈芝鑒定的主要方法，如姚一建課題組[9]對我國野生和栽培靈芝進行鑒定，認為其正確名稱應是四川靈芝（G. sichuanense J.D.Zhao&X.Q. Zhang），而非原產地在英國的靈芝（G. lucidum）。Cao等[10]通過結合形態學研究和rDNA-ITS序列分析的方法鑒定了我國栽培的靈芝（G. lucidum），并提出了一個新種G. lingzhi。可見，rDNA-ITS序列分析的方法可以用于靈芝屬的種類鑒定，具有廣泛的適用性。傳統上對橡膠樹紅根病病原菌的鑒定主要依據子實體的形態與橡膠樹受害狀，而橡膠樹感染病原菌前期并無子實體、受害狀也不明顯，給病原菌的快捷、有效鑒定帶來一定的不便，有必要通過rDNA-ITS序列分析的方法，開展橡膠樹紅根病的鑒定。

為了對我國紅根病病原菌進行進一步鑒定，筆者從海南省和云南省兩大橡膠主產區內危害嚴重的膠園采集紅根病病害樣本并分離病原菌，形態分類學鑒定，擴增分離菌株的rDNA-ITS序列，通過基因組數據庫比對，構建了包含Ganoderma屬內已知種的系統進化樹，從分子系統學的角度對橡膠樹紅根病病原菌進行了鑒定。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株 使用Ganoderma屬內9個種50個不同來源的菌株繪制系統發育樹，菌株編號包含“CATAS”的為筆者從橡膠樹紅根病病組織分離獲得，供試菌株信息見表1。

1.1.2 藥品或試劑 OMEGA真菌DNA小量提取試劑盒（純化方式：硅膠柱）；真菌rDNA-ITS通用引物ITS1/ITS4由上海英駿生物技術有限公司合成，純化方式為PAGE（Polyacrylamide gel electrophoresis，聚丙烯酰胺凝膠電泳）；Taq DNA Polymerase試劑盒、瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒、pMD18-T Vector試劑盒均由寶生物工程（大連）有限公司生產；核酸染料Goldview：北京賽百盛基因技術有限公司。

1.1.3 試驗儀器設備 PCR儀：德國Biometra公司，型號為T1 Thermocycler的用于普通PCR反應；電泳儀：北京六一電泳儀器廠，型號為DYCP-31E；其他儀器均為實驗室常規儀器。

1.2 方法

1.2.1 病原菌的分離 在橡膠樹紅根病發病的膠園內挖取染病、木質部尚未腐爛的病根，帶回室內進行組織分離。清水洗凈病根表面的土壤，晾干后至于無菌操作臺中，手術刀挖取緊鄰木質部的韌皮部部分，放置在1 mg/mL鏈霉素溶液中、浸洗1 min后，無菌水潤洗3次后將組織塊移至玉米粉橡膠根汁培養基中[11]，28 ℃恒溫培養、純化。

1.2.2 病原菌基因組總DNA的提取和rDNA-ITS區段PCR擴增 病原菌基因組總DNA的提取采用OMEGA真菌DNA小量提取試劑盒（純化方式：硅膠柱），參照說明書進行提取。根據White等[12]報道的真菌rDNA-ITS通用引物對序列設計PCR引物：ITS1： 5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′和ITS4： 5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′，以病原菌基因組總DNA為模板進行PCR擴增，預期產物約640 bp。25 μL擴增體系：10×PCR buffer 2.5 μL，1.5 mmol/L MgCl2 2.5 μL，10 μmol/L dNTPs 2.0 μL，每條引物（20 μmol/L）0.5 μL，Taq DNA聚合酶5 U/μL（TaKaRa Biotech）0.2 μL，模板DNA 20.0 ng，滅菌雙蒸水補足至25 μL。PCR擴增條件：95 ℃預變性3 min；95 ℃變性30 s，60 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，30個循環；72 ℃延伸10 min。1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測產物，Gold View（北京賽百盛生物工程公司）染色分析，紫外燈下觀察。

1.2.3 病原菌rDNA-ITS區段的克隆與測序 PCR產物回收采用瓊脂糖凝膠DNA回收試劑盒（TaKaRa），按試劑盒說明書進行操作。使用TaKaRa pMD18-T Vector試劑盒，將回收產物與pMD18-T Vector 經T4 DNA 連接酶連接后轉化Escherichia coli DH5a感受態細胞。用含氨芐青霉素的X-gal/IPTG/LB平板進行藍白斑篩選，并將成功克隆的質粒送上海英駿生物科技有限公司測序，所得序列提交至GenBank，獲得登錄號。

1.2.4 病原菌rDNA-ITS區段的序列分析及系統發育樹的構建 將測序得到的rDNA-ITS序列與GenBank中的序列經BLASTn比對、同源序列分析并下載Ganoderma屬的G. philippii、G.sichuanense、G. multipileum、G. lucidum、G. tropicum、G. resinaceum、G. mastoporum、G. weberanum和G. gibbosum等9個種的38個rDNA-ITS序列，采用MEGA5.2對序列進行系統進化分析，采用最大簡約法（Maximum Parsimony，MP）繪制系統發育樹，重復次數為1 000次。所選Ganoderma屬rDNA-ITS序列GenBank登錄號見表1。依據Moncalvo等[13]靈芝屬rDNA-ITS序列種內差異小于2%的觀點，判別橡膠樹紅根病病原菌菌株是否為同一種。

2 結果與分析

2.1 病原菌分離結果

通過對云南省和海南省兩大主產區內紅根病發病嚴重的膠園進行病原菌的分離純化，共得到12個菌株，結合橡膠樹病根形態與菌落特征，初步鑒定為Ganoderma屬，菌株編號分別為CATAS-Gp-002、CATAS-Gp-003、CATAS-Gp-005、CATAS-Gp-008、CATAS-Gp-009、CATAS-Gp-011、CATAS-Gp-012、CATAS-Gp-013、CATAS-Gp-014、CATAS-Gp-018、CATAS-Gp-020和CATAS-Gg-010，菌株采集地見表1。

2.2 rDNA-ITS區段的PCR擴增、克隆與測序結果

PCR產物和切膠回收產物經1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測，菌株編號為CATAS-Gp-002、CATAS-Gp-003、CATAS-Gp-005、CATAS-Gp-008、CATAS-Gp-009、CATAS-Gp-011、CATAS-Gp-012、CATAS-Gp-013、CATAS-Gp-014、CATAS-Gp-018和CATAS-Gp-020等11個菌株獲得1條大小為640 bp的擴增條帶，與期望值基本相符，而菌株編號為CATAS-Gg-010獲得1條大小為655 bp的擴增條帶。所有序列與GenBank中的序列經BLASTn比對、同源性分析顯示，均與Ganoderma屬的其他種有非常高的同源性，達99%以上。

2.3 rDNA-ITS序列的系統發育分析

通過對GenBank上的Ganoderma屬的38個rDNA-ITS序列，采用MEGA5.2對序列進行系統進化樹分析，采用最大簡約法（Maximum Parsimony，MP）繪制系統發育樹。結果表明（圖1），所繪制的系統發育樹包含了Ganoderma屬內的9個種，同一個種內的不同菌株的rDNA-ITS序列雖有差異，但仍會聚集在同一個分支，如G. sichuanense（四川靈芝）的11個菌株。供試的CATAS-Gp-002、CATAS-Gp-003、CATAS-Gp-005、CATAS-Gp-008、CATAS-Gp-009、CATAS-Gp-011、CATAS-Gp-012、CATAS-Gp-013、CATAS-Gp-014、CATAS-Gp-018和CATAS-Gp-020等11個菌株與來自馬來西亞和印度尼西亞的G. pilippii（橡膠樹舌）的3個菌株聚為同一個分支、菌株之間的rDNA-ITS差異十分小。供試的CATAS-Gg-010菌株與來自中國和印度的13個G. gibbosum（有柄靈芝）菌株，聚為1個較大的分支，其中菌株AS5.624-T4和CATAS-Gg-010各自單獨形成一個分支，而其余的12個菌株聚為一個分支。

3 討論與結論

通過對云南省景洪市、勐臘縣、河口縣、紅河州，海南省瓊中縣、樂東縣的橡膠樹紅根病發病膠園分離得到Ganoderma屬的12個菌株，使用真菌rDNA-ITS通用引物ITS1/ITS4擴增其序列，經測序發現，12個菌株中11個菌株的rDNA-ITS序列大小為640 bp，而菌株CATAS-Gg-010的rDNA-ITS序列大小為655 bp，表明12個菌株可能由2個類群組成。

在GenBank下載Ganoderma屬的9個種38個菌株的rDNA-ITS序列，采用MEGA5.2軟件繪制MP法系統發育樹發現，rDNA-ITS序列大小為640 bp的11個菌株與3個G. philippii菌株聚為同一個分支，二者之間的親緣關系十分近似，同源性達99%以上，可能是同一個種，這與Steyaert所認為的G. pseudoferreum是G. philippii的同物異名的結論一致[7]，而趙繼鼎[8]也把橡膠樹紅根病的病原菌定為G. philippii。該分支可細分為兩個小分支，一個是包含CATAS-Gp-002、CATAS-Gp-003、CATAS-Gp-005、CATAS-Gp-008、CATAS-Gp-009、CATAS-Gp-011、CATAS-Gp-013、CATAS-Gp-014、CATAS-Gp-018和3個G. philippii菌株，一個僅包含CATAS-Gp-020和CATAS-Gp-012兩個菌株，涂敏等[14]通過RAPD的方法研究紅根病病原菌的遺傳多樣性時，認為紅根病病原菌可分為兩個類群，說明該病原菌已經存在遺傳分化。兩個小分支所包含的菌株之間親緣關系雖近，但并非是采集于同一個地區，而是跨越云南和海南兩省的6個市縣，至于2個小分支是否達到變種的水平，仍需進一步的研究。

菌株CATAS-Gg-010與13個來自印度與中國的G. gibbosum菌株聚為1個大的分支，親緣關系較近，同源性達98%以上，而菌株CATAS-Gg-010與G. philippii的同源性低于90%，說明CATAS-Gg-010屬于G. gibbosum種群，而不屬于G. philippii這個種群。G. gibbosum，中文名稱為有柄靈芝（別名：有柄樹舌），在黑龍江、河北、陜西、江蘇、浙江、湖北、貴州、云南、廣東、廣西和海南等省區分布[15]。吳興亮等[16]通過對海南島靈芝資源的調查發現，G. gibbosum在海南島廣泛分布于常綠季雨林、低山雨林和人工林中。菌株CATAS-Gg-010與CATAS-Gp-009均采集于云南省河口縣螞蝗堡農場的橡膠園內，但二者并不是同一種靈芝屬真菌。筆者首次從橡膠樹紅根病典型癥狀的根部分離獲得有柄靈芝（G. gibbosum）菌株，但其是否對健康的橡膠樹具有致病性，仍有待進一步的柯赫氏法則驗證。

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