棉花对黄萎病的抗性遗传模式及抗(耐)病品种的选育技术

本文系统总结了本研究室从1982年起开展棉花黄萎病抗性遗传育种所取得的一些研究结果。 18年4个轮次的研究证明, 棉花黄萎病抗性表现为多个显性单基因的遗传模式, 从而基本 上澄清了国际上长期争论的难题。 通过我国黄萎病病原菌的遗传变异和致病力分化分析, 提出了棉花抗黄萎病育种中鉴别菌株的选择, 抗源的合理利用,     

李付广团队发现抗棉花黄萎病新基因

<正>近日,中国农业科学院棉花研究所研究员李付广团队对陆地棉核糖体蛋白基因GhRPL18A-6在棉花抗黄萎病过程中的功能和机制进行了系统研究。该研究团队发现,该基因能调控细胞壁合成、木质素合成等与抗病相关通路基因的表达,并在多个生长阶段提高转基因棉花的抗性水平。该研究为解析棉花黄萎病抗性提供了思路,并为抗病品种分子育种提供了新的抗病基因及种质资源。棉花黄萎病堪称棉花"癌症",陆地棉遗传背景狭窄,缺乏黄萎病抗性种质资源材料,通过传统育种方法     

棉花对黄萎病的抗病机制研究进展

本文概述了棉花黄萎病抗性的遗传规律和特点，从寄主与病原菌识别的相互作用、组织抗性、生理生化抗性、生态抗性4个方面综述了棉花对黄萎病抗病机制的研究进展。指出真菌诱导子是寄主与病原菌识别和互作的关键因素，不同棉株的固有组织结构抗性和诱导组织结构抗性对黄萎病的抗病表现也不相同；在生理生化抗性上重点介绍了植物抗毒素、酶、糖类物质、激素与棉花抗病性的关系；阐述了棉花对黄萎病的生态抗性，即棉花根系分泌物和根系微生物与黄萎病抗性的相互作用。在这4种抗性中，生理生化抗性起主导作用，但离不开多种抗性机制的相互作用和协调。此外，作者对棉花抗黄萎病分子育种的进展作了概述，简要介绍了RFLP、RAPD、AFLP、SSR等分子标记技术和转基因技术在分子育种中的应用与所取得的进展。最后对棉花黄萎病抗性机制及棉花抗黄萎病分子育种研究的未来发展方向和重点作了展望。     

陆地棉抗黄萎病种质创新与抗病基因挖掘

抗病种质在抗病育种中的地位不可替代。远缘杂交材料创新是陆地棉黄萎病抗性种质创制的重要基础;基因工程提供了创造变异的新技术,但由于抗病机制复杂,导入一、两个主基因的效果还不明显;采用分子生物学技术揭示棉花对黄萎病的抗性机制,发掘棉花抗病基因和病程相关基因,有助于剖析棉花-黄萎病菌互作机制。本文概述了陆地棉抗黄萎病种质创制、抗病品种选育的成就,介绍了棉花黄萎病抗性机理与功能基因发掘等方面的最新进展,为抗病分子设计育种提供理论支持。     

科研人员揭示棉花抗黄萎病的分子遗传结构

正近日,中国农业科学院农产品加工研究所戴小枫研究员领衔的科研团队发表了首个基于简化基因组测序的棉花黄萎病抗性全基因组关联分析的研究结果,发现了14个抗病新位点,揭示了棉花多基因协同控制黄萎病抗性的分子遗传规律。相关研究成果于3月29日在线发表于植物学国际权威期刊《Plant     

不同强度温度刺激对棉花黄萎病的影响

采用三个不同抗性的棉花品种、三个不同的黄萎病菌系和三个温度梯度,完全随机区组设计,在人工气候箱中研究刺激不同时间对棉花黄萎病发病的影响。结果表明,刺激温度的高低和品种的抗性对棉花黄萎病的发生与扩展有显著的影响,而菌系致病力以及刺激时间长短对棉花黄萎病的发生也存在显著差异,但影响较小;品种的抗病性对棉花黄萎病的发生起着至关重要的制约作用;温度对黄萎病的发生与扩展起着关键作用。初步明确了影响棉花黄萎病发生与扩展的几个因子间的互作效应及其影响程度。     

中国农科院加工所研究揭示棉花抗黄萎病的分子遗传结构

<正>研究所戴小枫研究员领衔的科研团队发表了首个基于简化基因组测序的棉花黄萎病抗性全基因组关联分析的研究结果,发现了14个抗病新位点,揭示了棉花多基因协同控制黄萎病抗性的分子遗传规律。棉花黄萎病是由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的头号生产病     

棉花黄萎病不同抗性品种接菌前后体内酶活性及酚类物质含量的变化

研究了对黄萎病不同抗性棉花品种在接菌前后酶活性与酚类物质含量的变化。结果表明 :棉花对黄萎病的抗性与棉株组织中的过氧化物酶 (POD)、多酚氧化酶 (PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及酚类物质 (主要为二元酚 )含量密切相关。不同抗感黄萎病棉花品种接种病原菌后 ,4个指标都有不同程度地提高 ,并于接种后 3～ 5d内出现峰值 ,峰值高低与抗性程度呈正相关     

SSR标记与陆地棉田间黄萎病抗性的关联分析

通过关联分析挖掘与陆地棉黄萎病抗性关联的分子标记,为陆地棉抗黄萎病性状的分子检测及标记辅助选择育种提供有益参考。选用在棉花基因组上均匀分布多态性较好的237个SSR标记对214份陆地棉材料的基因组变异进行了扫描,并使用Power Marker v3. 25分析群体的遗传多样性,Structure 2. 2分析群体结构,在此基础上结合3年黄萎病抗性鉴定数据,采用Tassel 2. 1中的GLM(Q)方法挖掘与黄萎病抗性相关的QTLs。结果表明,不同陆地棉材料黄萎病发病情况差异显著; 237个标记共检测到280个多态性位点,共计695个等位变异,变异范围2～6个,平均等位变异数2. 479 0;按照基因型数据可将该群体划分为2个亚群;通过关联分析,在不同年份中发掘与黄萎病抗性显著关联(P 0. 01)的SSR位点27个,其中有2个位点(BNL3442和BNL1064)在3年均被重复检测到,表型变异解释率最高分别为12. 10%和8. 02%。这些在不同年份中稳定存在的SSR标记位点有可能与抗病基因紧密连锁,有望用于棉花黄萎病抗性材料筛选和抗病基因挖掘。     

基于黄褐棉导入系群体定位抗黄萎病QTL

【目的】黄萎病(Verticillium wilt)是棉花生产中的最主要病害,且棉花黄萎病的致病机理尚不清楚。通过构建黄褐棉导入系群体定位棉花黄萎病抗性相关的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL),为抗黄萎病分子标记开发和辅助育种提供参考。【方法】以陆地棉(Gossypium hirsutum)B0011为轮回亲本、黄褐棉(G.mustelinum)为供体亲本,构建有71个株系的BC₅S₅群体。利用2 839个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记结合表型值进行黄萎病抗性相关QTL定位。【结果】共检测到15个与黄萎病抗性相关的QTL,可解释4.21%～26.77%的表型变异。加性效应分析表明：其中6个QTL的有利等位基因来源于黄褐棉,9个QTL有利等位基因来自B0011。同时,qVW-A01-1、q VW-A02-2和qVW-A07-2在2个及以上环境中被检测到,表型变异解释率分别为15.56%～16.56%、11.95%～24.62%和13.22%～16.7...     

棉花黄萎病抗性的分子研究进展

本文综述了棉花黄萎病菌的分子鉴定，棉花黄萎病抗性的遗传基础，分子标记在棉花抗黄萎病方面的应用，棉花黄萎病抗性基因的克隆及转化等方面的研究进展。     

棉花黄萎病抗性分子标记辅助选择改良研究进展

由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病已成为当前我国棉花可持续生产的主要障碍之一。分子标记辅助选择打破传统表型选择的局限性,实现对基因型的直接选择,有助于提高选择效率。然而分子标记辅助选择在棉花抗黄萎病育种中的应用不充分。概述棉花黄萎病抗性分子标记辅助选择改良的研究进展,讨论改良过程中遇到的问题,在总结相关研究的基础上讨论分子标记辅助选择在棉花抗黄萎病育种中的应用前景,以期为我国棉花抗黄萎病分子育种提供有用信息。     

棉花GhIQM1基因克隆及抗黄萎病功能分析

棉花是我国重要的经济作物,而黄萎病(Verticillium wilt)是棉花生产上的主要病害,严重危害棉花产量和纤维品质。本研究通过转录组数据分析筛选出1个与棉花抗病相关、不依赖Ca²⁺的钙调素结合蛋白基因GhIQM1。该基因受黄萎病菌和水杨酸(SA)诱导表达。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术研究其在棉花抗黄萎病中的功能发现,抑制GhIQM1基因表达增强了植株对黄萎病的抗性, TRV:GhIQM1植株病情指数、维管束褐化程度、体内病原菌积累量都显著低于TRV:00。qRT-PCR分析表明,抑制GhIQM1表达的植株接种黄萎病后,作为参与水杨酸途径中的3个重要基因NPR1、NPR3和PR5的表达量显著高于对照。以上结果初步表明,GhIQM1基因可能通过抑制SA途径负调控了棉花的黄萎病抗性。     

棉花抗黄萎病机制研究进展

棉花黄萎病是一种土传真菌维管束病害,严重影响棉花产量和纤维品质。常规的防治手段可以局部控制但不能有效防治,采用传统的抗病育种策略培育抗病品种成效缓慢,因此对其防治一直是棉花生产上的难题。目前越来越多的研究集中在棉花对黄萎病的抗病机制方面。本文结合其他植物抗病研究进展从抗病基因介导的信号路径、乙烯在棉花与黄萎病菌互作中的作用、棉花对黄萎病菌的生理生化抗性以及棉花组织结构与黄萎病菌的抗性等4个方面总结棉花抗黄萎病的机制,以望对棉花抗病分子育种提供借鉴。     

棉花黄萎病相关基因GhAAT的克隆与功能鉴定

棉花黄萎病(Verticillium dahliae)是一种土传性真菌维管束病害,严重影响棉花的生产。本研究通过转录组数据分析筛选出一个与棉花黄萎病相关的氨基酸转运蛋白GhAAT基因,该基因在棉花根部响应黄萎病菌诱导表达。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术研究其在棉花抗黄萎病中的功能。结果显示将该基因在棉花TM-1的叶片和根部沉默后,棉花对黄萎病抗性减弱,证明GhAAT基因参与调控了棉花抗黄萎病功能。发掘棉花抗黄萎病菌重要调控基因并揭示其分子机制对培育棉花抗病品种具有重要意义。     

棉花黄萎病菌与抗黄萎病遗传育种研究进展

简要综述了棉花黄萎病菌及抗黄萎病遗传育种的研究进展。研究表明 ,各地的棉花黄萎病菌均存在致病力的分化 ,其致病机理是病菌侵入棉花后菌丝及孢子在导管内大量繁殖 ,同时刺激邻近的薄壁细胞产生胶状物质及侵填体而堵塞导管 ,使水分和养分运输发生困难 ,更重要的是病菌在棉株体内产生的糖蛋白毒素作用的结果。棉花抗黄萎病的遗传方式争论较大 ,但一般在温室由单一菌系接种鉴定时棉花黄萎病抗性表现为单基因遗传 ,而在田间病圃或用多菌系混合鉴定时 ,棉花黄萎病抗性表现为多基因遗传。由于陆地棉内缺乏高抗黄萎病资源 ,给棉花抗黄萎病育种带来一定困难 ,但 90年代以来 ,已育成 86 - 6、川 73 7、川 2 80 2、豫棉 1 9号、豫棉 2 1号等一些抗黄萎病的新品种。上述抗黄萎病品种在棉花黄萎病综合防治中起了重要作用     

陆地棉花粉母细胞时期microRNAs分析

以陆地棉花粉母细胞时期的小蕾为材料,利用Solexa测序技术和miRNA相关的生物信息学分析技术,共得到151条单一miRNA序列,其中已知植物中保守miRNAs有88个,新发现的棉花miRNAs有2个,候选棉花miRNAs有61个.通过miRNA靶基因预测和靶基因功能分析发现6个与陆地棉花发育相关的miRNAs和5个...     

棉花GbSTK基因调控开花和黄萎病抗性的功能研究

棉花是重要的经济作物,实现既抗病又早熟是棉花重要的育种目标,但棉花抗病与早熟基因之间的关联性研究报道甚少。本课题组前期鉴定到一个响应黄萎病菌诱导的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因GbSTK,可以提高转基因拟南芥的黄萎病抗性。本研究发现多个抗病棉花品种中STK基因的表达量显著高于感病对照品种H208。在抗病品种农大601中沉默STK基因,沉默植株在接菌后20d,其黄萎病抗性显著降低,病情指数由27.5(耐病)升高到63.2(感病),表明该基因正向调控棉花黄萎病抗性。对转GbSTK基因拟南芥表型鉴定发现,其开花时莲座叶片数平均为7.5个,显著低于空载体对照植株(11.9个),转基因植株开花时间较对照平均提早5~7 d。进一步对拟南芥开花途径标志基因FT、SOC1和LFY的转录水平检测发现,转基因不同株系中FT和SOC1的表达水平显著高于对照植株,而LFY基因的表达受影响较小,表明STK基因可以影响开花关键基因FT和SOC1的表达,进而调控植株提早开花。基于酵母双杂交互作蛋白筛选试验,初步获得30个与GbSTK具有互作关系的候选蛋白,为进一步揭示GbSTK的分子调控网络奠定了基础。本研究首次鉴定出可同时提高黄萎病抗性和提早开花的一个功能基因,为棉花抗病早熟遗传改良提供了参考依据。     

不同棉花品种及施钾量对黄萎病抗性生理机制的影响

【目的】研究黄萎病菌胁迫下钾素对棉花黄萎病抗性生理机制的影响,对棉花黄萎病综合防治技术的提出具有理论指导意义。【方法】在人工黄萎病病圃中,利用3个对黄萎病有不同抗性的品种冀棉11号(JM-11,感病品种)、中植棉2号(ZZM-2,抗病对照)、农大601(ND-601,抗病品种),研究5种施钾量(0、75、150、225、300 kg·hm-2)对棉花黄萎病发生、棉株抗病性相关物质含量及酶活性的影响。【结果】(1)感病品种JM-11抗黄萎病相关物质(木质素、总酚)含量和苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶活性受病情的影响较抗病品种ZZM-2和ND-601大;根和叶木质素、总酚含量多少及棉叶苯丙氨酸解氨酶活性高低影响感病品种JM-11抗黄萎病性,根和叶中总酚是影响抗病品种黄萎病发生程度的关键物质。(2)JM-11根对钾含量的敏感性强于ND-601,弱于ZZM-2,对叶中钾含量的敏感性强于ZZM-2、ND-601。(3)JM-11、ZZM-2、ND-601黄萎病最大缓解效果分别为32.5%、26.4%、16.5%,对应施钾量分别为290.5、253.5、229.5 kg·hm-2。【结论】抗黄萎病性弱的品种通过适量施钾可增强其对黄萎病抗性,减轻黄萎病的发生。     

棉花WRKY22基因分离及其对黄萎病的抗性分析

为了克隆棉花抗黄萎病相关基因,利用生物信息学、病毒诱导基因沉默技术(VIGS)、实时定量PCR(q PCR)和接菌分析来研究棉花WRKY基因对大丽轮枝菌的诱导响应和抗性。结果从棉花中筛选出8个与拟南芥直系同源的棉花抗病相关WRKY基因,这些直系同源WRKY基因表达受到大丽轮枝菌浸染诱导响应。其中有6个GhWRKY基因的表达均受到大丽轮枝菌诱导上调,而GhWRKY70和GhWRKY48的表达量随着不同的时间点呈现上调或下调。GhWRKY22等5个基因表达量在24,72 h分别表现为上调,呈现出双峰曲线。对GhWRKY22表达特征进一步分析,结果显示,GhWRKY22基因在茎里优势表达,同时表达受到大丽轮枝菌、水杨酸和茉莉酸激素的诱导。GhWRKY22基因沉默植株对大丽轮枝菌的敏感性增加,抗病标志基因(PR1、PR3、PR4、PR5、PAL和PDF1. 2)表达量也显著降低,揭示GhWRKY22是通过SA和JA信号途径参与棉花对大丽轮枝菌的响应过程。总之,棉花中8个WRKY基因参与棉花对黄萎病抗性调控,其中GhWRKY22基因正调控棉花的抗性,可作为棉花抗病育种的候选基因。