陆地棉根系分泌物对黄萎病菌生长发育的影响

以不同抗黄萎病性的6个陆地棉品种(系)为材料,研究陆地棉根系分泌物对黄萎病菌生长发育的影响.结果表明,感病品种根系分泌物中氨基酸种类和数量显著多于抗病品种.与感病品种相比,抗病品种根系分泌物中缺少天门冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸和脯氨酸等9种氨基酸,而精氨酸又是抗病品种所特有的.二类品种根系分泌物中糖类物质种类差别不大,但感病品种根系分泌物中的葡萄糖、果糖和蔗糖含量均显著高于抗病品种.研究结果还表明,抗病品种根系分泌物可有效地抑制黄萎病菌孢子的萌发和菌丝的生长,而感病品种根系的分泌物则促进黄萎病菌的生长.     

高抗黄萎病的低酚棉种质系中5629的选育与抗性机理研究

通过多年连续病圃定向筛选,从感黄萎病品系中421中培育成高抗黄萎病低酚棉种质系———中5629。以中5629及其遗传背景品种(中421)、3个抗病品种和3个感病品种(系)为材料,比较分析中5629的植株组织结构、酶活性和根系分泌物种类含量,研究该种质系的黄萎病抗性机制。结果表明,中5629根和茎的导管细胞壁厚、导管直径小、导管数目和髓射线数目多、单位面积薄壁细胞数多。接种黄萎病菌后,中5629叶片中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性显著高于其遗传背景品种及其它参试品种,为特有的生物代谢特征。中5629根系分泌物中只检测到丝氨酸、甘氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、酪氨酸和精氨酸等6种氨基酸,株氨基酸总含量为3.05μg,显著低于其遗传背景品种。中5629中的根系分泌物中的葡萄糖、果糖和蔗糖含量均显著低于其遗传背景品种。     

不同抗性棉花品种根系分泌物及酚酸类物质对黄萎病菌的影响

 对来自新疆的5个抗黄萎病性不同的棉花品种根系分泌物进行收集分析,测定其对黄萎病菌生长的影响。结果表明：抗病品种的根系分泌物能抑制黄萎病菌生长,与对照相比,其处理菌落直径减少2%～40.00%;耐病品种根系分泌物前期促进菌丝生长,后期表现为抑制作用;感病品种根系分泌物能促进病菌生长。HPLC检测棉花根系分泌物的酚酸有没食子酸、绿原酸、香草酸和对-香豆酸,不同品种其含量有一定差异。在PDA培养基中加入外源酚酸测定其对黄萎病菌生长的影响,发现绿原酸和对-香豆酸在各浓度均抑制病菌生长;香草酸在低浓度(<400 mg·L^-1)时前期促进,后期抑制,高浓度时始终抑制病菌生长;浓度小于800 mg·L^-1时没食子酸对菌丝有明显促进作用。     

转基因抗虫棉抗黄萎病鉴定及黄萎病发生规律

采用田间病圃鉴定法,研究了国内外45个转基因抗虫棉品种(系)的黄萎病抗病性,结果表明,以相对抗性指数(IR)划分抗性类型,抗病品种(系)占6.7％,耐病品种(系)占51.1％,感病品种(系)占42.2％。美国引进品种(系)比国内自育品种(系)的抗病性稍差。棉花黄萎病菌在不同转基因抗虫棉品种(系)上的侵染、扩展规律有较大差异,可分为5类。不同品种(系)的抗病特性不同,可分为3大类。此外,筛选出抗虫棉抗病性鉴定的对照品系—J103。     

陆地棉和海岛棉的黄萎病抗性遗传研究

以3个海岛棉品种和5个陆地棉品种配制的23个正反交组合的四个分离群体(F1、F2、BC1和BC2)为材料,以中等致病力的安阳菌系接种,研究陆地棉和海岛棉黄萎病抗性的遗传规律。结果表明,海岛棉品种间杂交,F2和BC2抗病和感病单株的分离比例均符合3∶1和1∶1,其黄萎病抗性是由一个显性基因控制;陆地棉品种间F2和BC2的抗病和感病单株的分离比例也均符合3∶1和1∶1,其黄萎病抗性也是由一个显性基因控制。用海岛棉抗病品种与陆地棉抗病品种进行种间杂交,其F2和BC2的抗病株均在95%以上,而用海岛棉抗病品种与陆地棉感病品种进行杂交,其F2和BC2抗病株和感病株的分离比例符合3∶1和1∶1,表明海岛棉和陆地棉的黄萎病抗病基因可能位于同一基因位点。     

棉花品种资源黄萎病抗性鉴定

1983—1986年,采用无底纸钵定量蘸菌液法对911份陆地棉资源材料进行了黄萎病抗性苗期鉴定。结果表明,苗期人工接菌鉴定结果与田间病圃成株期鉴定结果相一致。筛选出了高抗黄萎病材料2份、抗黄萎病材料46份。其中有些抗性材料具有良好的农艺性状,可供育种利用。     

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。     

不同抗性花生品种接种疮痂病菌后其生理特性及产量的变化

为了研究不同抗性花生品种对疮痂病的抗性差异,在田间试验条件下,采用喷雾法研究抗病品种‘贺油13’、感病品种‘泉花10号’接种疮痂病菌后其叶片生理特性及产量的变化。结果表明：可溶性糖含量在接种后呈先升高后降低的趋势,抗病品种其可溶性糖含量均高于其对照,而感病品种与其对照相比均有所下降,说明花生叶片中可溶性糖含量与植株抗病性有一定的相关性。抗感花生品种接菌后叶片可溶性蛋白质含量均高于其对照,但感病品种比抗病品种的峰值出现的要早,表明感病品种对病菌的侵染较敏感,品种的抗病性与对病菌侵染的反应呈负相关。接菌后抗感品种叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性均呈先升高后降低的变化趋势,与其相应的对照相比,抗病品种比感病品种降低的幅度相对较小;花生叶片过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性随生育进程的推进整体呈现先下降后升高再降低的变化趋势,其相应的对照相比,接种后抗病品种的CAT和POD活性表现相对较高,由此说明保护酶在花生对疮痂病的抗性机制中起了重要作用。接种后2个品种叶片丙二醛(MDA)含量有所增加,表明其质膜受到不同程度的伤害。产量结果研究表明,接菌后抗、感品种均有所减产,但感病品种‘泉花10号’减产幅度较大。     

酸不可溶性木质素和漆酶在棉花抗黄萎病中的作用

以抗病海岛棉Pima 90-53、耐病陆地棉冀棉20和感病陆地棉邯208为材料,研究黄萎病菌胁迫下棉花细胞壁的组织结构和木质素含量与棉花抗性的关系,并分析参与木质素合成的胞外漆酶的基因表达水平。结果发现,室内接种黄萎病菌24 h,在Pima 90-53的根部导管组织中没有发现病原菌的侵入,而在冀棉20和邯208的导管组织均有病原菌侵入;接种35 d时,Pima 90-53的茎部导管细胞壁高度木质化且导管堵塞不明显,冀棉20的导管细胞壁中度木质化且导管堵塞不明显,而邯208的导管细胞壁仅发生轻度木质化且导管堵塞严重。对田间病圃种植棉花叶片和叶柄的测定发现,3个品种的酸不可溶性木质素含量与品种的病情指数呈显著负相关(r = 0.99991^*),酸不可溶与可溶性木质素的比值大小与棉花品种黄萎病抗性强弱表现一致。基于此,进一步采用Real-time PCR技术分析参与木质素合成的漆酶基因GhLaccas表达差异发现,在冀棉20接种病菌后各检测时间点的表达量均显著高于邯208,且在冀棉20中GhLaccase表达量较0 h升高9~14倍,在8 h达到最高并在72 h内一直维持较高水平,表现出较高的应答效率。以上结果表明酸不可溶性木质素含量与黄萎病抗性呈正相关,漆酶在棉花抗黄萎病过程中起着重要作用。     

感抗油菜近等基因系混播对根肿病发病率的影响

近年来,根肿病的迅速蔓延已对我国油菜生产造成严重威胁。课题组前期多年多点大田试验发现,感病、抗病品种混播可显著降低感病油菜品种根肿病发病率。为进一步探究感病、抗病品种播种间距对根肿病的防控效果,本试验采用穴盘栽培,设置感、抗根肿病油菜近等基因系不同播种间距(0、2、4、6 cm),出苗后7 d接种根肿菌,接种42 d后调查幼苗发病率、病情指数,并测定根系主要成分。结果表明:(1)与单播相比,感病、抗病品种同播时,抗病品种苗期发病率无明显变化,而感病品种苗期发病率显著下降,其发病率与感病、抗病品种播种间距密切相关,二者距离为0 cm时的发病率及病情指数均显著(P0.05)低于其他处理;(2)与单播相比,感病、抗病品种同播时,抗病品种和感病品种根中可溶性糖及可溶性蛋白质含量均显著降低,酸不溶木质素含量在感病品种中显著增加,而在抗病品种中呈现先增加后降低的趋势;(3)发病率和病情指数均与根系可溶性糖和可溶性蛋白质含量显著正相关(P0.01),发病率与可溶性糖和可溶性蛋白质含量的相关系数分别为0.797、0.403,病情指数与可溶性糖和可溶性蛋白质含量的相关系数分别为0.822、0.509。综上,油菜感、抗品种混播可以显著降低感病品种的根肿病发病率,且混播间距在0 cm时效果最好。该技术可以作为油菜根肿病防控的技术措施,在根肿病发病区域油菜生产上有着较好的应用前景。     

Creation of a New Resistant Germplasm to Verticillium Wilt by Distant Hybridization in Upland Cotton

To create new germplasm lines resistant to Verticillium wilt in upland cotton, 65 distant hybridization germplasm lines (DHGLs) in upland cotton genetic background were cultivated by interspecific hybridization between Gossypium hirsutum and wild species including G. anomalum, G. armourianum, G. aridum, G. raimondii, G. mustelinum, interspecific F₁ backcrossing with G. hirsutum for four generations, and selfing for four generations, followed by a conventional breeding program. The results of agronomic trait identification during 2011-2012 indicated that average plant heights of DHGLs were closely similar to commercial cultivars of upland cotton, while average fruit branches, fruit nodes, bolls of DHGLs individual plant were lower than those in commercial cultivars of upland cotton. Average single boll weight and lint percentage of DHGLs were lower than commercial cultivars of upland cotton. Fiber length, strength, fineness and maturity of DHGLs were reasonably collocated. Fiber of most lines was suitable for spinning extra high count yarn, but the main fiber quality indices of commercial cultivars of upland cotton were not well coordinated. Identification of resistance to Verticillium wilt in defoliation disease nursery during 2012-2013 indicated that five DHGLs resistant to Verticillium wilt . Suyuan 040, Suyuan 045 and Suyuan 061 were highly resistant to Verticillium wilt with a disease index of 8.33, 4.35 and 7.79, respectively. Suyuan 030 and Suyuan 034 were resistant to Verticillium wilt with a disease index of 12.35 and 13.70, respectively. The genetic relationship of new germplasm lines resistant to Verticillium wilt were traced and showed that Suyuan 040 and Suyuan 045 were DHGLs of G. raimondii, Suyuan 061 was DHGL of G.mustelinum, Suyuan 030 and Suyuan 034 were DHGLs of G. aridum.     

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。     

基于人工病圃筛选和分子标记辅助的棉花抗黄萎病育种方法研究与应用

以抗病性较强的中植372为研究对象,和陆地棉感病品种军棉1号配制组合构建F2作图群体,筛选到和黄萎病抗性紧密连锁的SSR标记NAU1269。选育过程中,以中植372为父本或者母本,通过人工黄萎病病圃对种间杂交、回交、加代选育以及再杂交的材料进行了抗病性筛选,同时每代育种材料均对黄萎病抗性紧密连锁的SSR标记NAU1269进行跟踪检测,筛选出与黄萎病抗病性状紧密连锁的亲本及其后代材料,进而培育出抗黄萎病、产量高、品质优良的中植棉2号、新植5号、中植棉6号、中植棉8号等10余个国审及省审抗(耐)黄萎病棉花新品种。对育成的品种进行检测发现,中植2棉号、中植6棉号、中植8棉号和新植5号均能够检测到与黄萎病抗性紧密连锁的SSR标记NAU1269和已报道的抗黄萎病的分子标记NAU828和NAU1225,而且这3个标记在各个品种材料之间呈共显性分离。结果表明,基于人工病圃筛选和分子标记辅助育种相结合是选育棉花抗黄萎病材料可行、高效的育种方法。     

棉花抗黄萎病相关基因的序列和表达分析

黄萎病是棉花生产的主要病害,克隆抗病基因是培育棉花抗黄萎病品种的关键。本文根据前期的定位结果,结合棉花基因组测序信息,提取定位区段内基因组序列,预测获得63个基因。Gene Ontology分析表明63个基因参加多种生物进程,其中6个基因参与植物抗逆进程。根据Gene Ontology分析和前人研究结果,选择15个基因进行序列分析。启动子序列分析表明启动子区域包含各种抗逆的调控元件,其中6个基因包含了W-box元件。对海7124和苏棉8号棉花幼苗进行黄萎病菌处理,取病菌处理后不同时期的根,选择14个基因进行表达分析,结果表明在黄萎病菌处理后,有8个基因表达出现变化,其中在海7124和苏棉8号之间表达差异最大的基因是跨膜蛋白(Transmembrane protein 214-a isoform 1)、细胞色素P450(Cytochrome p450)和Udp-糖基转移酶UGT89A2(Udp-glycosyl transferase 89a2-like)基因。本研究为抗病基因克隆提供了候选基因。     

棉花种间杂交渐渗系抗黄萎病性状遗传分析

利用抗黄萎病棉花种间渐渗系冀79作父本,高感病陆地棉品系1096作母本,配制杂交组合。感病对照、亲本及F1、F2在田间混生病圃鉴定。对亲本、F1及F2分离群体的抗性表现进行调查、统计,分析该抗源抗黄萎病性状的遗传方式,结果表明,该抗源抗性是由1个显性抗(耐)病基因和2个加性基因共同起作用,其中加性基因起主要作用。并且2个加性基因是独立遗传的,当2个加性基因同时存在并且纯合时,植株表现为高抗;当2个加性基因同时存在并且杂合时,植株表现为抗病;当只有1个加性基因存在时,不论纯合还是杂合,植株都表现为耐病;当2个加性基因不存在时,植株表现为感病。     

8个陆地棉染色体片段置换系黄萎病抗性的初步鉴定

以黄萎病高抗品种新陆早33和易感品种新陆中36为对照,采用无底营养钵浇根和田间自然病圃相结合的鉴定方法,用发病率、病情指数、抗指、抗效4个鉴定指标为依据,在新疆植棉模式下对来源于同一背景的8个陆地棉染色体片段置换系的抗黄萎病性进行了初步检测和鉴定。结果表明,抗指所鉴定的反应型与病情指数鉴定的反应型一致,抗效的鉴定反应型的标准要低于抗指的鉴定反应型标准,花铃期的鉴定标准要低于苗期的鉴定标准;代号为CSSL155的置换系的反应型为抗病类型,可以作为抗病品种资源进行利用;对苗期的鉴定指标和花铃期的鉴定指标进行差异显著性分析,发现可以用苗期的鉴定预测成株期的发病情况,为常规抗病育种提供理论依据。     

棉花黄萎病及抗病育种研究进展

 介绍了黄萎病病菌致病机理、棉花黄萎病抗病机理及棉花抗黄萎病育种研究的现状,从不同的方面分析了制约棉花抗黄萎病育种研究的因素,提出了加快抗黄萎病育种研究进程的对策和建议。     

陆地棉GhDAHP基因的克隆与表达分析

棉花黄萎病是制约棉花产业健康发展的一种重要病害,在生产上未发现有效的根治办法,使用现代基因工程技术,从基因库中挖掘抗黄萎病相关基因,为棉花抗黄萎病育种工作的提供理论基础。本研究根据在GenBank中检索到抗黄萎病基因SDAHP(GU479467,1,3-脱氧-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶),从陆地棉基因组数据库中检索到3个同源基因(NM_016893351.1,XM_016849738.1和XM_0168151150.1),根据3个同源基因核苷酸序列设计引物,以陆地棉cDNA为模板进行克隆,获得3个目的基因,依次命名为GhDAHP-1、GhDAHP-2和GhDAHP-3。利用ProtParam和Prot Scale等在线软件对目的基因进行生物信息学分析;RT-PCR分析黄萎病菌诱导后目的基因在陆地棉叶片中的表达量。结果表明:GhDAHP-1序列全长1983 bp,氨基酸总数为539,分子质量约59.45378 kD,理论等电点pI为8.7;GhDAHP-2序列全长1832 bp,氨基酸总数516,分子质量约57.02998 kD,理论等电点pI为7.68;GhDAHP-3序列全长1652 bp,氨基酸总数517,分子质量约56.95491 kD,理论等电点pI为8.52。系统进化树分析,GhDAHP与雷蒙德氏棉(Gossypium raimindii)、木本棉(Gossypium arboreum)的亲缘关系最近。棉花叶片在黄萎病菌的处理下,GhDAHP基因表达量呈现先升高后降低的趋势,推测受到黄萎病诱导后,GhDAHP基因可能参与了黄萎病菌侵染的防卫过程。