玉米对南方锈病抗性的生化基础研究

以4个对南方锈病表现不同抗性水平的玉米自交系为材料,5叶期接种后,测定叶片中苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶活性以及脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量的变化,分析其与抗南方锈病的关系。结果表明,自交系抗性水平与苗期发病率呈负相关;除脯氨酸含量外,其他生化指标均在自交系间、处理间和不同检测时间点间存在显著差异。苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性在接菌后明显提高,抗病自交系酶活高峰出现早,酶活性升高幅度大于感病自交系;在抗病自交系中,超氧化歧化酶活性在接种后早期上升快,活性高;在感病自交系中,超氧化歧化酶活性在接种后期表现明显升高。叶片组织中可溶性糖含量与感病程度相关,南方锈病属高糖病害;可溶性蛋白含量下降,抗病自交系中含量降低速度和幅度都大于感病自交系。运用最优曲线回归拟合,接菌后1 d苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性变化量、可溶性糖含量变化量等指标与玉米苗期的发病率呈显著或极显著相关。     

玉米自交系可溶性糖含量及过氧化物酶活性与丝黑穗病抗性关系的研究

以经过2年田间接种鉴定发病率呈梯度分布的18份玉米自交系为试验材料,研究苗期接菌条件下可溶性糖含量及过氧化物酶活性与田间发病率的关系。结果表明：在15℃/25℃(黑/白天)变温、1%土壤接菌条件下,幼苗可溶性糖含量与田间发病率间存在极显著的正相关(R=0.824 1),二者的一元线性回归方程为y=0.151 8x+15.753,卡方拟合检验效果好;幼苗过氧化物酶(POD)活性与田间发病率间虽然呈极显著的正向相关(R=0.895 8),一元线性回归方程为y=32.419x+2 245.008,但卡方拟合检验效果差。     

感染小斑病的玉米植株中过氧化物酶活性及同工酶的变化

以不同抗性的两个玉米自交系为材料,苗期接种小斑病菌T小种,研究了病害发展过程中叶片过氧化物酶活性及同工酶的变化。接种后2～10天,抗、感自交系的罹病植株均表现酶活性显著增强,感病系酶活性增加的幅度及速率大于抗病系。两个自交系过氧化物酶和同工酶的变化趋势基本一致:处理和对照之间酶带数目没有差异,接种后24～144小时,所有材料中都发现5条酶带,无论抗病系还是感病系,罹病植株有三条酶带(C₃、C₄、C₅)的相对活性随时间逐渐增强,其余两条酶带(     

青枯病对不同抗性玉米自交系叶片生理特性的影响

以对青枯病抗性不同的两个玉米自交系为材料,研究青枯病对玉米叶片过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、叶绿素含量、可溶性蛋白含量以及电导率的影响。结果表明,接种青枯病菌后,感病自交系黄早四从14 d开始出现感病症状,抗病自交系K12HF526在30 d后才出现轻微感病症状。两个自交系对照组叶片的POD活性、SOD活性和MDA含量表现趋势一致,抗病自交系高于感病自交系。不同自交系对照组的叶片叶绿素含量一致,处理组中感病自交系明显低于抗病自交系,可能是感染青枯病导致叶绿素含量降低。抗病自交系叶片可溶性蛋白含量在接种前后差异不显著,感病自交系接种21 d后显著降低。通过电导率计算伤害率的结果表明,抗性自交系的伤害率远远低于感病自交系。     

耐盐碱基因eIF1A对玉米遗传转化研究

以来自柽柳的耐盐碱基因eIF1A为研究对象,构建其单子叶植物表达载体,并利用农杆菌介导法转化极早熟玉米自交系加2和M1的胚性愈伤组织,创制转eIF1A基因玉米新材料,为耐盐碱转基因玉米育种提供技术和材料支持。结果表明,成功构建eIF1A基因的单子叶植物表达载体pCAMBIA3300-Ubi-eIF1A,共获得33株除草剂抗性植株,其中,12株目的基因和筛选标记基因PCR呈阳性反应,RT-PCR检测表明,目的基因正常转录表达。     

长日照条件下玉米开花期光反应相关基因差异表达模式分析

以Suwan种质代表性自交系T32（光敏感）和QR273（光钝感）为材料，利用实时qRT-PCR方法研究10个光反应相关基因在长日照条件下（16 h光照/8 h黑暗）的差异表达模式。结果表明，长日照条件下，不同光反应相关基因在不同自交系间表现出震荡表达模式，其中，开花促进基因ZmCOL、ZmELF4、ZmGI、ZmHd1、ZmHd6、ZCN8在光钝感系QR273中的相对表达量显著高于光敏感系T32；开花抑制基因ZmCCT9、ZmCCT10的相对表达量则显著低于T32。此外，ZmTFL1与ZmCCT虽为开花抑制基因，但其在光钝感自交系QR273中显著高表达，而在光敏感自交系T32中则低表达。     

玉米丝黑穗病接种浓度与发病关系研究

采用人工控制的土壤接种方法，对玉米丝黑穗病[Sporisorium reilianum(Kühn)Langdon & Fullerton]病菌不同接种菌土浓度与发病程度的关系进行了研究。结果表明，土壤接菌量与玉米丝黑穗病发病率关系密切，供试玉米品种的丝黑穗病发病率均随着接种菌土浓度的增加而增加，当接种菌土达到一定浓度后，发病率不再显著提高。抗性材料的接种浓度达到3‰以上时其发病率不再显著提高。因此，在玉米抗病育种中可采用3‰接种菌土浓度筛选抗病种质或品种。     

东北春小麦赤霉病抗性鉴定及抗病基因Fhb1检测

为明确东北春小麦赤霉病抗性水平和抗源分布,本研究对1 592份东北春小麦品种/系进行赤霉病抗性鉴定和抗病基因Fhb1检测。赤霉病抗性鉴定结果发现：在供试材料中,赤霉病中抗材料仅29份,占1.82%;中感材料549份,占34.48%;高感材料1 014份,占63.69%。分子标记结果显示：供试材料中未检测到赤霉病抗性基因Fhb1,推测29份材料抗性来源于其它抗性基因。东北春小麦抗性材料遗传基础不明,抗病基因Fhb1缺失。因此,挖掘当地小麦赤霉病抗性基因以及加强Fhb1基因的应用,对于提升东北春小麦赤霉病抗性水平十分重要。     

芸薹根肿菌侵染早期甘蓝型油菜转录组分析

根肿病是油菜最为严重的病害之一。为探索根肿病菌和油菜互作中的抗性分子机制,采用RNA-seq技术对根肿病早期侵染中抗病品系ZHE-226(R)和感病油菜10159(S)进行转录组分析。与感病材料S相比,在0、12、48和72h 4个接种时间点,抗性材料R中共有809个基因上调表达,1082个基因下调表达。模式识别受体、几丁质酶、R基因、WRKY、水杨酸和茉莉酸等抗性相关(PRR)基因在抗病材料R和感病材料S中诱导表达并表现出不同的表达模式。抗病材料R中PRR相关基因主要表现为下调表达,R基因上调表达,水杨酸表现为前期下调后期上调表达,茉莉酸、几丁质酶和WRKY因子在R和S中均诱导表达。结果表明PRR介导的PTI(病原相关分子模式触发的免疫反应)在感病材料S中显著诱导,在抗病材料R中作用不明显;R基因介导的ETI(效应蛋白触发的免疫反应)和水杨酸介导的抗病信号途径对根肿病抗性起重要作用。     

玉米骨干亲本黄早四抗病基因遗传传递规律的初步研究

对玉米抗病基因SSR标记的分析表明,在黄早四、4个黄早四衍生系和衍生系配制的4个杂交种中都存在矮花叶病抗性基因mdml(t)与玉米茎腐病抗性基因Rfg1,但不具有茎腐病抗性基因Rpi1。鲁单981具有南方锈病抗性基因RppQ,其余8个材料都不含该基因。对小斑病抗性基因STS标记的扩增结果显示9,个材料具有大小相同的带型,序列分析显示黄早四具有抗性基因rhm。SSR标记和STS标记分析结果同田间抗性相符合,两种分子标记可有效地用于玉米抗性基因的遗传传递分析。     

Evaluation of sugarcane smut resistance in wild sugarcane (Saccharum spontaneum L.) accessions collected in Japan

ABSTRACT

Sugarcane smut, caused by Sporisorium scitamineum, is one of the most important sugarcane diseases in Japan. Wild sugarcane, Saccharum spontaneum, is known to be a key breeding material to obtain high-yielding clones. In this study, we sought to identify Japanese wild sugarcane accessions with high resistance to smut. Thirty wild sugarcanes and three sugarcane cultivars were tested by the pinprick method. The results of the inoculation tests aided in identifying wild sugarcanes with high resistance to smut disease, namely JW90, Iriomote8, and Iriomote15. After screening the germplasm, progeny distribution of smut resistance from the inoculation test and dry matter productivity in the smut disease-free field were compared. The highly resistant wild sugarcane accession had a much better impact on progeny distribution of smut resistance compared with the susceptible accession. No relationship was found between smut resistance and dry matter productivity in both populations.     

部分玉米种质资源对弯孢菌叶斑病的抗性评价

利用田间自然条件下人工接种的方法,对94份玉米自交系和杂交种(组合)进行抗玉米弯孢菌叶斑病的鉴定,同时筛选出用作QTL分析群体构建的抗病和感病自交系。结果表明,供试自交系一般表现为中抗和中感,没有对新月弯孢菌免疫、高抗和高感的材料。抗病材料只有8个,可作为玉米弯孢菌叶斑病QTL分析群体构建的材料。杂交组合中抗病材料占了多数,而且出现了5个高抗组合。     

58份玉米自交系抗丝黑穗病鉴定

以58份美国玉米自交系为试验材料,采用人工接种方法进行玉米自交系抗丝黑穗病鉴定。连续两年鉴定结果表明,供试材料对玉米丝黑穗病抗性差异较大,抗病和感病自交系各占50%。其中B90、LH38和IRF240等10份自交系表现为高抗,在抗病育种中可优先利用;B105、B108、B103等13份自交系表现为高感,在抗病育种中应改良后利用。     

菲利普孢囊线虫侵染后小麦防卫相关UniGene表达特性

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是严重危害我国黄淮海地区小麦生产的重要病原物之一。为揭示该线虫侵染后合胞体建立早期病原与宿主细胞的互作机制,以H.filipjevi易感材料温麦19和抗性材料抗线2号为研究对象,应用real time PCR分析了线虫侵染后不同时段10个可能与防卫相关的UniGenes相对表达量的变化。结果表明,与细胞结构相关的基因UniGeneAK335102(GenBank ID,下同)在抗线2号中的表达量高于温麦19,而另一个与细胞结构相关的UniGeneDR737925在温麦19中的表达量高于抗线2号。与应激相关的一个UniGene JV948284在侵染后各时段,在温麦19中的表达量均远高于抗线2号。与抗性相关的UniGene JP233598在接种线虫3 d以后,在抗线2号中的表达量明显高于温麦19;UniGene JP852719(Ascorbate peroxidase)基因在抗、感材料中的表达量无明显差异;UniGene(CV767657)TIFY 3A-like protein在温麦19中的表达量随接种后时间延长而降低,而在抗线2号中的表达量仅在接种后3、9 d时的表达量相对较高。信号转导相关UniGeneCD87797与WRKY转录因子家族UniGeneEU665453,在温麦19中的表达量随接种后时间延长而逐渐增加,但在抗线2号中则逐渐降低。MYB转录因子UniGene JF951950的表达量在温麦19中接种早期较高,而在抗线2号中接种后期较高;另一MYB转录因子UniGeneAK330737(similarity to Os06g0258000)在抗线2号中的表达量明显高于温麦19。综上所述,在菲利普孢囊线虫侵染后的早期,10个可能与防卫相关的基因表达模式在抗性和易感材料中存在不同程度差异,此结果对揭示小麦对菲利普孢囊线虫抗、感的分子机制有一定启示。     

玉米抗丝黑穗病主效位点连锁分子标记利用效率的初步分析

研究利用前人开发的与玉米抗丝黑穗病主效QTL（bin2.09）紧密连锁的分子标记,在明确标记在bin2.09区域位置基础上,对不同来源的37份自交系进行抗感区分。结果表明,各标记在不同血缘自交系与黄早四抗病近等基因系间的区分效率有较大差异,其中,STS标记MZA6393在所有感病自交系与黄早四抗病近等基因系之间的区分效率最高,为75.7%,dCAPS标记LSdCAP3与LSdCAP2的区分效率次之;多数标记对SPT血缘自交系的区分效果较好,且各标记对高感自交系的区分效果优于感病自交系,并最终预测由dCAPS标记LSdCAP2和STS标记MZA6393界定的片段可能为玉米抗丝黑穗病主效功能片段。     

玉米骨干亲本对主要病害的抗性及其传递规律

选用5个玉米骨干亲本Mo17、黄早4、掖478、自330和丹340及其68个衍生品系,对大斑病、小斑病、丝黑穗病、弯孢叶斑病、禾谷镰孢茎腐病、矮花叶病和黑粉病的抗性进行鉴定。结果表明,黄早四具有较好的多抗和兼抗性,60.7%衍生品系对大斑病达中抗以上水平,82.0%高感或感小斑病,对小斑病的抗性较易丢失,感丝黑穗病易被改良。Mo17具有较好的多抗和兼抗性,81.2%衍生品系对丝黑穗病达到中抗以上水平,64.7%高感或感小斑病,对丝黑穗病的抗性能较好地传递给其衍生品系,对小斑病的抗性易丢失,感大斑病性状易被改良,Mo17是唯一对弯孢叶斑病的抗性达到中抗水平的骨干自交系。自330对3种病害具有较好的抗性,其衍生品系中70.0%对丝黑穗病达到中抗以上水平,表明自330对衍生系的丝黑穗病抗性有较好的遗传贡献,对小斑病和弯孢叶斑病的感病性状不易通过传统的系选方法进行改良,自330是唯一对禾谷镰孢茎腐病的抗性达到中抗水平的骨干自交系。掖478中抗小斑病,其71.4%的衍生系中抗小斑病,抗性能较好的传递,掖478感弯孢菌叶斑病和大斑病,其衍生系中有57.0%中抗弯孢菌叶斑病,42.9%抗大斑病,表明其感弯孢菌叶斑病和大斑病的性状易被改良。     

28种自交系对5种玉米主要病害的抗性鉴定研究

利用人工接种技术对28种玉米自交系进行鉴定,分析这些自交系对我国玉米主要叶部及土传病害的抗病性。结果表明,供试自交系中3份高抗玉米弯孢叶斑病,5份高抗大斑病,1份高抗穗腐病,3份高抗茎腐病,8份高抗丝黑穗病,其中沈3336和S122对5种主要病害均有较好抗性,可作为育种工作进行品种选育的材料。     

MAPK级联在玉米抗病反应和植保素代谢调控中的作用分析

利用MAPK级联抑制剂U0126和PD98059特异抑制MAPK信号传递途径后,使用禾谷镰刀菌侵染或脱落酸(ABA)处理玉米自交系Mo17幼苗,利用qRT-PCR分析植保素关键基因表达情况,观察MAPK级联对玉米响应禾谷镰刀菌侵染的情况。结果表明,抑制MAPK级联后,玉米叶片对禾谷镰刀菌侵染更加敏感,发病率显著提高,禾谷镰刀菌对植保素相关基因TPS6、An2、CYP71Z18、KSL5和TPS1的诱导受到抑制,且转录因子WRKY79的表达也被抑制,说明在玉米叶片中植保素的产生受MAPK级联的调控。玉米根系在MAPK级联被抑制后,ABA对这些基因表达的诱导同样受到抑制。说明MAPK级联参与植物抗病反应,在玉米叶片和根部MAPK级联可能通过调控转录因子ZmWRKY79参与对植保素代谢的调控,为玉米抗病反应机理研究提供理论依据。     

基于SSR标记的玉米丝黑穗病抗性的关联分析

选取玉米染色体上的2.09、3.04、3.05 3个区段的55个SSR标记对16份抗感玉米丝黑穗病的玉米自交系基因组DNA进行扩增,并对SSR分子标记基因型与丝黑穗发病率进行关联分析。结果表明,40对SSR引物多态性较好,检测出的等位基因数为2～5个,平均为3个,多态性信息量(PIC)为0.180～0.765,平均为0.562。初步确定与玉米丝黑穗病相关程度达显著以上的标记14个,占多态性标记的35%。其中,标记umc2077和umc1525与玉米丝黑穗抗性相关呈极显著水平,可进行辅助选择研究。