四川省根肿病分布、根肿菌小种及根肿病抗性研究

发布时间：2020-08-20 21:18

【摘要】：根肿病是由芸薹根肿菌Plasmodiophora brassicae引起的危害十字花科作物生产的土传病害。中国已有24个省(直辖市)有根肿病分布,其中四川省为严重受害省份之一。利用品种抗性是根肿病防治中的一项重要方法,生理小种鉴定、品种抗性的评估以及抗性机理的研究则是抗病育种及抗性品种合理布局的基础。本学位论文研究了根肿病在四川的分布现状及根肿菌生理小种;基于多菌样多小种对普通品种及抗病品种的抗根肿病评估;小型球形瘤(SSG)的发生、形态及组织病理学;根肿菌在感病、中抗及高抗结球甘蓝品种中的皮层侵染动态及接种浓度对其的影响;无毒菌样诱导的寄主防御以及一种抑制根肿病的腐殖营养土的应用及机理。取得的主要结果如下:⑴四川省根肿病的分布及根肿菌生理小种为探究四川省根肿病分布及根肿菌生理小种,于2014-2016年向各县(区、市)植保站以问卷方式调研了解四川省根肿病分布,并利用Williams生理小种鉴别体系对采自四川省不同病田的22个根肿菌样进行生理小种鉴定。结果表明,根肿病分布于四川省19市(州)89个县(区、市),占总调查数的50%。按照极高、高、中等、低、极低、无分布6个根肿病分布密度等级划分依次为23、7、11、16、32和0个县(区、市),其中11个县(区、市)根肿病病史较长,大部分根肿病极高和高密度分布以及长病史县(区、市)都在地理位置上相对集中。22个根肿菌样共鉴定出2、4、7和11号4个生理小种,其中4号为优势生理小种,占总供试根肿菌样的77%。生理小种在四川省表现出明显地域分布差异。⑵品种对根肿病的抗性评估及小型球形瘤(SSG)本研究采用18个四川省不同病田采集的已鉴定生理小种的根肿菌样对9个普通十字花科作物品种进行了室内抗性评估,同时用川渝地区已鉴定生理小种的12个根肿菌样对7个商品化抗根肿病白菜品种进行了抗性评估,此外还对抗性品种评估过程中的小型球形瘤(SSG)的发生、形态和组织病理学进行了研究。实验结果显示:供试普通品种对绝大多数供试菌样表现感病,73%的供试组合病情指数在75以上。7个供试商品化白菜品种均对绝大多数供试菌样表现高度抗病性。SSG在含有T1-145或者菌样FL的组合中发生,说明一些抗病品种或者根肿菌样可能比其他的品种或者菌样有更强的产生SSG的能力。另外纺锤形瘤(典型根肿病症状)的根部鲜重以及根瘤直径显著高于SSG。组织切片观察发现SSG内受到延迟的根肿菌皮层侵染进程可能与SSG受到限制的根瘤发展有关。此外SSG在根部的着生数量少(平均2.2个),这进一步证明一些寄主-根肿菌样组合不能在根部形成大量SSG。⑶接种浓度对根肿菌皮层侵染的影响本研究利用3个接种浓度在室内探究了根肿菌在感病品种Bronco、中抗品种B-2819以及高抗品种Tekila等三个结球甘蓝品种内的皮层侵染。Bronco和B-2819的症状及皮层侵染均受到接种浓度的明显影响。当接种浓度为1×10~6个/mL以及1×10~7个/mL时,Bronco的发病率或者病情指数相对B-2819大致偏高。不过当浓度升高到2×10~8个/mL时这2个品种间没有显著病情差异。相似的是,在1×10~6个/mL时Bronco和B-2819的侵染面积百分比有较大差异。不过随着浓度升高二者之间的皮层侵染差异相对较小。用qPCR进行根部根肿菌DNA浓度检测时发现Bronco在接种浓度为1×10~6个/mL时相对高于B-2819,而浓度升高时二者没有差异。Tekila在2个相对较低浓度下完全没有皮层侵染,在最高浓度下也只有极少数的纺锤形瘤形成。该实验结果说明一种根肿病中抗类型受接种浓度影响很大,而高抗则受浓度影响非常小。⑷根肿菌无毒菌样诱导的寄主防御探究本研究利用完整根以及分根的人工接种探究了根肿菌无毒菌样诱导的寄主防御对有毒菌样的抵抗,并探究了无毒菌样接种寄主完整根后在不同时间点的2个防御相关基因的表达。利用完整根的人工接种发现无毒菌样接种芜菁甘蓝Wilhelmsburger 4d后的处理的病情指数显著低于对照,说明无毒菌样诱导的防御能够限制有毒菌样。用无毒菌样在加拿大油菜45H73分根的一侧接种4d后再在分根另一侧接种有毒菌样其根肿病情显著低于对照,说明无毒菌样诱导的寄主防御可能可以系统性传递。加拿大油菜45H29的基因表达分析发现防御基因BnOPCL接种处理的基因表达均值在4个时间点有略高于不接种处理的趋势,但无显著差异。而另一个基因BnCCR只在第3个时间点的接种处理有略高的表达。⑸一种抑制根肿病的腐殖营养土的应用及机理采用室内人工接种评估了一种抑制根肿病的腐殖营养土的2种应用方式并通过土壤灭菌、pH测定、元素成分分析以及根毛侵染观察探究了该腐殖土的抑菌机理。结果表明腐殖土以1:1的比例混入利于发病的草炭土时病情指数相比对照降低66.4,当比例达到3:1时病情指数相比对照降低80.2。腐殖土作为隔离层使用时覆盖厚度达到6cm时病情指数相比对照降低78.7。土壤灭菌实验发现该腐殖土没有生物抑菌因子。土壤pH和元素成分分析发现该腐殖土含有碱性、高钙以及高镁含量这3个根肿病抑制因子,其中碱性和高钙含量可能是其重要抑制因子。该腐殖土能完全阻止根毛侵染,可能主要是碱性土壤环境的抑制作用。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S432.4
【图文】：

根肿病,四川省,根肿,鉴别寄主

图 2-1 四川省根肿病 2014－2016 年发生分布图Fig. 2-1 Clubroot occurrence and distribution map in Sichuan from 2014－20162. 2 生理小种鉴定鉴定结果显示供试的 22 个根肿菌样在 2 个芜菁甘蓝鉴别寄主 Laurentian 和Wilhelmsburger 上有明显的致病性差异。根肿菌样 LX、KD-X 及 XC 对这 2 个鉴别寄主均表现不亲和反应，根肿菌样 KD-L 对 Wilhelmsburger 表现不亲和但对

形态图,小型球,纺锤形,形态

图 3-1 a.纺锤形瘤和 b-d. 小型球形瘤（SSG）的形态对比Fig.3-1 Comparison between a. spindle gall and b-d. small spheroid gall (SSG) onmorphology 田间抗病评估结果田间抗性评估结果发现感病对照丰研夏帅在本次田间实验中发病率（情指数（27）均不高（图 3-2），说明本次田间实验的整体发病程度偏轻过阈值来划分抗感反应。不过供试的 5 个抗根肿病品种均在发病率及病表现极低的水平，其中 3 个品种百慕田 7 号、吉春大白菜和金锦完全没成（图 3-2）。这表明本次供试的 5 个品种在成都市大邑县田间依然表现寄主均未在田间观察到 SSG 的产生。

根部,鲜重,小型球,根瘤

而含 SSG 的根部鲜重与健康根部鲜重没有明显差异（图3-3a 和图 3-4）。图 3-3 白菜根部小型球形瘤（SSG），纺锤形瘤以及健康根在 a.根部鲜重以及 b.根瘤直径上的比较。图上相同字母代表 LSD 检验（P = 0.05）和 t-检验（P = 0.05）下没有显著差异Fig. 3-3 Comparison of Chinese cabbage plants for a. Fresh root weight, and b. Galldiameter for small spheroid galls (SSGs), spindle gall, and healthy root. Means with the sameletter indicate no significant difference according to the LSD test (P = 0.05) and t-test (P =0.05)

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