玉米抗灰斑病组织细胞学及生理机制研究

发布时间：2020-07-01 09:31

【摘要】：玉米灰斑病(GLS,Gray Leaf Spot)已成为我国玉米生产面临的重大病害,选育抗病品种是防治玉米灰斑病的有效途径之一。本研究以抗病自交系齐319、感病自交系掖478,及以二者为亲本构建的含有第1染色体(bin1.02)目标QTL区间的抗病片段代换系为试验材料,进行人工接种玉蜀黍尾孢菌,利用光学显微镜观察接种前后不同时期抗感材料中病原菌繁殖过程,透射电镜观察接种前后各时期抗感材料中组织细胞结构变化,揭示玉米对灰斑病菌组织细胞抗病机理;通过分析接种前后各时期叶片组织中酶活性及可溶性糖差异揭示玉米抗灰斑病生理机制。本研究取得的主要结果如下:1.通过光学显微镜对齐319、掖478和片段代换系在接种后0 d、3.5 d、15 d和35d玉米叶片进行观察,感病材料接种后3.5 d分生孢子萌发,并通过气孔入侵植物叶片内,抗病材料齐319和片段代换系与感病材料掖478相比,能明显抑制病原菌的生长和繁殖,而且抗病材料齐319对灰斑病的抗性强于片段代换系材料。2.通过透射电镜对齐319、掖478和片段代换系在接种后0 d、3.5 d、15 d和35 d玉米叶片进行观察,感病材料比抗病材料叶片叶肉细胞破坏严重,感病材料中淀粉粒出现逐渐增多的趋势,抗病材料中淀粉粒出现不变或稍有减少的变化趋势。表明抗病材料可以抵抗玉蜀黍尾孢菌的侵染对其叶肉细胞造成的破坏,且病原菌侵染对玉米鞘细胞影响较小。3.通过对感病材料掖478和抗病片段代换系在接种后0 d、3.5 d、15 d和35 d玉米叶片进行POD酶活性、SOD酶活性、CAT酶活性、MDA含量的测定,结果表明:抗感材料在受到玉蜀黍尾孢菌侵染后,POD酶活性、SOD酶活性、CAT酶活性、MDA含量均发挥作用。POD酶活性在3.5 d时,处理组POD酶活性比对照组显著提高,15 d后POD酶活性稳步小幅度增加,抗病片段代换系材料POD酶活性显著高于感病材料,防御系统表现优于感病材料。SOD酶活性15 d后处理组中SOD酶活性比对照组显著提高,SOD酶活性与抗病片段代换系材料的抗病性之间存在着一定的关系。说明抗病片段代换系材料中SOD酶活性高从而抵抗灰斑病病菌入侵的能力强,延缓了病原菌对寄主植株的伤害,表现一定的抗病性。CAT酶活性在35 d后处理组中CAT酶活性比对照组显著提高,且抗病片段代换系材料CAT酶活性增加的幅度显著高于感病材料,说明玉米抗病片段代换系材料的抗病性与CAT酶活性之间存在着一定的关系。抗病片段代换系材料中CAT酶活性高从而抵抗灰斑病病菌入侵的能力强,延缓了病原菌对寄主植株的伤害,表现一定的抗病性。MDA含量在3.5 d后处理组中感病材料的MDA含量均高于抗病片段代换系材料,且感病材料的MDA含量增加的幅度显著高于抗病片段代换系材料,说明感病材料叶片细胞膜遭到病原菌的破坏比抗病片段代换系材料更严重。MDA含量与玉米抗感材料中细胞膜的破坏程度存在着一定的关系。4.通过对感病材料掖478和抗病片段代换系在接种后0 d、3.5 d、15 d和35 d玉米叶片进行可溶性糖含量的测定,结果表明:玉蜀黍尾孢菌侵染抗感材料中可溶性糖含量的变化与田间发病程度存在一定的关系,3.5 d时,处理组中抗感材料可溶性糖含量均出现下降。由于病原菌的入侵造成寄主体内糖类供应不足造成的结果。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.131
【图文】：

图 1 玉蜀黍尾孢和玉米尾孢菌落以及分生孢子Fig.1 colonies and conidia of the tail corn and corn spores1.1.4 玉米灰斑病的接种鉴定方法灰斑病接种可以采取自然接种和人工接种两种方法。自然接种要求选择在灰斑病多发地区且气候变化相对稳定条件下进行，人工接种主要包括喷雾、菌液灌心、高粱粒灌心、注射等接种方法（王平喜等，2014；徐秀德等，2003）。一般人们最常用的方法是对玉米叶部病害进行喷雾接种，喷雾接种操作简便，但保湿效果差，不利于灰斑病在玉米叶片上的繁殖生长；菌液灌心法和注射法与喷雾法相比保湿效果更优，操作也比较便利，是抗性鉴定的主要方法（王桂清等，2006）。在北方辽宁省等地区对田间玉米进行接种的方法一般采用的是人工接种注射的方法，人工接种的方法不仅可以有效的起到保湿的效果且可以利用玉米植株的芯叶存留病原菌的菌液。人工接种一般在玉米长到大喇叭口时期（约 9～11 叶）使用配置好的注射器将稀释的菌液从玉米喇叭口的一侧斜插进去且不穿透另一侧注射到玉米芯叶中，每株材料接种 7～10 mL

图 2 抗病片段代换系与两亲本典型表型ce fragment substitution line and two parental typic掖 478；C：抗病片段代换系19; B: Disease resistance material YE 478; C: Disease resistance fragme图 3 抗病片段代换系的遗传背景图netic background of disease-resistant fragment subs

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本文编号：2736584