高粱丝黑穗病菌致病性分化与品种抗病基因标记研究

发布时间：2017-12-03 19:10

  本文关键词：高粱丝黑穗病菌致病性分化与品种抗病基因标记研究

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【摘要】：丝孢堆黑粉菌[Sporisorium reilianum (Kuhn) Langdon Fullerton]引起的高粱丝黑穗病是世界范围广泛分布的重要高粱病害之一。由于该病害可直接破坏高粱穗部结构形成黑粉苞,常导致颗粒无收。近年来高粱丝黑穗病流行加重,造成严重的高粱产量损失。本文以高粱丝黑穗病菌的致病力变异、生理分化机理及高粱种质抗病基因资源挖掘、基因定位等研究为目标,从高粱丝黑穗病病原菌的生物学特性、种群多样性、致病变异、病菌入侵对寄主防御酶系影响和高粱抗病特性遗传及抗病基因标记等多方面进行了系统研究,为我国高粱抗丝黑穗病育种及病害防控等提供了科学理论依据和技术支撑。主要的研究结果如下：1.研究明确了高粱黑穗病不同症状与病原菌种类关系针对近年高粱丝黑穗病田间自然发病症状多样、原因不明等问题,通过病菌形态学特征、培养性状与病菌rDNA-ITS序列比对分析,对采自辽宁省、吉林省和黑龙江省等高粱产区的高粱丝黑穗病8种症状病菌种类进行了鉴定。结果表明：病菌冬孢子萌发特点、菌落形态特征及病菌rDNA-ITS序列等均与丝孢堆黑粉菌(S. reilianum)相符。首次明确我国高粱黑穗病不同类型的症状并非不同病菌种类侵染造成,而是均为丝孢堆黑粉菌侵染所致。2.研究明确了我国高粱丝黑穗病菌生理分化和小种组成及其地域分布针对近年来我国高粱生产上高粱丝黑穗病为害加重、一些抗病品种感病的问题,首次采用病菌单孢菌系扩繁和人工土壤接菌技术,利用自主选育及引进、筛选出12个病菌小种鉴别品系,对我国高粱产区高粱丝黑穗病菌种群致病性分化进行系统研究。结果表明：(1)明确了我国高粱丝黑穗病菌种群中存在4个生理小种,其中3号小种为优势小种。(2)明确了我国高粱丝黑穗病菌种群的地域分布：1号小种主要分布在吉林省部分地区和贵州省高粱产区；2号小种主要分布内蒙古自治区和贵州省等高粱产区；3号小种广泛分布于黑龙江省、吉林省、辽宁省和四川省等高粱产区；4号小种主要分布在山西省和陕西省等高粱产区。(3)系统建立了我国高粱丝黑穗病菌生理小种鉴别寄主体系,4个小种的主要鉴别寄主分别为Tx414或early sumarc, Tx3197B, Tx622 B或Tx623B、TAM428和B2V4。3.探明了高粱丝黑穗病菌对植株体内防御酶系活性影响采用紫外分光光度计比色法,对人工接种抗病性水平不同的高粱病株体内防御相关酶系活性的变化进行测定。结果表明：抗性水平不同的高粱品种植株体内的防御酶活性(含量)存在明显差异,与抗性相关的酶有PAL、SOD、POD、且MDA含量也与抗性相关；人工接种丝黑穗病菌后,病株体内防御酶活性均发生一定的变化,酶活性增加的有PAL、SOD、EST、PPO,酶活性降低的有CAT、POD,另外MDA含量也明显增加；高粱雄性不育系及其保持系之间的相关防御酶系活性和增降幅度略有差异。4.制订了《高粱抗丝黑穗病鉴定技术规范》,鉴定明确了一批高粱资源对丝黑穗病菌优势小种的抗性结合抗病资源筛选,制订了《高粱抗丝黑穗病鉴定技术规范》(DB21/T 19.4-2014)。利用该技术,鉴定和评价了我国育种上广泛应用的150份高粱品系对高粱丝黑穗病菌优势小种的抵抗性,筛选出47份免疫和6份高抗的抗病基因资源或品系。5.阐明了高粱对丝黑穗病菌优势小种抗性遗传效应选择抗病性不同的高粱保持系和恢复系进行组配获得F1和F2代组合群体,采用人工接种方法,对高粱丝黑穗病菌优势小种抗性遗传效应进行了研究。结果表明：高粱品系对丝黑穗病菌优势小种抗性有3种遗传方式,即3：1、13：3和15：1。供试高粱品系对丝黑穗病菌优势小种抗性受控于1-3对非等位基因,且存在基因互作或修饰作用。6.标记与定位了1个高梁抗丝黑穗病基因采用基于性状表现型的BSA法和SSR标记技术,以自主创新对丝黑穗病免疫的恢复系LR625与高感病品系L407B为亲本,通过人工去雄和有性杂交组建了F2群体,采用人工接种病菌优势小种(3号生理小种)的抗病性鉴定方法,对群体进行了抗病基因的遗传分析和抗病基因标记。结果表明：SSR引物Xtxp285可作为高粱抗丝黑穗病的基因标记。在抗亲与感亲、抗池与感池间存在清晰且稳定的差异性谱带,抗性亲本差异片段的大小约为230 bp,感性亲本差异片段的大小约为250 bp。引物Xtxp285与高粱品系LR625抗丝黑穗病基因紧密连锁,将LR625携带的抗病基因定位于3号染色体上和抗性基因最近的连锁标记与其相距7.2 cM。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.14

【参考文献】

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本文编号：1249729