条斑紫菜Pyropia yezoensis赤腐病抗性综合评价指标的构建

发布时间：2017-04-06 15:09

  本文关键词：条斑紫菜Pyropia yezoensis赤腐病抗性综合评价指标的构建，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：条斑紫菜(Pyropia yezoensis)是世界上产值最高的海藻之一,仅日本、韩国、中国三国的年产值就超过20亿美元。然而,近年来紫菜养殖海区频繁出现的病害、烂菜现象,造成严重的经济损失。国内外学者从环境生态学、病原学、病害的预防、监测和紫菜本身的状态等多个角度进行了研究,但至今尚未发现有效的解决方法。本研究在前人的基础上,通过分析条斑紫菜正常生长和紫菜腐霉侵染条件下,抗病有关的生理生化指标的变化,从生理生化水平较为系统的研究了紫菜腐霉侵染引起的紫菜抗病性的变化,运用生物统计学原理,通过主成分分析,构建了能够用于条斑紫菜抗病性评价的综合指标,为条斑紫菜抗病品系的筛选提供理论依据,为探讨条斑紫菜抗病机制提供参考。1.条斑紫菜抗病相关的生理生化指标的测定研究了紫菜腐霉侵染对条斑紫菜叶状体防御性物质脯氨酸(Pro),保护性酶类苯丙氨酸转氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO),防御信号活性氧(ROS)、细胞损伤指示性物质丙二醛(MDA)及荧光动力学参数,在不同时间点(0、1、3、5、7、9d)的变化。实验结果表明：紫菜腐霉侵染能够打破细胞ROS的动态平衡,引起ROS含量极显著增加(P0.01),进而影响细胞渗透压平衡,表现为Pro含量极显著增加(P0.01),并导致细胞内保护酶类PAL和PPO活性极显著增加(P0.01),并且ROS积累引起细胞膜脂过氧化,MDA含量发生极显著变化(P0.01)。紫菜腐霉侵染引起的条斑紫菜荧光动力学参数的分析表明：紫菜腐霉侵染导致PSII最大量子效率Fv/Fm显著降低,导致PSII反应中心受到破坏,阻碍了电子传递,YⅡ下降,光能捕获效率降低,因此,用于光合作用的电子减少,机体为了保护自身,不得不将过量的能量以热耗散形式散发出去,NPQ值显著上升。由此推测条斑紫菜叶状体对紫菜腐霉侵染的生理响应过程为：紫菜腐霉侵染引起藻体ROS含量积累上升,积累的ROS激活机体防御系统,Pro含量增加以调节细胞渗透平衡：同时积累的ROS激活细胞内保护酶类,PAL和PPO的活性增强。并且迅速积累的ROS引起细胞损伤,导致细胞膜脂过氧化,产生并积累MDA。另外,2)瞬间积累的ROS产生极大氧胁迫,破坏了机体的光合器官结构的完整性,影响植物光合作用的顺利进行,导致荧光动力学参数的变化。本实验为全面了解条斑紫菜防御紫菜腐霉侵染的机制奠定了基础,同时为后续条斑紫菜赤腐病抗性品系的选育提供了理论指导。2.条斑紫菜赤腐病抗性评价综合指标的构建我们分析了条斑紫菜抗病有关的生理生化指标在紫菜腐霉侵染过程中的变化情况。研究结果表明,抗病有关的生理生化指标(ROS、MDA、Pro、PAL、 PPO、NPQ、Qp、Fm/Fv、YⅡ)与紫菜腐霉侵染的时间有显著相关(P0.05),有一定随侵染时间增加的趋势。因此本研究选取测定方便、广泛存在且随紫菜腐霉侵染时间有显著变化的抗病有关的生理生化指标,通过主成分分析,构建用于评价条斑紫菜对紫菜腐霉抗性的综合指标表达式,即：Z=0.12*zPro-0.12*zMDA+0.18*zROS+0.24.2*zPAL+0.19*zPPO+0.14*zFv/Fm +0.17*zYⅡ-0.07*zqP-0.05*zNPQ。3.条斑紫菜不同品系对紫菜腐霉侵染的抗性评价我们研究了实验室常用5个条斑紫菜养殖品系对紫菜腐霉侵染抗性的相对强弱。抗性评价是通过对生长条件一致、状态良好的等量的5个品系材料加入相同浓度的紫菜腐霉孢子,充分感染后(9d),测定抗病相关的生理生化指标的变化,然后利用已经构建的条斑紫菜赤腐病抗性评价综合指标,对5个实验品系的抗病性进行定量的评价。分析结果表明品系PYL-349和PYL-348对紫菜腐霉的感染较为敏感,抗病性综合评价指数分别为-0.94和-0.36。相对而言,品系PYC200912-74对紫菜腐霉的相对抗性最强,抗病性评价综合指数达到1.10,表现为相同感染时间后又较少病斑,平均病斑面积较小,病情指数较低。本研究结果表明,条斑紫菜不同品系间存在抗病性的显著差异,我们可以利用筛选的对紫菜腐霉有不同抗性的品系用作后续的育种材料。
【关键词】：条斑紫菜 紫菜腐霉 抗病性 主成分分析
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S946.2
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-14
• 第一章 文献综述14-29
• 1 紫菜概述14-15
• 2 我国条斑紫菜的养殖现状15-16
• 3 紫菜养殖过程中病害频发的相关因素16-20
• 3.1 环境变化16-17
• 3.2 紫菜病害病原鉴定17-20
• 3.3 紫菜自身种质因素20
• 4 紫菜病害的影响及预防20-21
• 5 目前条斑紫菜赤腐病的研究进展21-23
• 5.1 条斑紫菜赤腐病的发现及症状21-22
• 5.2 紫菜腐霉的生长发育22-23
• 6 植物抗病性生理生化方面的研究进展23-27
• 6.1 植物抗病有关的生化物质的研究23-27
• 6.1.1 活性氧(ROS)在植物抗病反应的研究23-25
• 6.1.2 丙二醛(MDA)在植物-病原菌互作中的作用25
• 6.1.3 脯氨酸(Pro)在植物抗病反应中的作用25-26
• 6.1.4 苯丙氨酸转氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)在植物抗病反应的作用26-27
• 6.1.4.1 PAL与植物抗病性的关系26
• 6.1.4.2 PPO与植物抗病性的关系26-27
• 6.2 植物抗病生理方面的研究27
• 7 研究的目的和意义27-29
• 第二章 条斑紫菜抗病相关的生理生化指标检测29-48
• 1 材料和方法30-35
• 1.1 条斑紫菜和菌株30-31
• 1.2 培养基及主要试剂31
• 1.3 仪器和设备31-32
• 1.4 紫菜腐霉孢子的诱导32
• 1.5 人工感染32
• 1.6 病情指数和生理生化指标的测定32-34
• 1.6.1 病情指数的测定32-33
• 1.6.2 生理生化指标的测定33-34
• 1.6.3 叶绿素荧光参数的测定34
• 1.7统计分析34-35
• 2 结果35-43
• 2.1 条斑紫菜赤腐病的症状表现35-36
• 2.2 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜叶状体的生理影响36-40
• 2.2.1 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜叶状体ROS与脯氨酸Pro含量的影响36-38
• 2.2.2 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜保护性酶类PAL与PPO活性的影响38-39
• 2.2.3 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜叶状体MDA含量的影响39-40
• 2.3 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜叶状体光合生理的影响40-43
• 3 讨论43-47
• 3.1 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜脯氨酸的影响43-44
• 3.2 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜保护性酶类的影响44-45
• 3.3 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜膜系统的影响45
• 3.4 紫菜腐霉侵染对条斑紫菜荧光动力学参数的影响45-47
• 4 小结47-48
• 第三章 条斑紫菜赤腐病抗性综合指标体系的构建48-57
• 1 材料和方法49-50
• 1.1 实验材料49
• 1.2 实验方法49-50
• 2 结果50-56
• 2.1 各项指标数据标准化及相关性分析50-51
• 2.2 9个指标间的相关矩阵51-52
• 2.3 PCA法构建条斑紫菜抗病性综合指数52-56
• 2.3.1 各主成分的特征根和贡献率52-53
• 2.3.2 选取主成分的特征向量53-55
• 2.3.3 不同感染时间条斑紫菜生理生化综合指数分析55-56
• 3 讨论56
• 4 小结56-57
• 第四章 条斑紫菜不同品系对紫菜腐霉侵染的抗性评价57-67
• 1 材料和方法57-59
• 1.1 实验材料57-58
• 1.2 实验方法58-59
• 1.2.1 实验材料的驯化58
• 1.2.2 紫菜腐霉孢子的诱导58
• 1.2.3 人工感染58
• 1.2.4 各项生理生化指标的测定58-59
• 2 结果59-64
• 2.1 紫菜腐霉侵染后条斑紫菜不同品系生化指标的分析59-61
• 2.2 紫菜腐霉侵染后条斑紫菜不同品系生理指标的分析61-62
• 2.3 条斑紫菜不同品系在紫菜腐霉充分侵染后的病烂情况62-63
• 2.4 条斑紫菜不同品系抗病性综合指标得分63-64
• 3 讨论64-65
• 4 小结65-67
• 参考文献67-75
• 致谢75-76
• 个人简历76
• 在学期间发表的学术论文与研究成果76

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