大豆与大豆胞囊线虫相互关系研究

【摘要】： 本论文应用组织染色及石蜡切片技术、同工酶电泳技术、聚酰胺薄膜层析技术、RAPD技术及生物间遗传学原理，从大豆胞囊线虫的宏观群体动态、抗性品种基因归类和推导到微观的组织病理学、线虫发育及雌雄分化、根分泌物中低分子肽／氨基酸及功能蛋白以及抗性基因的分子标记等不同方面系统地研究了大豆与大豆胞囊线虫的相互关系，取得了以下研究进展。 1．不同抗性品种与大豆胞囊线虫群体互作的研究中，首次揭示了不同抗性大豆品种对大豆胞囊线虫3号生理小种群体动态的变化，明确了不同抗性品种对其根内线虫的发育和雌雄分化的影响，并对大豆胞囊线虫3号生理小种休眠进行初步研究。首次提出大豆胞囊线虫二龄幼虫高峰的出现与大豆根系新老更替密切相关的观点，并研究了线虫的侵入和分布与根系发育的时空动态。研究结果表明，辽K89102为抗侵入品种，PI90763、Franklin、哈尔滨小黑豆和应县小黑豆均为抗发育品种；辽豆10根内线虫雌雄的比例最高(11.5：1)，Peking的雌雄比例最低(1：7.5)，Peking为抗繁殖品种；大豆根内二龄幼虫在出苗11天时达第一次高峰，在出苗42天达第二次高峰，而在出苗42天前大豆根系正直新老更替，说明根内线虫与根系发育有密切关系；大豆胞囊线虫3号生理小种的胞囊在一年四季均能孵化，但在不同季节里胞囊内部的卵有不同程度的休眠。 2．组织坏死现象是抗病品种抗线虫的一种机制。根部组织病理学的研究结果表明，抗病品种PI437654、Peking、哈尔滨小黑豆、辽K89102和磨石豆在受大豆胞囊线虫侵染后，在线虫头部附近的寄主组织细胞有明显的坏死，有的产生木质化现象，而感病品种则没有这种现象。 3．首次系统地研究了大豆胞囊线虫侵染后，大豆植株体内防卫反应相关酶系，包括苯丙氨酸解氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)和几丁质酶活性的动态变化，膜脂过氧化指标丙二醛(MAD)及根内可溶性蛋白含量的变化。 4．在大豆胞囊线虫侵染后，可诱导产生相关功能蛋白。研究结果表明，抗感品种均诱导植株体内超氧化物歧化酶、过氧化物酶和多酚氧化酶酶蛋白量的增加，但抗病品种诱导产生的酶蛋白量高于感病品种，且先于感病品种产生，Franklin产生新的过氧化物酶同工酶谱带，Peking和Franklin产生2条多酚氧化酶同工酶谱带，辽K89102产生一条多酚氧化酶同工酶谱带，为进一步深入大豆抗大豆胞囊线虫功能蛋白研究奠定了基础。 5．几丁质酶是植物抗病过程中的一个重要的病程相关蛋白，本文首次探索了大豆胞囊线虫侵染后，大豆根内几丁质酶同工酶电泳及其染色技术。 摘要 发现大豆根内几丁质酶经PAGE碱性电泳系统电泳、荧光染色后有三个组份 的几丁质酶，在接种处理时，抗感品种均有新的几丁质酶同工酶出现，但在 抗病品种中表达的量大，且较感病品种表达早，说明几丁质酶同工酶在抗病 中起着重要的作用。 6.本文应用简便快速的薄层层析检测技术首次对不同抗性大豆品种根 系分泌物中低分子肤/氨基酸及其与抗胞囊线虫的相关性进行研究。将层析 板上的低分子肚/氨基酸的荧光点分区并命名，应用SPss软件对不同时期的 层析结果的动态变化进行统计分析，发现受大豆胞囊线虫侵染后，辽豆10 和Franklin根系分泌物中低分子肤/氨基酸的种类变化与这两个品种侵入根 内的二龄幼虫数量较多相吻合，这可能与这些品种中低分子肤/氨基酸刺激 胞囊孵化、吸引二龄幼虫向根部定向移动有关。同时说明抗病品种也有吸引 线虫的作用，最初侵入的二龄幼虫数量与感病品种的相当，其抗性主要表现 在侵入后的一系列反应中。辽K89102根系分泌物中的低分子肚/氨基酸与其 亲本辽豆10和Franklin相差较大，其最初侵入二龄幼虫量明显表现出其抗 侵入的特性。 7.筛选了43个引物.对来自不同遗传背景的大豆品种进行RAPD分析， 共产生40条多态性片段，其中有n个特异性谱带，分别与品种抗大豆胞囊 线虫不同生理小种相关。 8.本文首次大规模应用生物间遗传学原理与温室鉴定技术相结合，将 67份大豆品种(以感病品种辽豆10和Lee68为感病对照)对国内现有大豆 胞囊线虫生理小种进行抗性基因归类，并借助己知抗病基因的品种推导其他 品种的抗病基因。结果表明，供试67份大豆品种根据其对各大豆胞囊线虫 生理小种的抗感反应，经聚类分析将其归为7类，各品种至少含抗2个生理 小种的抗性基因，其中灰皮支黑豆、五寨黑豆、P工437654、平顶山小黑豆和 黑豆(8 498)兼含抗多个生理小种的基因，是较好的抗源材料。为大豆抗胞 囊线虫育种工作选择抗源材料和培育抗多个生理小种的基因聚合育种提供 了理想的基因信息，加速抗大豆胞囊线虫的育种进程。