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土壤环境对大豆胞囊线虫卵孵化影响及线虫分子诊断研究

许艳丽  
【摘要】:  大豆胞囊线虫病(Heterodera glycines Ichnohe)(SCN)是连作大豆主要病害和产生障 碍的主要因素,大豆胞囊线虫病与连作大豆关系一直为人们所关注,本研究在国内首次 采用长期定位田间试验方法,对北方典型的代表土类——黑土区大豆长期连作、豆麦豆 迎茬、豆米豆迎茬、麦米豆轮作等主要轮作系统进行土壤环境对大豆胞囊线虫影响的研 究,探讨不同土壤环境种植不同作物和不同大豆品种的根系分泌物和种植后土壤淋溶液 与大豆胞囊线虫卵孵化的关系,并以在大豆胞囊线虫老病区育成的我国抗线品种为材料, 对其抗病机制进行探讨。 描述了大豆长期连作、豆麦豆迎茬、豆米豆迎茬、麦米豆轮作等主要轮作方式下, 土壤中大豆胞囊线群体变化情况。提出了大豆连作条件下土壤中胞囊多于其它茬口,豆 米豆迎茬和豆麦豆迎茬次之,麦米豆轮作茬最少;但随着大豆连作年限的增加,连作区 土壤中胞囊有逐步减少的趋势,认为可能是有抑制性土壤存在。 二十世纪八十年代以来我国相继育成了一些抗大豆胞囊线虫病品种,如在我国大豆 主产区黑龙江省推广应用的抗线 1 号、2 号、3 号、4 号和 5 号等,但这些品种对大豆胞 囊线虫抗性机制目前尚不清楚。本研究选用丰产性状好的抗线 4 号和当地主栽品种黑农 35 进行在田间多种不同茬口上种植后大豆胞囊线虫发育动态系统研究,探讨抗线品种对 大豆胞囊线虫抗性机制。试验结果表明,在大豆连作 12 年、豆米豆和豆麦豆茬口上种植 的抗线 4 号根内 2 龄幼虫数量高于同茬口的黑农 35,抗线 4 号根内 3 龄幼虫和 4 龄幼虫 数量明显低于黑农 35,抗线 4 号根面雌虫数量和收获后土壤中胞囊数量也低于黑农 35, 认为抗线 4 号对大豆胞囊线虫抗性机制不是抗侵入,而是抗发育。首次报道了我国自己 培育的抗大豆胞囊线虫品种抗线 4 号的抗性机制。 不同茬口条件下获得的大豆、玉米、甜菜、小麦和亚麻根渗出物对大豆胞囊线虫卵 孵化均有刺激作用,甜菜根渗出物对大豆胞囊线虫卵孵化刺激作用最大,小麦和亚麻的 根渗出物对大豆胞囊线虫卵孵化率受种植茬口影响相对较甜菜、大豆和玉米小;豆麦米 茬口导致大豆根渗出物对大豆胞囊线虫卵孵化率明显提高,米豆米迎茬使得玉米根渗出 物对大豆胞囊线虫卵孵化率增加。 不同茬口条件下种植的 5 种作物只有大豆种植后获得的土壤淋溶液都对大豆胞囊线 虫卵孵化具有明显的促进作用,小麦、亚麻和玉米在一些茬口条件下表现出对大豆胞囊 线虫卵孵化有抑制作用。大豆、玉米和甜菜在休闲区较其它茬口的土壤淋溶液对大豆胞 囊线虫卵孵化具有明显的促进作用。 抗病品种抗线 3 号在豆麦米轮作、米豆米迎茬和豆麦豆迎茬土壤种植后获得的根渗 出物对大豆胞囊线虫卵孵化具有刺激作用,尤其在米豆米茬口条件下刺激作用更为明显, 在连作12年大豆和休闲条件下抗线3号根渗出物对大豆胞囊线虫卵孵化具有一定的抑制 作用。合丰 25 在连作 12 年大豆条件下对大豆胞囊线虫卵孵化却具有促进作用,而在豆 麦米轮作、麦豆麦迎茬、米豆米迎茬和豆麦豆迎茬条件下均表现为对大豆胞囊线虫卵孵 化的抑制作用。 XI WP=15 东北农业大学农学博士学位论文 种植抗、感大豆品种后 6 个茬口的土壤淋溶液对大豆胞囊线虫卵孵化率高于不种植 大豆的土壤淋溶液和蒸馏水,说明 6 个茬口的土壤淋溶液在根系分泌物影响下对大豆胞 囊线虫卵孵化都具有促进作用。感病品种合丰 25 种植后 6 个茬口的土壤淋溶液对大豆胞 囊线虫卵孵化率高于抗病品种抗线 3 号,因此推断,感病品种合丰 25 的根系分泌物对土 壤淋溶液有一定的影响。 豆麦豆迎茬、大豆 12 年连作、豆麦米、小麦 12 年连作和玉米 12 年连作轮作这些 大豆茬口及休闲区土壤在不种植任何作物情况下土壤淋溶液都对大豆胞囊线虫卵孵化具 有一定的抑制作用。 盐碱土条件下,种植抗感大豆品种后土壤淋溶液对大豆胞囊线虫卵孵化都具有明显 的促进作用,并且种植抗感大豆品种后卵孵化率高于不种大豆的土壤淋溶液;白浆土种 植感病品种合丰 25 后土壤淋溶液对大豆胞囊线虫卵孵化具有促进作用。由此说明盐碱土 和白浆土大豆连作将导致大豆胞囊线虫发生严重,尤其种植感病品种危害将加重。 用限制性内切酶 AvaI 酶切大豆胞囊线虫群体的 rDNA-ITS 的 PCR 扩增产物后,使 中国大豆胞囊线虫群体和美洲的加拿大、阿根廷和美国大豆胞囊线虫群体的 rDNA-ITS 的 PCR 扩增产物产生不同的 RFLP 片断。表明用限制性内切酶 AvaI 可揭示中国和美洲 的加拿大、阿根廷和美国大豆胞囊线虫(H. glycines)群体种内的遗传多样性,首次采用 rDNA-ITS-RFLP 技术区分中国和加拿大、阿根廷大豆胞囊线虫群体。 首次将 ISSR 分析技术用于植物寄生线虫遗传多样性研究。筛选的 20 个 ISSR 引物 中有 8 个引物可扩增出大豆胞囊线虫较清晰的谱带,用相应的引物可分析大豆胞囊线虫 不同近亲系遗传多样性;用 FISSR2、FISSR5 和 FISSR6 引物扩增可得到加拿大、阿根廷、 美国和中国的大豆胞囊线虫不同群体多态性的谱带。此结果说明,应用 ISSR 分子标记 方


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