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《浙江大学》 2001年
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棉花黄萎病抗性机制、遗传及分子标记的研究

房卫平  
【摘要】: 黄萎病是一世界性的棉花重大病害,严重威胁和阻碍着棉花生产的发展。近 年来,黄萎病在我国广大棉区猖撅发生,已成为我国棉花生产发展的主要障碍。 生产实践证明,选育和利用抗病品种是控制作物病害最为经济有效的措施,但棉 花抗黄萎病育种一直进展缓慢,目前育成的抗黄萎品种与棉花生产的需求尚有一 定差距。究其原因,就是有关棉花黄萎病病源菌、寄主抗性遗传规律、抗病机制 等有关基础研究薄弱。另一个原因是缺乏抗黄萎病的抗源种质和有效的抗黄萎病 鉴定选择方法。因此,深入开展棉花抗黄萎病的机制、遗传研究,寻找与棉花抗 黄萎病紧密连锁的分子标记并应用于抗黄萎病育种的辅助选择具有重要的意义。 本研究采用海岛棉(Gossypium barbadense L.)、陆地棉(G.hirsutum L.)、 亚洲棉(G.arboreum L.)和瑟伯氏棉(G.thurberi Todro)4个棉种13个不同抗 性的品种为寄主,用棉花黄萎病(Verticillium dahliae Kleb.)中等致病力的安阳 菌系,从组织解剖、生理生化、根系分泌物等方面研究了棉花抗黄萎病的机制、 棉花黄萎病抗性的遗传、利用随机扩增多态性DNA(RAPD)和扩增片段长度多 态性(AFLP)方法探寻了棉花抗黄萎病的分子标记。主要结果如下: 一、棉花抗黄萎病机制 通过对海岛棉[海7124(R)、吉扎36(R)和苏B54(S)]、陆地棉[豫棉21号(R)、 豫棉19号(R)、中无5629(R)、86-6(R)、中棉所17号(S)、中棉所10号(S)、冀棉 11号(S)和豫棉12号(S)]、亚洲棉[石系亚1号(S)]和瑟伯氏棉(R)4个棉种的不同 抗性品种接种前后的组织结构、生理生化和根系分泌物的对比分析,研究了棉花 抗萎病的机制。 抗病品种的主根、一级侧根和茎的导管细胞壁较感病品种厚,髓射线数目和 单位面积薄壁细胞数比感病品种多,抗病品种主根和茎的导管直径小,导管数目 多,而一级侧根中抗病品种的导管直径大于感病品种。 接种前不同棉种的过氧化物氧化酶(POD)活性差别较大,抗病性较好的瑟 伯氏棉和抗病性较差的亚洲棉酶活性最高、抗病性中等的陆地棉次之、抗病性较 好的海岛棉最低(海7124例外),说明接种前各棉种的POD活性高低与其抗病 性关系并不明显。接种后,4个棉种的不同抗性品种POD活性均有明显提高, 晰卜夭骨傅士舍位俺式 多数品种在接菌后3天达到高峰值。 接种前海岛棉抗病品种的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性最高,陆地棉不同抗 性品种、亚洲棉和瑟伯氏棉的一活性差别不大。接菌后所有棉种的叫活性 都有所增加,均在接菌后第1天达到峰值,峰值过后酶活性都有不同程度的下降, 但在整个PAL酶活性变化过程中始终保持抗病品种高于感病品种。 不同抗性品种叶片半棉酚含量的对比分析表明,接种前后叶片中的半棉酚含 量对黄萎病抗性有一定影响,但不起关键作用。 感病品种根系分泌物中氨基酸种类多、数量大。抗病品种的根系分泌物中比 感病品种缺少苏氨酸(THR)、谷氨酸(GLU)、苯丙氨酸(PHE)、赖氨酸(LYS) 和脯氨酸(PRO)。抗、感品种根系分泌物中糖类物质种类差别不大,但感病品 种根系分泌物中的葡萄糖(GLU)、果糖(FRU)和蔗糖(SUC)含量均显著高 于抗病品种。研究表明,抗病品种根系分泌物可有效地抑制黄萎病菌抱子的萌发 和菌丝的生长。 二、棉花抗黄萎病的遗传 使用 3个海岛棉品种海 7124(RX吉扎 36阻X苏 B54p抨 6个陆地棉品种 豫棉ZI号(R)、豫棉19号(R)、中无5629(R)、中棉所12 号(T)、中棉所10 号(S)、 冀棉 11号pX分别配制了海岛棉(R)X海岛棉pX海岛棉(R)X陆地棉n、海岛 棉(R)X陆地棉pX陆地棉(R)X陆地棉侣四种方式34个正反交组合(包括F;、 F卜 BC;和 BC*,以中等致病力的安阳菌系接种。结果表明海岛棉品种间杂交, 其正反交的 FZ和 BCZ抗病和感病单株的分离比例符合 3*和 1*,表明海岛棉种 内黄萎病抗性由单显性基因控制。海岛棉与陆地棉种间杂交,海岛棉抗病品种与 陆地棉抗病品种杂交组合的 F。和 BC。抗病株和感病株的分离比例远远偏离 3:1 和 1*,抗病株比例均在95%以上。海岛棉抗病品种与陆地棉感病品种的杂交组 合,F。和 BC。抗病株和感病株的分离比例符合3*和 1:1,表明海岛棉的抗病性 对陆地棉的感病性由单显性基因控制。陆地棉品种间杂交,FZ和 BCZ抗病和感 病单株的分离比例符合3l和1*,表明陆地棉种内黄萎病抗性由单显性基因控 制。多数组合的正反交结果一致,没细胞质作用,但中棉所12号例外。中棉所 12号分别与海岛棉和陆地棉抗病品种杂交,其正反交棉花黄萎病抗性表现明显 ;11 晰卜大《傅十含位论式 的差异,以中棉所 12号为母本的杂交组合,其 FZ抗
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:S435.621

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