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《西北农林科技大学》 2004年
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大豆疫霉菌遗传特性及侵染过程研究

左豫虎  
【摘要】:由大豆疫霉菌(Phytophthora sojae)引起的大豆疫病是大豆上危害严重的毁灭性病害之一。该病是我国A1类进境植物检疫对象,也是内检对象,目前仅在我国的局部地区零星发生。合理利用寄主抗病性是防治大豆疫病最为经济有效的措施,然而大豆疫霉新小种的不断产生和发展常常导致大豆抗病性丧失。因而,揭示我国大豆疫霉的遗传变异规律,对认识病原菌的生理分化、遗传多样性、培育抗病品种、以及综合防治大豆疫病,控制病害的蔓延和危害具有重要的实际意义。 大豆疫霉为同宗配合的疫霉种,关于我国大豆疫霉的遗传变异尚未见报道,本文采用经典遗传学方法研究大豆疫霉的菌落形态、生长速率、同宗配合性状、致病力和对甲霜灵敏感性在单游动孢子后代和自交单卵孢后代的遗传与变异,旨在揭示大豆疫霉的遗传特征、遗传多样性及多样性产生的遗传学基础,为合理利用品种抗性,有效控制大豆疫病的发展和蔓延奠定基础。本研究取得了以下主要结果: 1. 对大豆疫霉游动孢子的产生条件的研究表明,间歇性地给菌丝块换水可以诱导菌丝产生孢子囊,进而释放游动孢子。挑取5~8块直径为8 mm于利马豆或V8汁平板上培养4~8 d的菌块,置于直径7 cm的培养皿内,加入蒸馏水正好没过菌块表面,每30 min换水一次,换水4次后加入15 ml Petri培养液,25 ℃、黑暗条件下培养18~20 h,可诱发菌块大量产孢。 2. 对影响大豆疫霉卵孢子萌发条件的研究表明,培养1个月的大豆疫霉菌卵孢子在水琼脂或土壤薄膜上均可萌发,但萌发方式不同,在水琼脂上萌发只形成芽管,在土壤薄膜上萌发形成芽管和孢子囊。卵孢子在两种基质上萌发最适温度为18~24 ℃。光照刺激卵孢子萌发,但抑制孢子囊的形成。卵孢子萌发不需外源养分。不同菌株卵孢子萌发率差异较大。 3. 研究了大豆疫霉菌单游动孢子分离物菌落形态,菌丝生长速率,产孢量及同宗配合性状的遗传变异。结果表明,菌落形态和生长速率在单游动孢子后代和自交后代可稳定遗传,控制上述性状的遗传因子是纯合的。大豆疫霉的游动孢子产生能力在无性和有性后代中均发生变异,控制游动孢子产量的遗传因子可能是杂合的,易受环境因素的影响。大豆疫霉的同宗配合性状在单游动孢子和单卵孢子后代均可稳定遗传,表明供试的大豆疫霉菌株中控制该性状的遗传因子是纯合的。 4. 以大豆疫霉野生型菌株的单游动孢子株后代为亲本,建立连续2代单游动孢子无性系和1代单卵孢群体,测定了大豆疫霉致病力的遗传。结果表明,大豆疫霉致病力的某些致病基因在连续2代单游动孢子无性系和1代单卵孢有性后代发生变异,而其他 WP=6 致病基因遗传稳定。上述结果说明,控制大豆疫霉的致病基因分布在不同的位点,有的遗传稳定,由纯合的核基因控制;有的遗传不稳定,由杂合核基因或细胞质基因控制,在有性和无性后代均发生变异。对大豆疫霉离体游动孢子产孢量与致病力相关性的测试表明,离体游动孢子产孢量与致病力不存在相关性。 5. 根据大豆疫霉毒力性状的遗传特点,本文首次提出了大豆疫霉毒力基因的遗传变异模式。 1. 新抗病基因的推广种植; 2. 大豆疫霉控制毒力遗传的细胞质基因首先出现适应性变异,遗传不稳定,在无性和有性后代发生变异; 3. 随着种植时间的延长,细胞质基因和细胞核基因共同参与毒力性状的调控,遗传不稳定,在无性和有性后代都可能发生毒力变异; 4. 随着病原菌与寄主互作时间的延长,其致病性基因在进化变异过程中保持了由细胞核杂合多基因控制,细胞质基因不参与对致病性的控制,遗传仍然不稳定,在有性后代发生毒力变异分离; 5. 在长期的抗性选择压力下,大豆疫霉经过长期的自交,导致控制毒力性状的基因趋于纯合,由细胞核纯合基因控制,遗传稳定。 6. 从大豆疫霉菌野生型菌株可筛选到对甲霜灵有抗性的菌株Mtr,而从大豆疫霉野生型的单游动孢子后代筛选不到抗性菌株。Mtr抗性菌株的抗性水平可达野生型单游动孢子菌株的960倍以上。Mtr性状在无性后代稳定遗传,在游动孢子后代连续三代未发生抗药性分离。大豆疫霉Mtr性状的保持对甲霜灵没有表现依赖性。Mtr单游动孢子菌株在不含甲霜灵的胡萝卜培养基(CA)平板上培养30 d后对甲霜灵的抗性没有下降, 其单游动孢子后代也未出现抗性分离。可见大豆疫霉抗甲霜灵菌株为经甲霜灵筛选所得而非病原菌接触甲霜灵产生了抗性突变,即在田间大豆疫霉即存在天然的抗甲霜灵群体。Mtr抗性菌株具有与野生型菌株相同的致病力。大豆疫霉对甲霜灵抗性和致病性性状由不同的基因控制。 7. 光镜和电镜观察表明,大豆疫霉对大豆下胚轴的侵染过程可分为侵入前、侵入表皮、进入皮层和进入维管束等4个连续阶段。大豆下胚轴接种后在25 ℃下保湿培养,1.5 h后游动孢子即形成休止孢并萌发产生附着孢,3 h后侵入表皮细胞,6 h后进入皮层,24 h后进入维管束组织。病原菌主要以侵染菌丝直接侵入表皮,表皮细胞间隙是主要侵入部位。皮层细胞是病原菌定殖和发展的主要场所,胞间菌丝侵入皮层细胞并形成吸器。在菌丝与寄主细胞接触部位的寄主细胞壁与质膜之间,常有胞壁沉积物形成。在抗病品种中的侵染事件的发生与感病品种基本一致,但在抗病品种中不能形成正常的吸器,胞壁
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S435.65

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