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甜瓜抗蔓枯病的遗传学、系统发生学和分子标记的研究

Joseph N. Wolukau  
【摘要】: 甜瓜是世界性的重要园艺作物。起源于非洲,现广泛种植于热带、亚热带和温带地区。亚洲和欧洲是世界主要的甜瓜生产地。目前中国甜瓜的产量和消费均居世界前列。对甜瓜的食用也因其类型不同而不同,可分为鲜食型和腌制型。随着人口的不断增长甜瓜的需求将会日益增长,但随着土地的日益减少,甜瓜的生产将面临挑战。 然而,甜瓜的生产受到土传病害的严重影响,其中由Didymella bryoniae(Auersw)引起的蔓枯病是最严重的病害之一,它的发生常导致甜瓜产量和质量上的巨大损失。而且,蔓枯病是一种全球性的真菌病害,在热带、亚热带和温带所有甜瓜生产区均有发生。传统的防治蔓枯病的方法主要是化学防治。然而,在高温高湿地区,发病较严重时化学药剂无法有效控制病害,且由于病原菌的抗药性和环境污染等问题,化学防治的局限性日益突出。 利用抗病资源,选育抗病自交系或品种是防治甜瓜蔓枯病最经济、有效、安全的途径。通过收集和筛选抗病资源发掘优良抗源种质、研究蔓枯病抗性遗传规律和种质间遗传多样性以及建立抗性分子标记可为甜瓜蔓枯病育种提供理论、方法和材料支撑。鉴于甜瓜生产的重要性和蔓枯病发生的严重性,本实验拟对对甜瓜蔓枯病进行了全面而深入的研究,包括1)筛选鉴定大量的甜瓜种质资源的蔓枯病抗性;2)探明甜瓜抗蔓枯病遗传规律;3)分析蔓枯病抗感材料的遗传多样性;4)建立甜瓜材料PI420145的蔓枯病抗性基因AFLP分子标记。此外,我们还对国内部分F_1杂种进行了遗传多样性分析。主要的研究结果如下: 1.甜瓜种质资源蔓枯病抗性筛选 为了筛选和发掘优良抗源种质,我们鉴定了大量甜瓜种质材料。这些材料包括新收集的材料,前人鉴定过的材料,甜瓜的野生近缘种和葫芦科其他作物。鉴定结果表明:除了少数材料(如PI 436534,PI 157076,PI 420145,PI 505599)表现抗性外,多数甜瓜材料均感蔓枯病。而这些抗性材料的果实缺乏经济价值。供试的蛇甜瓜和冬甜瓜类型中未发现有抗蔓枯病的材料。供试的多数葫芦科其他作物和甜瓜野生近缘种均抗蔓枯病。我们还发现部分先前报道的抗性材料在在本研究中表现为感病。 为了加快抗性基因向优良栽培种的渗入,对于抗性遗传模式的研究是必需的。也就是说十分有必要确定目标基因的抗性遗传规律,是由单基因还是多基因控制,抗性基因是显性的、隐性的还是不完全显性的。在本研究中,三份材料PI 323498、PI 157076和PI 420145的抗性均为单基因显性控制,但是它们之间的等位性关系还不得而知。 3.遗传多样性分析 3.1抗、感蔓枯病材料的遗传多样性分析 为了研究蔓枯病抗、感材料的遗传多样性,我们对58份抗、感材料进行了RAPD分析。结果表明,部分被聚在一起的材料对蔓枯病的抗性表现也相似。相反,部分对蔓枯病抗性表现不同的材料同抗性表现一致的材料相比亲缘关系更近,此发现对于除了种质间抗性基因的渐渗是否还要考虑杂种优势是十分重要的。抗性材料之间的遗传差异相对于感病材料之间较大。 3.2部分国内甜瓜杂种F_1的遗传多样性分析 我们还对部分国内甜瓜F_1杂种的遗传多样性进行了RAPD分析。结果表明,杂种间具有广泛的遗传背景。对更多材料的分析可进一步揭示其遗传多样性的程度。 4.甜瓜抗蔓枯病基因的AFLP分子标记 利用抗病材料PI 42014和感病PI 5136170杂交产生的F_2群体,采用BSA法和AFLP引物进行分子标记。筛选结果发现4个与甜瓜蔓枯病抗性连锁的AFLP标记,它们分别为E-TG/M-CTC_(200)、E-AT/M-CTG_(90)、E-TC/M-CAG_(60)和E-TG/M—CTA_(70)。


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