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豌豆种质资源遗传多样性分析及白粉病抗性评价

曾亮  
【摘要】:豌豆(Pisum sativum L.)是重要的粮菜饲兼用作物,具有耐寒、耐旱、耐瘠等特点,因其适应能力很强,在全世界范围内都有广泛的地理分布,广阔的分布范围和多样化的生境条件形成了其种质资源丰富的遗传多样性。由豌豆白粉菌(Erysiphe pisi)引起的豌豆白粉病是最严重的豌豆病害之一,抗病品种选育是防治其病害发生的最经济有效的措施,品种的抗病性鉴定是抗病育种的基础。本研究在对豌豆种质资源表型性状进行调查及测算的基础上,通过统计学分析手段,对其表型性状遗传多样性进行了研究,并进一步应用ISSR标记技术,从DNA水平上探讨了豌豆种质资源的遗传多样性与亲缘关系。同时,对豌豆材料白粉病田间自然发病情况做了详细调查,并对初步筛选出的抗病材料进一步进行了室内人工接种鉴定,在此基础上对豌豆白粉病不同抗性品种接种前后的生理生化变化进行了研究。主要的研究结果如下: 1、通过对120份豌豆材料的20个表型性状分析,结果表明:豌豆属植物种质资源形态变异十分丰富,平均变异系数为32.68%,平均多样性指数为1.071。方差分析结果显示出供试材料种间存在显著或极显著差异,国内和国外群体内差异显著。主成分分析表明,前6个主成分的累积贡献率达到80.369%。120份材料在欧式遗传距离为56.59处聚为2大类,第1类主要为北方材料,第2类主要为南方材料,但是也有个别材料交叉出现,其聚类图位置依然较近,这说明系统聚类结果受材料的地理来源影响较大。 2、建立了豌豆属ISSR分析的技术体系,对影响其ISSR-PCR反应体系中的5种主要因素进行了优化,最终确定了豌豆ISSR-PCR反应的最佳体系(20μL)为:15ng模板DNA,0.15mmol/LdNTP,0.5μmol/L ISSR引物,1U Taq DNA聚合酶,引物842号的最适退火温度为50℃。反应程序为:94℃充分变性3min,然后进行以下34个循环:94℃变性30s,50℃退火30s,72℃延伸45s,最后于72℃延伸10min,4℃终止反应保存。 3、用ISSR标记技术对来自国内外的73份豌豆材料进行遗传多样性分析,结果表明:100个ISSR引物中共筛选出11个多态性明显、条带清晰、反应稳定的引物,73份材料DNA共扩增出91条条带,其中78条为多态性条带,平均每个引物扩增的条带数为8.2条,多态性比率为86.4%。Shannon多样性指数平均为0.4202,每个位点的有效等位基因数为1.4518,品种间遗传相似系数变幅范围为0.4065-0.9340,表现出丰富的遗传多样性。利用UPGMA聚类分析,以遗传相似系数0.52为界限,73份材料划分为5类,聚类基本符合地理来源相近的材料聚为一类,呈现出一定的地域性分布规律。 4、通过2009-2011年连续3年对来自国内外的535份豌豆品种资源的白粉病田间自然鉴定,结果表明:田间表现高抗的有1个品种,占鉴定总数的0.19%;抗病品种2个,占总数的0.37%;中抗品种17个,占总数的3.18%;中感品种60个,占总数的11.12%;感病品种434个,占总数的81.12%;高感品种21个,占总数的3.93%。通过对田间表现出抗性的20个品种进行室内苗期接种鉴定表明,除了4个中抗品种的抗性发生了变化外,其余均与田间抗性表现一致,具有较好的抗性稳定性。 5、通过对豌豆白粉病不同抗性品种接种前后的抗性相关酶活性变化及可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量变化的研究,结果表明:豌豆白粉病抗性反应相关防御酶中,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化氢酶(CAT)的活性变化与豌豆白粉病抗性之间存在明显的正相关性,过氧化物酶(POD及多酚氧化酶(PPO)与豌豆白粉病抗性之间无明显的相关性。接种后,抗病品种中PAL、SOD和CAT3种酶活性明显大于感病品种。与抗性相关的物质中,可溶性蛋白和叶绿素的含量与品种抗病性之间存在明显的正相关,可溶性糖的含量与品种抗病性呈负相关。接种后,抗病品种中可溶性蛋白和叶绿素的含量明显高于感病品种。


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