發(fā)布時間：2017-12-13 15:31

  本文關(guān)鍵詞：河西走廊玉米苗枯病原菌及其毒素對根系的影響研究

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【摘要】：玉米苗枯病是全世界玉米種植區(qū)的常見病害,Fusariumspp.是病害常見的病原菌。我國河西走廊玉米制種區(qū)自本世紀初有報道玉米苗枯病零星發(fā)生后,到目前為止該病已經(jīng)擴展為一種普遍發(fā)生的病害,根據(jù)每年氣候條件的差異,發(fā)病率可達到10%至40%。本論文借助傳統(tǒng)生物學(xué)、現(xiàn)代分子生物學(xué)以及儀器分析等手段,明確了河西走廊張掖制種地玉米苗枯病主要病原菌,分析其基因型和化學(xué)型,并研究了不同種類毒素對玉米種子發(fā)芽、根系發(fā)育以及抗性相關(guān)基因的影響,研究結(jié)果如下:1)河西走廊玉米苗枯病病原菌研究從河西走廊張掖玉米制種田采集玉米苗枯病病樣50份,通過形態(tài)學(xué)以及分子鑒定對分離到的49個菌株進行了鑒定。其中F.graminearun為優(yōu)勢種群,分離比率占63.12%,所有菌株均表現(xiàn)出不同程度的致病力,引起根系壞死,根長變短、根尖數(shù)和分叉數(shù)明顯降低;F.graminearum與不致病或能引起輕微發(fā)病F.equiseti、lamydosporum和F.oxysporum混合接種后表現(xiàn)為增效作用。分析認為,河西走廊玉米苗枯病是一種復(fù)合侵染性的病害,其主要病原菌為F.graminearum。2)河西走廊F.graminearum菌株的基因型和化學(xué)型來自河西走廊的F.graminearum菌株通過分子手段驗證其基因型為15-ADON,HPLC-MS分析表明其毒素種類主要為15-ADON和DON,故菌株的化學(xué)型為15-ADON。這與我國北方地區(qū)F.graminearum的化學(xué)型多為15-ADON的結(jié)果一致。在離體條件下,病原菌產(chǎn)生的DON和15-ADON與菌株的致病力沒有相關(guān)性,而在活體接種后,在發(fā)病初期與發(fā)病后期15-ADON和DON的含量分別與菌株的致病力相一致。3)DON和15-ADON對種子發(fā)芽以及根系發(fā)育的影響測定了DON和15-ADON對種子萌發(fā)的影響,均表現(xiàn)抑制玉米種子萌發(fā),但二者影響之間無顯著性差異。15-ADON對根系的抑制和破壞作用要顯著強于DON的作用。DON延遲根毛的發(fā)育,對根系分生區(qū)的細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)并沒有明顯影響,但隨著處理時間延長細胞壁出現(xiàn)皺縮現(xiàn)象,細胞器出現(xiàn)非正常狀態(tài),如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)呈現(xiàn)同心輪紋狀的多片層結(jié)構(gòu),脂滴數(shù)量增多并伴有畸形等。相同濃度下的15-ADON能夠抑制根毛的發(fā)育,對分生區(qū)的細胞有明顯的破壞作用,細胞出現(xiàn)收縮,細胞壁破損并伴隨細胞排列松散現(xiàn)象,細胞器解體,隨處理時間延長出現(xiàn)質(zhì)壁分離,細胞壁破裂最終細胞死亡。4)F.graminearum侵染不同玉米基因型對病原菌致病基因與寄主抗性相關(guān)基因的影響和F.graminearum致病相關(guān)的Pec,Xyl以及Lip表達水平在感病基因型中高于抗病基因型,而毒素合成的關(guān)鍵基因Tri5變化趨勢與其他基因相反,抗性自交系中的表達水平要高于感病自交系。檢測SA和JA合成關(guān)鍵基因ICS、PAL和AOS,以及寄主防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)的PR5、PR10、POX和Chitinase基因在病原菌接種后4h至8h開始上調(diào)表達,在抗病自交系要早于且高于感病自交系。中抗自交系中解毒途徑以半胱氨酸參與的途徑為主;感病自交系中UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶和半胱氨酸參與途徑均參與寄主的解毒過程。5)DON和15-ADON對寄主抗性相關(guān)基因的影響參與水楊酸和茉莉酸合成以及寄主防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)的基因?qū)?5-ADON更敏感,低濃度就可誘導(dǎo)顯著上調(diào)。參與寄主防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān)基因?qū)�DON和15-ADON處理的響應(yīng)有差異,15-ADON誘導(dǎo)PR5和PR10顯著上調(diào)表達,上調(diào)水平高于DON處理;POX和Chitinase在DON的低濃度處理下即顯著上調(diào)表達,上調(diào)水平高于15-ADON處理。DON處理根系以后,參與的與葡萄糖、葡糖醛酸共價結(jié)合的UDP-葡糖基轉(zhuǎn)移酶(GTF)均表現(xiàn)為顯上調(diào),15-ADON處理后參與谷胱甘共價結(jié)合進行解毒的CS、GST、MRP顯著上調(diào),推測寄主在應(yīng)對不同毒素時其解毒機制也有所差異。ICS和PAL是SA不同合成途徑的關(guān)鍵酶,ICS在兩種毒素處理下在感病自交系中的表達要顯著高于其他基因型,PAL則在抗性雜交種中表達水平較高,且在15-ADON處理下的響應(yīng)值要高于DON處理。不同基因型玉米的防衛(wèi)基因的表達與寄主的抗性表現(xiàn)一致,多數(shù)情況下抗病基因型基因的上調(diào)表達要早于且上調(diào)幅度高于感病基因型。6)河西走廊F.graminearum菌株與其他省份菌株遺傳多樣性分析來自7個省份的F.graminearum菌株遺傳多樣性分析結(jié)果表明,河西走廊F.graminearum菌株與河南、四川、河北以及東北玉米種植區(qū)、玉米小麥混播區(qū)的菌株遺傳距離較遠,推測苗枯病種子傳播的幾率較小,或種子能夠攜帶病原菌,但與玉米種植區(qū)的土壤習(xí)居菌相比競爭力較弱而無法成為主要致病類群;且各省份菌株的聚類結(jié)果與當(dāng)?shù)貧夂蝾愋拖嚓P(guān),推測氣候條件影響F.graminearum的種群結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S435.13

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本文編號：1285693