發(fā)布時(shí)間：2017-12-14 17:28

  本文關(guān)鍵詞：棉花草甘膦自然抗性評價(jià)及抗性基因源挖掘研究

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【摘要】：自1940年第一例除草劑2,4-D問世至今,不斷出現(xiàn)各種作用機(jī)制的除草劑,目前種類繁多。1974年商業(yè)化的草甘膦具有廣譜、滅生性,殺草能力強(qiáng),副作用小,在除草劑中獨(dú)樹一幟,且在全世界范圍內(nèi)被廣泛使用。發(fā)展轉(zhuǎn)基因抗草甘膦作物很大程度上方便了草甘膦除草,但存在轉(zhuǎn)基因安全隱患。因此,在植棉過程中,從現(xiàn)有棉花資源挖掘內(nèi)源抗草甘膦基因源,并用于棉花育種,可有效解決諸多問題。棉花種質(zhì)資源蘊(yùn)含許多優(yōu)異基因,鑒于此,本文旨在對野生棉、半野生棉和亞洲棉種質(zhì)材料草甘膦自然抗性進(jìn)行鑒定和評價(jià),分析半野生棉極端反應(yīng)材料的epsps基因序列及其表達(dá)量,闡明抗性與epsps基因的關(guān)系,并通過全基因組關(guān)聯(lián)分析方法,從數(shù)量性狀思路挖掘棉花中抗草甘膦的基因源。研究結(jié)果如下:1.棉花種質(zhì)材料草甘膦自然抗性評價(jià)及比較分析分別采用嫩枝噴灑法和棉花葉片棉球定位法,對26個(gè)野生棉種共134株和7個(gè)半野生棉種系共403份,及收集自5個(gè)地區(qū)的亞洲棉共101份材料,進(jìn)行了草甘膦自然抗性的鑒定和評價(jià),并對其抗性水平進(jìn)行了比較分析。通過田間鑒定試驗(yàn),獲得了一個(gè)棉花除草劑自然抗性鑒定的方法,擬定了相應(yīng)抗性水平的評價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn),并分別篩選出1份、2份和5份高抗的野生棉、半野生棉和亞洲棉材料,16份和1份高感的野生棉和半野生棉材料。分別以苗期、蕾期和花鈴期常規(guī)栽培棉中棉所12的草甘膦致死濃度0.1%、0.15%和0.25%為標(biāo)準(zhǔn),采用噴灑法對高抗和高感半野生棉材料進(jìn)行田間抗性鑒定,最終得到穩(wěn)定的抗和敏感材料各1份。同時(shí),比較分析發(fā)現(xiàn)鑒定材料抗性水平多樣性依次是:野生棉半野生棉亞洲棉;鑒定材料的整體抗性水平依次是:亞洲棉半野生棉野生棉。對棉花種質(zhì)資源的草甘膦抗性進(jìn)行評價(jià),有助于全面系統(tǒng)地了解棉花的草甘膦抗性,為研究棉花的草甘膦抗性機(jī)制及內(nèi)源抗性基因源的挖掘奠定材料基礎(chǔ),同時(shí)也指導(dǎo)抗草甘膦棉花育種。2.半野生棉內(nèi)源epsps基因序列及表達(dá)量分析以sad1基因?yàn)閰⒖蓟��?采用孟山都公司轉(zhuǎn)基因抗草甘膦棉花的基因序列特異引物,對半野生棉極端材料進(jìn)行轉(zhuǎn)基因成分檢測,證明篩選出的極端材料不含轉(zhuǎn)抗草甘膦基因成分。采用陸地棉(珂字棉312)中epsps基因全長引物對半野生棉材料DNA進(jìn)行擴(kuò)增,擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)測序并翻譯成氨基酸序列,比對分析發(fā)現(xiàn)半野生棉epsps基因沒有特異的氨基酸突變位點(diǎn),說明半野生棉材料抗性的產(chǎn)生不是由epsps基因突變而致。對材料噴施0.2%的草甘膦溶液,48 h后取樣,采用RT-PCR方法檢測epsps基因表達(dá)量變化,發(fā)現(xiàn)草甘膦處理后,epsps基因表達(dá)量無明顯變化,這表明半野生棉草甘膦抗性可能不是由epsps基因引起,而是其它抗性機(jī)制而致,有待以新的思路去研究。3.關(guān)聯(lián)分析方法挖掘半野生棉草甘膦抗性基因源2013年,在三個(gè)不同環(huán)境下,對202份半野生棉材料進(jìn)行與草甘膦抗性相關(guān)表型的測定,包括莽草酸含量和地上部分相對干重,并與覆蓋全基因組的182對SSR多態(tài)性標(biāo)記的基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,共檢測到72個(gè)與草甘膦抗性相關(guān)的位點(diǎn),其中,48個(gè)和41個(gè)位點(diǎn)分別與莽草酸含量和地上部分相對干重顯著相關(guān)�；�于成功關(guān)聯(lián)的SSR引物序列和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所公布的雷蒙德氏棉(G.raimondii)、亞洲棉(G.arboreum L)和陸地棉(G.hirsutum)全基因組測序數(shù)據(jù),共得到87條候選基因,包括亞洲棉中的21條,雷蒙德氏棉中的24條和陸地棉中的42條。以可可(Theobroma cacao)為模式植物,將這些基因在KEGG數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行注釋,探索相關(guān)的代謝通路,其中,ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族可能與草甘膦抗性相關(guān),且已被前人證明,另外注釋結(jié)果也推測組氨酸代謝、氨基酸生物合成和次生代謝都與草甘膦抗性有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S562

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1288754