水杨酸诱导小麦抗条锈病研究及小麦抗条锈基因的分子标记

论文摘要

小麦条锈病（Puccinia striiformis f.sp.tritici）是小麦生产上的主要病害之一,在我国曾多次流行造成小麦严重减产。因此,发掘小麦条锈病抗病基因,培育抗锈新品种,或发掘和利用作物本身潜在的抗病特性对小麦生产和粮食安全具有重要意义。本研究以水杨酸（SA）为诱导剂,以持久抗小麦条锈病品种斯汤佩利和高感条锈病品种铭贤169为材料,通过小麦条锈病病原菌混合菌种接种,初步研究了SA诱导对条锈病的诱抗作用及SA诱导接种处理后小麦幼苗叶片中苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）和超氧化物歧化酶（SOD）活性及丙二醛（MDA）含量变化。同时,利用铭贤169×斯汤佩利组合的F2分离群体对持久抗条锈品种斯汤佩利抗锈基因初步标记。主要结果如下:1. SA诱导实验结果表明,低浓度的SA水溶液对小麦条锈菌夏孢子无明显的抑制作用,高浓度的SA对小麦幼苗有伤害,以0.51mM SA处理后接种小麦条锈病,感病品种抗病性显著提高,诱导效果达到47.60%,而抗病品种的诱导效果不明显。2.用0.5mmol/L的SA喷雾处理小麦幼苗后3d接种条锈病菌,并在接种后1d,3d,5d,7d,9d,11d,13d,15d各取样一次,测定小麦植株内相关酶活性和MDA含量,发现叶片内PAL和PPO活性表现出不同程度的提高,MDA含量降低,而SOD活性与对照基本相同。结果表明PAL、PPO活性及MDA含量的变化与小麦对条锈病的抗性相关。3.铭贤169×斯汤佩利F2群体抗/感分离比例基本符合1R:3S,由此推出斯汤佩利的抗病性由1对隐性基因控制。集群分离分析（BSA分析）结果表明引物Xgwm259与抗病基因连锁,故将抗病基因初步定位于1B染色体长臂上,抗病基因暂命名为Yr-Bian。由于2007年试验点（天水中梁）天气干旱,造成F2单株死亡比较严重、群体变小、分离发生偏离,致使与Xgwm259相邻引物分离比例发生偏离、交换值发生变化、不能确定抗病基因Yr-Bian在Xgwm259附近的具体位置。因此,关于抗锈基因Yr-Bian的具体位置有待于进一步确定。

论文目录

• 摘要
• SUMMARY
• 第一章 文献综述
• 1 小麦条锈病
• 1.1 小麦条锈病的发生概况
• 1.2 小麦条锈病的防治
• 2 植物诱导抗病性
• 2.1 植物诱导抗病性的概念
• 2.2 植物诱导抗病性的特征
• 2.2.1 非特异性
• 2.2.2 滞后性
• 2.2.3 持续性
• 2.2.4 不完全性
• 2.2.5 耗能性
• 2.3 植物诱导抗病性的诱导因子
• 2.3.1 生物诱导因子
• 2.3.2 非生物诱导因子
• 2.4 植物诱导抗病性的机制
• 2.4.1 组织病理学机制
• 2.4.2 生理生化机制
• 2.5 外源水杨酸诱导植物抗病性的研究进展
• 3 小麦抗条锈基因遗传表达机制
• 3.1 抗条锈病的遗传机制
• 3.1.1 主效基因与微效基因
• 3.1.2 抗条锈病的显隐型
• 3.1.3 抗病基因连锁遗传
• 3.1.4 苗期抗性与成株期抗性
• 3.1.5 温度对抗性基因表达的影响
• 3.2 小麦抗条锈病基因的研究方法
• 3.2.1 常规杂交法
• 3.2.2 基因推导法
• 3.3 染色体定位
• 3.3.1 非整倍体分析
• 3.3.2 DNA 分子标记技术
• 3.4 小麦抗条锈基因分子标记
• 3.5 抗条锈基因的定位
• 3.6 抗条锈基因分子遗传图谱的构建
• 第二章 研究的目的意义与路线
• 第三章 外源水杨酸（SA）诱导小麦对条锈病抗性的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 供试品种
• 1.1.2 试剂
• 1.1.3 菌种
• 1.2 SA 对小麦条锈菌的抑制试验
• 1.3 不同浓度SA 对小麦条锈病的抑制作用
• 1.4 SA 诱导小麦抗条锈病的抗性相关酶活性测定
• 1.4.1 SA 诱导处理
• 1.4.2 苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性测定
• 1.4.3 多酚氧化酶（PPO）活性测定
• 1.4.4 超氧化物歧化酶（SOD）活性及丙二醛（MDA）含量测定
• 2 结果分析
• 2.1 SA 对小麦条锈菌的抑制试验
• 2.2 SA 对小麦抗条锈菌的诱导作用
• 2.3 SA 诱导小麦抗条锈病的抗性相关酶活性的变化
• 2.3.1 SA 处理接种小麦条锈菌后叶片苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性变化
• 2.3.2 SA 处理接种小麦条锈菌叶片多酚氧化酶（PPO）活性变化
• 2.3.3 SA 处理接种小麦条锈菌叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性变化
• 2.3.4 SA 处理接种小麦条锈菌叶片丙二醛（MDA）含量变化
• 3 讨论
• 3.1 SA 诱导小麦产生抗性的效果
• 3.2 SA 诱导小麦产生抗条锈病性相关酶活性的变化
• 3.2.1 SA 诱导处理后PAL 活性变化
• 3.2.2 SA 诱导处理后PPO 活性变化
• 3.2.3 SA 诱导处理后SOD 活性变化
• 3.2.4 SA 诱导处理后MDA 含量变化
• 第四章 斯汤佩利抗条锈基因的分子标记
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试剂及仪器
• 1.2.1 试剂
• 1.2.2 仪器设备
• 1.3 试验方法
• 1.3.1 抗条锈病鉴定
• 1.3.2 小麦基因组DNA 提取
• 1.3.3 基因组DNA 纯度的检测
• 1.3.4 SSR 引物来源及多态性筛选
• 1.3.5 集群分离分析法（BSA）
• 1.3.6 基因组DNA 的PCR 扩增
• 1.3.7 变性聚丙烯酰胺凝胶检测PCR 产物
• 1.3.8 遗传连锁分析
• 2 结果与分析
• 2.1 斯汤佩利抗条锈性遗传分析
• 2.2 基因组 DNA 的检测
• 2.3 斯汤佩利抗条锈病基因的 SSR 标记与定位
• 2.3.1 SSR 分析
• 2.3.2 连锁性分析与抗条锈病基因的初步定位
• 3 讨论
• 3.1 斯汤佩利抗病基因的遗传分析
• 3.2 斯汤佩利所含抗病基因与已知抗条锈基因的关系
• 3.3 亲本选配及抗感鉴定的重要性
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介