黃瓜白粉病抗性遺傳分析和基因定位研究.pdf

1、黃瓜白粉病(powdery mildew，PM)是由專性活體寄生真菌引起，在溫室和大田都普遍發(fā)生的葉部病害；其病原菌主要包括瓜單囊殼(Podosp-haera xanthii)和二孢白粉菌(Golovinomyces cichoracearum)兩屬；中國(guó)以瓜單囊殼危害較為普遍。白粉病病原菌寄主廣泛，可以感染黃瓜植株葉片、莖和花，在開花期感染白粉病可減少產(chǎn)量30～50％。培育和應(yīng)用抗性品種是抵御黃瓜白粉病危害的根本途徑。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，黃瓜

2、高抗白粉病品種較少，利用常規(guī)育種技術(shù)選育抗性品種有很大的困難。為了分子標(biāo)記輔助育種和抗性基因分離，本文對(duì)黃瓜白粉病抗性進(jìn)行了遺傳分析和抗性基因定位研究。
　　 1.應(yīng)用溫室噴霧接種法，對(duì)從國(guó)內(nèi)外收集的120份黃瓜種質(zhì)材料進(jìn)行兩次重復(fù)接種鑒定。接種菌為上海地區(qū)優(yōu)勢(shì)黃瓜白粉菌生理種，經(jīng)單孢分離和純化。共鑒定出高抗材料17份，耐病材料(中抗，中感)82份，高感病材料21份。高抗材料包括中國(guó)10份，中國(guó)臺(tái)北、日本各2份，美國(guó)、荷蘭、菲律

3、賓各1份。本試驗(yàn)為培育黃瓜抗病品種和跨種植區(qū)引種，提供了良好的技術(shù)支持。
　　 2.以華北類型黃瓜自交系S94(感白粉病，母本)和歐洲溫室型黃瓜自交系S06(抗白粉病，父本)為親本材料，配置F6群體，構(gòu)建了一張黃瓜分子標(biāo)記遺傳圖譜。該圖譜包括7個(gè)連鎖群，含有257個(gè)標(biāo)記，包括206個(gè)SRAP(sequence-related amplified polymorphism)標(biāo)記，22個(gè)SSR(simple sequence rep

4、eat)標(biāo)記，25個(gè)SCAR(sequence characterized amplified region)標(biāo)記，1個(gè)STS(sequence tagged site)標(biāo)記和3個(gè)形態(tài)學(xué)標(biāo)記，圖譜總長(zhǎng)度1005.9cM，標(biāo)記平均間距是3.9cM。
　　 3.對(duì)黃瓜自交系S94和S06及其由它們構(gòu)建的130個(gè)F2:3家系，分別利用溫室人工噴霧接種法(2005秋、2006春)和葉盤法(2005秋)進(jìn)行白粉病抗性鑒定；并使用該群體對(duì)應(yīng)

5、的分子標(biāo)記連鎖圖進(jìn)行數(shù)量性狀座位(quantita-tive trait loci，QTL)分析。使用復(fù)合區(qū)間定位方法共檢測(cè)到5個(gè)白粉病抗性QTLs(pm1.1，pm1.2，pm2.1，pm2.2和pm5.1)，分布于連鎖群1、2和5，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率介于3.4％～45％之間。其中pm1.1，pm2.1和pm5.1在溫室人工噴霧接種法和葉盤接種法都能檢測(cè)到。
　　 4.同時(shí)還利用黃瓜自交系S94和S06及其由它們構(gòu)建的224個(gè)

6、F6：7家系的重組自交系(recomb inant inbred l ines，RIL)群體，分別在2005年秋和2006年春溫室噴霧接種，進(jìn)行白粉病抗性遺傳分析；并在對(duì)應(yīng)分子標(biāo)記遺傳圖譜上，使用復(fù)合區(qū)間定位方法檢測(cè)白粉病抗性QTLs。結(jié)果顯示，在兩種環(huán)境里共檢測(cè)到黃瓜白粉病抗性的4個(gè)QTLs(rpm1.1、rpm2.1、rpm4.1和rpm6.1)，分別分布于連鎖群1、2、4和6上，單個(gè)QTL解釋貢獻(xiàn)率介于5.2％～21.0％之間，r

7、pm4.1的表型貢獻(xiàn)率最高(20.5％-2005年秋，21.0％-2006年春)。其中rpm1.1、rpm2.1和rpm4.1在兩種環(huán)境中均被穩(wěn)定重復(fù)檢測(cè)到，rpm6.1只在2005年秋被檢測(cè)到。兩種環(huán)境下檢測(cè)的QTLs解釋表型變異總和分別是52.0％(2005秋)和42.0％(2006春)。
　　 把F6：7與F2：3群體定位的白粉病QTL相比較發(fā)現(xiàn)，rpm1.1和rpm2.1分別與pm1.2和pm2.1附近的標(biāo)記相同，應(yīng)該為

8、相同的QTL。但不同世代群體間相同的QTL，存在表型變化貢獻(xiàn)率和加性等位基因來源方向不一致的現(xiàn)象。
　　 生產(chǎn)實(shí)踐中，殺菌劑也被大量用于植物病害防治。使用殺菌劑，一方面增加了病原小種的變異率，另一方面表現(xiàn)出環(huán)境不友好和食品污染等問題。為了飲食健康，研究人員積極開發(fā)尋找高效、環(huán)保的控病措施。已有報(bào)道，Vitamin B1能作為激發(fā)子，誘導(dǎo)擬南芥、水稻和煙草產(chǎn)生抗病性。本研究對(duì)Vitamin B1作為激發(fā)子提高黃瓜白粉病抗性的作用機(jī)

9、理進(jìn)行了初步研究。
　　 1.通過考察Vitamin B1處理黃瓜幼苗白粉病發(fā)病的病情指數(shù)，確定50mmol/L Vitamin B1為最佳處理濃度，此濃度處理比對(duì)照水處理后的病情指數(shù)減少38％。
　　 2.用50mmol/L-Vitamin B1處理黃瓜感白粉病自交系S52第1片真葉，4h后第1片真葉接種黃瓜白粉病菌，分時(shí)間段取心葉提取葉片RNA，利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)病程相關(guān)標(biāo)記基因[病程相關(guān)蛋白-1a(path

10、oge-nesis-related protein-1a，PR-la)基因、過氧化物酶(acidic peroxi-dase，POX)基因，脯氨酸裂解酶(phenylalanine amonia-lyase，PAL基因]與對(duì)照水處理0h相比的表達(dá)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)3個(gè)基因72h內(nèi)都表現(xiàn)出表達(dá)先快速增加，后降低的變化；表達(dá)量最大變化，分別出現(xiàn)在12h、48h和12h；分別是水對(duì)照的3.1、4.9和2.5倍。結(jié)果初步表明Vitamin B1預(yù)處