【摘要】：玉米穗腐病是發(fā)生在全球范圍內(nèi)的一類玉米病害,目前,玉米育種上應(yīng)用的大多數(shù)自交系普遍缺乏對穗腐病的抗性。近年來,隨著玉米穗腐病發(fā)生頻率的提高,對玉米穗腐病抗性位點(diǎn)的定位分析越來越多,但大多針對的是擬輪枝鐮刀菌,定位到的一些穗腐病抗性位點(diǎn)效應(yīng)較小。本課題針對玉米穗腐病的兩種優(yōu)勢致病菌(擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌),依次對穗腐病的田間接種方法,抗源鑒定,抗性基因挖掘開展相關(guān)研究。結(jié)果如下:1.通過對采用不同方法進(jìn)行人工接種擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌的致病效果的比較。結(jié)果表明,采用玉米孢子液和綠豆孢子液接菌的玉米穗腐病發(fā)病效果優(yōu)于其他接菌方法的發(fā)病效果。2.對44個(gè)不同來源的玉米自交系,連續(xù)兩年分別人工接種擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌,對其抗性進(jìn)行鑒定。結(jié)果表明,塘四平頭群的自交系發(fā)病最重,旅大紅骨群的自交系發(fā)病最輕,瑞德群、蘭卡斯特和農(nóng)家品種群內(nèi)的自交系之間抗性差異較大。其中,玉米自交系法A和掖81162分別對擬輪枝鐮孢和禾谷鐮孢均表現(xiàn)為高抗和高感,將用于進(jìn)一步試驗(yàn)。3.對玉米穗腐病的抗病自交系法A和感病自交系掖81162的轉(zhuǎn)錄水平進(jìn)行了差異表達(dá)基因分析,GO和KEGG分析結(jié)果顯示,抗性反應(yīng)涉及通路包括對病原體識別和感知、信號傳導(dǎo)和防御、以及由WRKY轉(zhuǎn)錄因子和茉莉酮酸/乙烯介導(dǎo)的防御反應(yīng)等。4.本課題組利用不同來源的527份材料為參考群體,通過分別人工接種擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌的方法,對玉米穗腐病抗性進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析。結(jié)果共檢測到13個(gè)與擬輪枝鐮刀菌穗腐病抗性顯著相關(guān)的SNP和95個(gè)與禾谷鐮刀菌穗腐病抗性顯著相關(guān)的SNP。關(guān)聯(lián)位點(diǎn)所在基因涉及激酶、生長素合成、植物防御素和轉(zhuǎn)錄因子等。5.轉(zhuǎn)錄組和全基因組聯(lián)合分析結(jié)果顯示,擬輪枝鐮刀菌引起的玉米穗腐病,轉(zhuǎn)錄組測序得到的差異表達(dá)基因中有1個(gè)與關(guān)聯(lián)分析中關(guān)聯(lián)到的位點(diǎn)一致,該基因編碼基膜內(nèi)在蛋白。而禾谷鐮刀菌引起的玉米穗腐病,差異表達(dá)基因中有13個(gè)與關(guān)聯(lián)分析中關(guān)聯(lián)到的位點(diǎn)一致,其中有7個(gè)位點(diǎn)編碼功能蛋白,6個(gè)位點(diǎn)和酶類合成有關(guān),1個(gè)編碼增殖細(xì)胞核抗原。綜上所述,本課題組初步挖掘到一些對擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌具有抗性的特異性候選基因,但是玉米穗腐病抗性基因的精細(xì)位點(diǎn)還有待更深入的研究。本研究為抗性基因的挖掘、克隆和抗病機(jī)理的解析提供重要參考。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S435.131.4
【圖文】：

東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文引發(fā)病害[61]。此外，系統(tǒng)性侵染途徑認(rèn)為土壤帶菌、種子內(nèi)部或表面帶菌導(dǎo)致幼苗侵染，從根傳播到莖，再傳播到穗軸，再擴(kuò)散到籽粒，最終導(dǎo)致籽粒發(fā)病[62]。由于引起該玉米病害的病原菌不單一，所以玉米穗腐病在田間的發(fā)病特也存在一定程度的差異。本文著重介紹兩類常見的致病菌（擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌）引起的玉米穗腐病的發(fā)病癥狀。由擬輪枝鐮刀菌引發(fā)的穗腐病籽粒皺縮、不飽滿、無光澤，籽粒的表面有白色霉層，病粒質(zhì)脆，內(nèi)部空虛，易破碎，發(fā)病果穗苞葉上也有菌絲體附著，和果穗粘連在一起，不易剝離。而由禾谷鐮刀菌引起的穗腐病病穗的苞葉與果穗粘連在一起，果穗頂部變?yōu)榉奂t色，籽粒間生有紅色至灰白色菌絲。（圖 1.1）。

東北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文11種中的關(guān)鍵科學(xué)問題，進(jìn)行了相關(guān)的研究，具體的技術(shù)路線如下圖所示（圖1.2）。首先，對玉米穗腐病的接種方法進(jìn)行了比較篩選，以期為玉米穗腐病抗性的大規(guī)模鑒定篩選出穩(wěn)定、簡便、易行、準(zhǔn)確的田間人工接種方法。另外，在此基礎(chǔ)上，本課題組對吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所提供的44份玉米自交系進(jìn)行了玉米穗腐病的抗性鑒定，篩選到了同時(shí)對擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌引起的穗腐病表現(xiàn)高抗的自交系法A和高感的自交系掖81162，同時(shí)將這兩個(gè)自交系進(jìn)行了玉米穗腐病抗性的轉(zhuǎn)錄組測序分析，獲得了兩個(gè)自交系在接菌前后的差異表達(dá)基因。同時(shí)對527份來源豐富的玉米自交系進(jìn)行了擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌穗腐病的抗性鑒定，然后結(jié)合基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行了玉米抗擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌穗腐病抗性的全基因組關(guān)聯(lián)分析，初步確定候選基因。圖 1.2 技術(shù)路線圖Fig. 1.2 Technical roadmap

3.1.1 病原菌的初培養(yǎng)為了擴(kuò)繁大量的病原菌，供抗性鑒定的田間接種所需。將兩種優(yōu)勢病原菌（Fv和Fg）接種到PDA固體培養(yǎng)基上。病原菌的培養(yǎng)情況如圖3.1所示，可以看出擬輪枝鐮刀菌和禾谷鐮刀菌在PDA平板上生長狀況良好。培養(yǎng)第3d后再觀察，發(fā)現(xiàn)菌絲的擴(kuò)散面積超過平板面積的1/2。第7d的時(shí)候，菌絲已布滿整個(gè)平板。病原菌在培養(yǎng)的過程中有色素的分泌，擬輪枝鐮刀菌分泌紫黑色色素，禾谷鐮刀菌分泌紅色色素。圖 3.1 病原菌初培養(yǎng)Fig. 3.1 Primary culture of pathogens注：圖中展示了兩種優(yōu)勢病原菌初培養(yǎng) 0d、3d、7d 的生長狀況，圖 3.1A 為擬輪枝鐮刀菌，圖 3.1B 為禾谷鐮刀菌3.1.2 不同方法接種擬輪枝鐮刀菌的抗性鑒定結(jié)果為了從擬定的6接種方法（玉米孢子液、綠豆孢子液、單牙簽、雙牙簽、帶菌玉米粒、傷口-帶菌玉米粒）中，篩選出適合田間大規(guī)模接種擬輪枝鐮刀菌的方法。在玉米果穗吐絲10d后

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本文編號：2793941