西瓜枯萎病是由尖孢鐮刀菌西瓜專化型引起的一種世界性土傳真菌病害。近年來由于西瓜重茬種植面積的不斷擴增,導致西瓜連作障礙普遍發(fā)生,枯萎病已經(jīng)成為限制西瓜生產(chǎn)的主要因素之一。田間觀察發(fā)現(xiàn)四倍體(4x)西瓜較其二倍體(2x)抗枯萎病。為了揭示四倍體西瓜抗枯萎病的優(yōu)勢機理,本試驗以同基因型的鄭州3號2x和4x西瓜幼苗為材料,通過苗期接種鑒定,比較2x和4x西瓜幼苗的病菌侵染過程差異、與抗病有關代謝物的含量變化、DNA甲基化變化及基因表達差異,通過不同層面關聯(lián)分析,揭示4x西瓜抗枯萎病的優(yōu)勢機理,為西瓜多倍體育種和抗病育種提供可靠的理論依據(jù)。本實驗的主要研究成果如下:在西瓜幼苗一葉一心時期接種枯萎病生理小種1后,與枯萎病抗性鑒定對照品種surgarlee相比,雖然鄭州3號2x和4x均感病,但是4x比2x延遲3 d感病,明顯延緩了枯萎病的發(fā)病時間,4x相對同源2x抗枯萎病。用帶綠色熒光蛋白標記(GFP)的枯萎病菌生理小種1侵染鄭州3號西瓜2x及其同源4x幼苗,并通過激光共聚焦顯微鏡觀察病菌的侵染過程,結果顯示:病原菌主要是從斷根傷口、主根側根間的自然縫隙、根毛等部位侵染植物根系,并在其中迅速擴散;在4x西瓜幼苗中的枯萎病菌定殖率比同源2x低,在接種后4 d和7 d的幼苗根部差異顯著,在葉柄部差異極顯著。4x幼苗明顯延緩了枯萎病菌的侵染時間。接種枯萎病菌后分別對不同時期西瓜根系丙二醛(MDA)、過氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、總酚和類黃酮的含量進行測定,結果顯示4x根系POD、PAL、總酚及類黃酮的含量整體高于其同源2x,MDA含量比2x低�？菸【秩竞�,4x比2x西瓜幼苗根系細胞膜損傷程度小,抗病有關酶及次生代謝物質的含量增加,更有利于抵抗枯萎病菌的侵染。未接種枯萎病菌前不同倍性西瓜幼苗間DNA甲基化水平差異不大。但枯萎病菌侵染后,根系總甲基化水平和全甲基化水平都隨之降低,去甲基化和過甲基化模式增加,不同倍性西瓜相比,2x比4x有更多的位點發(fā)生了去甲基化和過甲基化變化,4x總甲基化率高于2x。接種枯萎病菌后4x西瓜幼苗根系MYB、MPK7、PAL、Chitinase等抗病基因的最大表達量分別是2x同時期的80倍、3倍、6倍、10倍。4x西瓜幼苗中這些基因的上調表達,在基因表達水平上說明了4x西瓜的抗枯萎病優(yōu)勢。
【學位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S436.5
【部分圖文】：

的環(huán)境中生長。2.2.5 枯萎病發(fā)病統(tǒng)計自發(fā)病之日起記錄發(fā)病情況，并統(tǒng)計發(fā)病等級。等級的劃分參照 Elmstrom 等（1981）的標準并稍作改動，具體如下：病情等級：0 級，無明顯發(fā)病癥狀，與對照幼苗無差異；1 級，植株葉片出現(xiàn)黃化，子葉和葉片輕微萎蔫；2 級，一片真葉萎蔫或子葉嚴重萎蔫；3 級，子葉及 60%以上真葉萎蔫，不能恢復正常；4 級，整株萎蔫，60%以上枯死，但心葉仍成活；5 級，整株枯死；病情指數(shù)=（∑（病情等級×該病情等級下幼苗株數(shù)）×100）/（5×調查總株數(shù)）試驗以 Sugarlee 為抗病對照品種，對鄭州 3 號二倍體及同源四倍體進行苗期枯萎病接種鑒定，每一組材料重復鑒定 3 次，每重復鑒定設置 30 株。

品種Cultivar接種后的天數(shù)Days after Inoculation4 d 7 d 10 d 13 d 16 dSugarlee（R） 0 2.9±0.7 4.8±1.3 7.6±2.1 13.3±4.2鄭州 3 號二倍體Diploid Zhengzhou No. 353.3±4.5 75.2±4.1 91.4±3.0 98.1±1.4 100鄭州 3 號四倍體Tetraploid Zhengzhou No. 317.1±3.2 49.5±2.8 66.7±5.5 97.1±1.7 99±1.0注：R 表示枯萎病抗病品種。Note: R stands for the varieties that resistant to Fusarium wilt disease鑒定結果顯示，與枯萎病抗性鑒定對照 Sugarlee 相比，鄭州 3 號二倍體和同源四倍體西瓜病，但與二倍體相比，四倍體幼苗枯萎病的發(fā)病癥狀明顯延遲。二倍體西瓜幼苗接種后 4 d 發(fā)病10 d 時大部分枯死；四倍體西瓜幼苗接種后 7 d 開始發(fā)病，13 d 時大部分枯死；四倍體比二倍延遲 3 d 感��；在一定程度上說明四倍體相對于其同源二倍體抗枯萎病。

中國農(nóng)業(yè)科學院碩士學位論文 第三章 枯萎病菌在不同倍性西瓜中的侵染過程觀察的方式主要如下：第一種，從傷口入侵，植物斷根等傷口及破損的細胞是枯萎病菌較易入侵的部位，病菌從根系傷口入侵寄主后能快速的在細胞間隙生長并在植物根系維管組織中定殖（圖 3.1A、B）；第二種，從側根長出的位置入侵，由于主根側根間存在自然縫隙，枯萎病菌更容易穿透表皮細胞的保護，入侵植物的維管組織，因此主根和側根的連接處及須根較多的部位也比較容易引起枯萎病菌的入侵（圖 3.1C、D）；第三種，根毛處入侵，顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)根毛較多的地方熒光較強，說明根毛的結構更有利于病原菌的附著，從而增加了病菌侵染的概率（圖 3.1E）；第四種，直接入侵，大量樣品的觀察發(fā)現(xiàn)，雖然植物根系的傷口及自然縫隙是枯萎病菌比較容易入侵的部位，但傷口并不是其侵染的必需條件，病菌也可以從細胞的縫隙及根系的凹槽等部位直接入侵植物細胞。其中幼嫩的部位如根尖等較易受到侵染，如圖 3.1F 顯示，根尖細胞除細胞核以外均被綠色熒光所覆蓋。此外枯萎病菌萌發(fā)形成芽管，附著在根系表面逐漸侵染的過程中，觀察到有纖細的菌絲產(chǎn)生，少量芽管頂端會膨大，但并不普遍，未觀察的明顯的附著胞侵染結構。

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本文編號：2829712