十字花科作物根腫病是由蕓薹根腫菌(Plasmodiophora brassicae Woronin)侵染引起的一種重要土傳病害。該病害在全世界不同國(guó)家廣泛分布,嚴(yán)重威脅十字花科作物產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。由于根腫菌休眠孢子具有較強(qiáng)的生命力,在土壤中可以存活15年之久,一旦發(fā)病難以根治。因此,根腫病的早期檢測(cè)對(duì)防控該病十分重要。為此,本研究在采用常規(guī)方法與分子生物學(xué)方法檢測(cè)根腫病菌的基礎(chǔ)上,探索了利用近紅外光譜根腫病菌的技術(shù)體系,旨在將這一新技術(shù)用于根腫菌的檢測(cè)。同時(shí),本論文結(jié)合相關(guān)工作基礎(chǔ),研究了生物抗菌劑喜樹堿(Camptothecin,CPT)對(duì)水稻褐條菌的抑菌機(jī)理。研究取得了如下主要結(jié)果:1.分別從湖北省長(zhǎng)陽(yáng)縣發(fā)病田間采集大白菜根腫標(biāo)樣,在溫室內(nèi)人工接種“凱選優(yōu)”上海青不同時(shí)間段幼苗,從標(biāo)樣中分離提取的病菌休眠孢子,制備成孢子懸浮液,經(jīng)不同方法處理,進(jìn)行顯微鏡觀察。結(jié)果顯示,在光學(xué)顯微鏡下可清晰觀察到根組織內(nèi)休眠孢子的形態(tài)(近圓形)、大小(2μm~3μm)。不同發(fā)育階段感病幼苗的根毛中根腫菌出現(xiàn)不同形態(tài),包括初級(jí)游動(dòng)孢子(2 d苗)、初級(jí)原生質(zhì)團(tuán)(2 d~4 d苗)和游動(dòng)孢子囊(8 d幼苗))和游離的休眠孢子。這種方法簡(jiǎn)便、快速、經(jīng)濟(jì),對(duì)根腫菌侵染寄主的早期檢測(cè)較為適用。2.通過(guò)對(duì)比分析不同DNA提取方法(CTAB提取法和醋酸鉀提取法),以及對(duì)常規(guī)PCR方法的反應(yīng)條件和引物進(jìn)行篩選,進(jìn)一步對(duì)常規(guī)PCR檢測(cè)根腫菌方法進(jìn)行了優(yōu)化,篩選出可檢測(cè)最低模板DNA濃度為10-4 ng/μL的根腫菌PCR檢測(cè)方法。采用該方法對(duì)不同地區(qū)的4種十字花科作物品種、室內(nèi)菌土接種的12種十字花科作物幼苗及土壤中含根腫菌的進(jìn)行PCR檢測(cè),證明該方法檢測(cè)效果良好。3.分別以早期油菜幼苗的根(葉)部組織為試驗(yàn)對(duì)象,探索了基于近紅外光譜分析的新型根腫菌侵染分析與檢測(cè)方法�；趯�(dǎo)光譜和主成分分析等技術(shù)對(duì)近紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在1階導(dǎo)和2階導(dǎo)光譜的主成分特征空間中包含著鑒別根腫菌侵染的有效信息。并采用支持向量機(jī)對(duì)這些有效信息進(jìn)行檢測(cè)分析,在根組織的近紅外光譜特征和多維特征中,當(dāng)Sigma取0.4值時(shí),0階和2階導(dǎo)光譜組合檢測(cè)率最高,可達(dá)99.71%;而在葉組織的近紅外光譜特征上,當(dāng)Sigma取3.5~4.0值時(shí),0階和1階導(dǎo)光譜組合檢測(cè)率最高,可達(dá)99.28%。上述研究結(jié)果為十字花科作物根腫菌的早期監(jiān)測(cè)、病原學(xué)深入研究和病害早期防控有應(yīng)用價(jià)值。4.研究了喜樹堿(CPT)對(duì)水稻褐條菌Aaa RS-2菌株的抑菌活性。發(fā)現(xiàn)濃度為0.5 mg/mL的CPT(pH 7.5,8 h)對(duì)Aaa RS-2菌株具有明顯的抑菌作用,抑制率最高可達(dá)73.9%。通過(guò)游動(dòng)性試驗(yàn)、活/死細(xì)胞染色、掃描電鏡觀察、血清學(xué)試驗(yàn)、分泌系統(tǒng)和拓?fù)洚悩?gòu)酶相關(guān)基因差異性表達(dá)分析試驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了CPT對(duì)該菌株的抑菌作用。差異性表達(dá)分析試驗(yàn)結(jié)果顯示拓?fù)涿赶嚓P(guān)基因gyrB和分泌相關(guān)基因porin呈明顯的差異表達(dá)。這些結(jié)果對(duì)揭示CPT對(duì)Aaa RS-2的抑菌機(jī)理提供了新的信息。上述結(jié)果擴(kuò)展了CPT的抑菌譜,為利用這一生物殺菌劑防治水稻褐條菌提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S436.341;S435.654;S435.11
【部分圖文】：

末期，植株會(huì)嚴(yán)重的脫水、萎蔫，甚至凋亡。這個(gè)階段植株間和陰雨恢復(fù)正常（司軍 2001）。物的地上癥狀，是隨著作物品種不同而有所區(qū)別的。感病大白少，不易成球。菜苔等作物感病后，植株隨著病情發(fā)展，葉片壞死甚至最終脫落�；ㄒ说�，感病植株的花球重量減輕且品 al 2004）。而株型較大的十字花科作物，如油菜、抱子甘藍(lán)等，伏，且感病油菜的種子數(shù)量和含油量明顯下降（Tewari et t al 2006, 2007; Cao et al 2009; Peng et al 2011; Hwang et d Hwang 2013）。根組織作為植株的代謝庫(kù)在被根腫菌感染后會(huì)芽中掠取大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致植株不能維持其正常生長(zhǎng)發(fā)育根部出現(xiàn)不同的病害癥狀（Ludwig-Müller et al 2009a）。

根腫病最顯著的癥狀主要是在根部。根腫菌侵染寄主后，其根部激素分泌會(huì)一系列的變化，這導(dǎo)致了根系部分薄壁細(xì)胞的大量增大和增生，進(jìn)而形成腫腫瘤的大小、形狀、數(shù)量，以及所發(fā)生的部位因寄主不同而有所不同（賴傳2008），總體來(lái)說(shuō)可以大致分為兩大類：1）根系比較發(fā)達(dá)的十字花科作物，菜、甘藍(lán)、油菜和芥菜等，其主根和側(cè)根上均會(huì)有腫瘤發(fā)生，但大小不一也不同。主根上的腫瘤表現(xiàn)為體積大卻數(shù)量少，而側(cè)根則是體積小但數(shù)量多根類蔬菜如蘿卜、蕪菁等，腫瘤則大多發(fā)生在側(cè)根上，偶爾也在根端發(fā)生，根一般無(wú)明顯變化。腫瘤的形狀也是多種多樣，從紡錘形、手指形到不規(guī)則，且大小各異，小的如綠豆，大的如雞蛋甚至更大。十字花科作物的根部腫早期表現(xiàn)為表面光滑，末期球形腫瘤的表面裂開(kāi)，時(shí)常由于其他細(xì)菌的侵入現(xiàn)腐爛（許志剛 2000；宋元林等 1995）。

圖 1-3 感病蘿卜地下癥狀（湖北省長(zhǎng)陽(yáng)植保站提供，2012）a. 鼠尾狀的感病蘿卜；b. 縊縮變黑的感病蘿卜。Fig.1-3 Different clubroot symptoms of turnip with P. brassicae infected.a. Rat-tailed turnip; b. Constricted and blacken turnip.2 根腫病病原學(xué)研究2.1 寄主范圍在 378 個(gè)屬，多達(dá) 3710 個(gè)種的十字花科作物中幾乎均是根腫菌的潛在寄主，在這些寄主中可以完成病原菌生活史中的根毛侵染和皮層侵染 2 個(gè)階段（Kageyama andAsano 2009）。目前根腫菌研究主要集中在蕓薹屬、蘿卜屬和擬南芥屬等寄主，而其他屬的
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本文編號(hào)：2850808