發(fā)布時(shí)間：2019-01-04 14:58

【摘要】：木麻黃科(Casuarinaceae)植物原產(chǎn)澳大利亞和太平洋島嶼,包括4屬86種13亞種,“木麻黃”是該科植物的統(tǒng)稱。由于具有抗風(fēng)、抗旱、耐鹽堿、速生的特點(diǎn),被廣泛用于防風(fēng)固沙、鹽堿地改良和干旱區(qū)造林。我國引種木麻黃有近百年歷史,現(xiàn)已成為廣東、廣西、福建、臺(tái)灣及南海諸島沿海防護(hù)林的主栽樹種。由于少量無性系長期大面積種植,自2012年起,廣東省木麻黃青枯病爆發(fā)并蔓延,嚴(yán)重摧毀了整個(gè)沿海防護(hù)林體系。木麻黃青枯病是由青枯菌(Ralstonia solanacearum)通過土壤傳播引起,是世界范圍內(nèi)最難防治的細(xì)菌性重大病害之一,目前抗病育種被認(rèn)為是防治木麻黃青枯病的根本途徑。本研究在木麻黃青枯菌的分離與鑒定基礎(chǔ)上,利用可靠有效的抗性鑒定方法對(duì)我國現(xiàn)有木麻黃種質(zhì)資源開展青枯病抗性鑒定,研究木麻黃感染青枯病的生理變化,利用開發(fā)的235個(gè)EST-SSR標(biāo)記分析了木麻黃核心種質(zhì)的遺傳多樣性與群體結(jié)構(gòu),并開展了分子標(biāo)記與抗病性狀的關(guān)聯(lián)分析,為木麻黃抗病分子輔助育種研究奠定了基礎(chǔ)。通過以上研究,得到以下主要結(jié)論:(1)采用稀釋分離法及根系溢出法在TTC培養(yǎng)基上共分離出了31個(gè)病原菌株。根系溢出法操作簡便,雜菌含量低,分離率在60%左右,可作為常規(guī)稀釋分離法的補(bǔ)充。31個(gè)菌株進(jìn)行16s rRNA測序鑒定,有22個(gè)菌株擴(kuò)增出了特異性條帶并經(jīng)測序比對(duì)確定這22個(gè)菌株為青枯菌。青枯菌株致病性測定結(jié)果顯示菌株致病性在無性系間、菌株間及菌株與無性系間的交互作用均具有極顯著差異(P0.01)。相關(guān)分析表明,不同接種方法間菌株致病性具顯著相關(guān)(P0.05)或極顯著相關(guān)(P0.01),相關(guān)系數(shù)值(r)介于0.497~0.731之間。選擇在不同無性系及不同接種方法中均具有較強(qiáng)致病性的GL-2、H、M、TC-1、F、Q菌株作為木麻黃種質(zhì)資源抗性鑒定試驗(yàn)菌株。(2)以木麻黃無性系A(chǔ)8為試驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)8種人工接種方法,系統(tǒng)探討了水培生根苗、嫩枝、綠梗小枝、褐梗小枝、青枯菌粗毒素及盆栽小苗傷根接種、盆栽小苗無傷接種等不同接種方法對(duì)木麻黃青枯病抗性鑒定的影響,試驗(yàn)表明,盆栽幼苗傷根接種及褐梗小枝室內(nèi)水培接種是木麻黃青枯病抗性鑒定較好方法,能夠有效區(qū)分木麻黃抗、感無性系,這兩種方法鑒定結(jié)果呈極顯著正相關(guān)(r=0.857),可靠性強(qiáng);盆栽幼苗不傷根接種及水培生根小苗、嫩枝室內(nèi)水培接種不適宜作為木麻黃青枯病抗性鑒定方法,綠梗小枝與青枯菌粗毒素室內(nèi)水培接種也不是優(yōu)選方法。利用褐梗小枝室內(nèi)水培接種法,對(duì)53份木麻黃育種材料進(jìn)行抗性評(píng)價(jià),篩選出X1、45、平5、30、W6、雜交、501、G1、503、41、A1及A1-3等12份高抗材料。(3)采用幼苗傷根接種法接種木麻黃強(qiáng)致病性青枯菌,研究侵染前后木麻黃功能小枝中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)等防御酶活性及可溶性蛋白含量的變化規(guī)律,考察各指標(biāo)的抗病響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明:接種后木麻黃A8無性系防御酶活性發(fā)生了顯著變化,青枯菌誘導(dǎo)了SOD、PPO、PAL酶活性的增加,表現(xiàn)出“升-降-升-降”的變化趨勢,在植株枯萎死亡前,酶活性下降。相反,青枯菌抑制了木麻黃A8無性系CAT、POD的活性,酶活性明顯低于對(duì)照處理。此外,接種后植株可溶性蛋白的含量也增加,其含量變化與SOD、PPO和PAL酶活性變化趨勢基本一致。(4)利用NCBI網(wǎng)站上的37902條木麻黃莖組織轉(zhuǎn)錄組序列,得到含有SSR位點(diǎn)的序列有3861條,搜索獲得4187個(gè)SSR位點(diǎn),檢出率為10.2%,平均8.3 kb出現(xiàn)1個(gè)SSR位點(diǎn)。二核苷酸和三核苷酸重復(fù)基元在所檢出的SSR位點(diǎn)中占主導(dǎo)地位,分別占總數(shù)的39.5%和24.2%;二核苷酸重復(fù)基元以AG/CT為主導(dǎo),三核苷酸重復(fù)基元以AAG/CTT為主導(dǎo);二核苷酸重復(fù)基元以6、7、8次重復(fù)為主,五核苷酸與六核苷酸以3、4重復(fù)為主。設(shè)計(jì)合成引物404對(duì),有235對(duì)能有效擴(kuò)增,其中151對(duì)引物所在的EST序列與已知基因同源,其功能可歸入到生物學(xué)過程、分子功能和細(xì)胞組件等3大類36亞類上,許多序列涉及多重功能;新開發(fā)235個(gè)標(biāo)記在木麻黃4個(gè)樹種中通用性良好,缺失程度(DD)均小于5%,其中223個(gè)具有豐富的多態(tài)性,平均觀測雜合度(HO)為0.8558,平均期望雜合度(HE)為0.7243,平均等位基因數(shù)5.4個(gè),平均PIC值為0.63;參試木麻黃核心種質(zhì)資源遺傳距離平均為0.5523,在遺傳距離0.30處將63個(gè)無性系分為三大組。(5)利用235對(duì)EST-SSR標(biāo)記對(duì)我國現(xiàn)有的木麻黃種質(zhì)資源進(jìn)行了基因組掃描,共獲得在抗感基因池差異表達(dá)標(biāo)記49個(gè)。該群體由2個(gè)亞群組成,亞群的劃分與材料的地理來源沒有必然聯(lián)系,群體結(jié)構(gòu)比較簡單,遺傳變異較為豐富,適于遺傳關(guān)聯(lián)分析。利用MLM(Q+K)模型通過關(guān)聯(lián)分析共檢測到10個(gè)標(biāo)記(CeSSR253、CeSSR022、CeSSR359、CeSSR241、CeSSR242、CeSSR056、CeSSR263、CeSSR052、CeSSR176及CeSSR258)與供試群體青枯病抗病指數(shù)顯著關(guān)聯(lián)(P0.05),對(duì)表型變異解釋率為12.6%~60.7%,初步推斷這些標(biāo)記可能與某個(gè)貢獻(xiàn)率較大的抗病/易感位點(diǎn)連鎖。CeSSR052-237bp及CeSSR052-255bp這兩個(gè)等位片段在木麻黃青枯病抗性中有最大增效效應(yīng)(37.1)和表型效應(yīng)比(70.1%),CeSSR359-370bp、CeSSR359-386bp、CeSSR241-265bp等抗性關(guān)聯(lián)位點(diǎn)-等位片段的抗性增效效應(yīng)均在20.0以上;CeSSR022-190bp、CeSSR022-196bp等位片段抗病指數(shù)減效效應(yīng)均大于40.0,表型效應(yīng)比均大于40%,CeSSR253-186bp、CeSSR253-202bp、CeSSR242-227bp、CeSSR176-204bp等抗性關(guān)聯(lián)位點(diǎn)-等位片段的抗性減效效應(yīng)均在20.0以上。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S763.7

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本文編號(hào)：2400439