菵草(Beckmannia syzigachne)是一種常見的禾本科雜草,在長江流域及西南地區(qū)的稻麥輪作和稻油輪作田為害小麥和油菜的生產(chǎn)安全。精噁唑禾草靈是防除小麥田菵草等禾本科雜草的常用除草劑,其作用靶標(biāo)是乙酰輔酶A羧化酶(ACCase),具有低毒、高效、持效期長等特點。但是由于長期依賴該類除草劑,使得菵草對精噁唑禾草靈逐漸產(chǎn)生了抗藥性,在田間推薦劑量下已無法有效防除菵草。甲基二磺隆是防除抗精噁唑禾草靈雜草主要的替代藥劑,其作用靶標(biāo)是乙酰乳酸合成酶(ALS)。但是,部分地區(qū)的菵草對甲基二磺隆也產(chǎn)生了抗藥性,這類多抗性菵草嚴(yán)重威脅小麥的生產(chǎn)安全。本文對采自安徽的多抗性菵草種群(AH-02)進(jìn)行靶標(biāo)抗性研究,并未發(fā)現(xiàn)任何已報道的賦予靶標(biāo)抗性的氨基酸突變位點和突變形式,說明其可能存在非靶標(biāo)抗性。在此基礎(chǔ)上,重點研究該種群的非靶標(biāo)抗性機理,以期為科學(xué)防治麥田多抗性菵草提供理論指導(dǎo)。主要研究結(jié)果如下:在整株水平上,對AH-02種群進(jìn)行抗性初篩試驗,分別噴施精噁唑禾草靈(62.1 g a.i.ha^-1)和甲基二磺隆(15.75 g a.i.ha^-1)的...

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
符號說明
中文摘要
Abstract
1 前言
    1.1 抗性雜草發(fā)生與發(fā)展概況
    1.2 ACCase與 ALS抑制劑類除草劑
        1.2.1 ACCase抑制劑類除草劑及其作用靶標(biāo)
            1.2.1.1 植物的ACCase及其功能
            1.2.1.2 ACCase抑制劑類除草劑
        1.2.2 ALS抑制劑類除草劑及其作用靶標(biāo)
            1.2.2.1 植物的ALS及其功能
            1.2.2.2 ALS抑制劑類除草劑
    1.3 雜草抗藥性產(chǎn)生的學(xué)說
    1.4 雜草對除草劑的抗性機理
        1.4.1 雜草對除草劑的靶標(biāo)抗性機理
            1.4.1.1 ACCase抑制劑類除草劑靶標(biāo)抗性機理與交互抗性
            1.4.1.2 ALS抑制劑類除草劑靶標(biāo)抗性機理與交互抗性
        1.4.2 雜草對除草劑非靶標(biāo)抗性機理
            1.4.2.1 雜草對除草劑的代謝抗性機理
            1.4.2.2 非靶標(biāo)抗性雜草抗性譜分析
    1.5 抗藥性雜草檢測方法
    1.6 新一代測序技術(shù)的應(yīng)用
    1.7 二穗短柄草的簡介
    1.8 本研究的目的和意義
    1.9 技術(shù)路線圖
2 材料與方法
    2.1 供試材料
        2.1.1 供試菵草種群信息
        2.1.2 供試菵草種子的萌發(fā)及培養(yǎng)條件
    2.2 遺傳背景一致的菵草的分離和鑒定
        2.2.1 田間菵草種群對精噁唑禾草靈和甲基二磺隆抗性測定
            2.2.1.1 主要試劑與儀器
            2.2.1.2 施藥方法
            2.2.1.3 單劑量抗性鑒定
        2.2.2 抗、敏型菵草ACCase和 ALS基因片段差異性分析
            2.2.2.1 供試試劑
            2.2.2.2 主要儀器設(shè)備
            2.2.2.3 菵草基因組DNA提取
            2.2.2.4 菵草ACCase和 ALS基因片段克隆
            2.2.2.5 目的基因條帶的回收
            2.2.2.6 目的片段的連接、轉(zhuǎn)化和測序
    2.3 F1 代菵草P450s活性差異研究
        2.3.1 主要試劑與儀器
        2.3.2 P450s抑制劑對雜草抗性水平的影響
        2.3.3 數(shù)據(jù)處理
    2.4 F1 代菵草抗性譜測定
        2.4.1 供試除草劑
        2.4.2 菵草抗性水平測定
    2.5 F2 代菵草代謝基因的挖掘
        2.5.1 F2 代菵草的獲得
        2.5.2 轉(zhuǎn)錄組測序材料的處理
        2.5.3 菵草葉片總RNA的提取
        2.5.4 轉(zhuǎn)錄組測序及數(shù)據(jù)分析
            2.5.4.1 cDNA文庫的構(gòu)建與測序
            2.5.4.2 基因功能注釋、分類和代謝途徑分析
            2.5.4.3 基因差異表達(dá)分析
            2.5.4.4 菵草代謝抗性相關(guān)的差異基因的分析
    2.6 菵草代謝抗性相關(guān)差異基因的表達(dá)驗證
        2.6.1 供試試劑
        2.6.2 RNA的提取
        2.6.3 候選差異基因序列的獲得
        2.6.4 qRT-PCR引物設(shè)計
        2.6.5 qRT-PCR反應(yīng)體系及程序
    2.7 菵草代謝抗性相關(guān)基因的功能驗證
        2.7.1 供試材料與試劑
        2.7.2 菵草GSTU17 差異基因的獲得
            2.7.2.1 GSTU17 基因引物的設(shè)計與合成
            2.7.2.2 GSTU17 基因的生物信息學(xué)分析
            2.7.2.3 GSTU17 基因的克隆
            2.7.2.4 GSTU17 基因質(zhì)粒的獲得
        2.7.3 菵草GT73C1 差異基因的獲得
            2.7.3.1 GT73C1 基因引物的設(shè)計與合成
            2.7.3.2 GT73C1 基因的生物信息學(xué)分析
            2.7.3.3 GT73C1 基因的克隆
            2.7.3.4 GT73C1 基因質(zhì)粒的獲得
        2.7.4 植物表達(dá)載體的構(gòu)建
        2.7.5 根癌農(nóng)桿菌EHA105 感受態(tài)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化
        2.7.6 二穗短柄草的遺傳轉(zhuǎn)化
            2.7.6.1 二穗短柄草的萌發(fā)及培養(yǎng)條件
            2.7.6.2 二穗短柄草愈傷組織的誘導(dǎo)
            2.7.6.3 二穗短柄草的侵染
            2.7.6.4 二穗短柄草的共培養(yǎng)
            2.7.6.5 二穗短柄草的篩選
            2.7.6.6 二穗短柄草的分化
            2.7.6.7 二穗短柄草的生根
            2.7.6.8 二穗短柄草的移栽
        2.7.7 轉(zhuǎn)基因二穗短柄草的RT-PCR鑒定
        2.7.8 轉(zhuǎn)基因二穗短柄草對精噁唑禾草靈敏感性測定
        2.7.9 轉(zhuǎn)基因二穗短柄草目的基因表達(dá)量驗證
3 結(jié)果與分析
    3.1 田間菵草種群抗性測定
    3.2 菵草ACCase和 ALS基因片段差異性研究
        3.2.1 菵草質(zhì)體型ACCase基因序列差異分析
        3.2.2 菵草ALS基因序列差異分析
    3.3 F1 菵草P450s酶活性差異分析
    3.4 F1 代菵草抗性譜分析
    3.5 F2 代菵草代謝基因的篩選
        3.5.1 轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)的質(zhì)量評估
        3.5.2 轉(zhuǎn)錄組測序與序列組裝
        3.5.3 Unigenes的功能注釋、分類和代謝途徑分析
            3.5.3.1 Unigenes的序列相似性分析
            3.5.3.2 Unigenes的 GO分類
            3.5.3.3 Unigenes的 KOG功能分類
            3.5.3.4 Unigenes的 KEGG代謝途徑分析
        3.5.4 差異基因分析
        3.5.5 差異基因的功能注釋
            3.5.5.1 差異基因的GO富集分析
            3.5.5.2 差異基因的KEGG富集分析
        3.5.6 菵草代謝抗性相關(guān)的差異表達(dá)基因的篩選
        3.5.7 菵草差異表達(dá)基因的qRT-PCR驗證
    3.6 菵草代謝抗性基因的功能分析
        3.6.1 GSTU17 基因的生物信息學(xué)分析
        3.6.2 GT73C1 基因的生物信息學(xué)分析
        3.6.3 GSTU17和GT73C1 基因克隆及鑒定
        3.6.4 GSTU17和GT73C1 基因植物表達(dá)載體的構(gòu)建
        3.6.5 轉(zhuǎn)基因二穗短柄草的篩選及鑒定
        3.6.6 轉(zhuǎn)基因二穗短柄草敏感性測定
        3.6.7 轉(zhuǎn)基因二穗短柄草q RT-PCR驗證
4 討論
    4.1 遺傳背景一致的菵草材料的分離
    4.2 代謝抗性菵草F1 代的背景研究
    4.3 轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)在雜草抗性機理研究中的應(yīng)用
        4.3.1 雜草代謝抗性基因的篩選
        4.3.2 菵草轉(zhuǎn)錄組測序分析
    4.4 菵草代謝抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)基因功能驗證
        4.4.1 GST家族基因的分析
        4.4.2 GT家族基因的分析
        4.4.3 轉(zhuǎn)基因二穗短柄草的分析
5 結(jié)論
6 論文創(chuàng)新與有待研究之處
7 參考文獻(xiàn)
8 致謝
9 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文情況



本文編號：3779422