小麦赤霉病抗性的毒素鉴定和抗赤霉病突变体的诱导与筛选

论文摘要

小麦赤霉病又称小麦镰刀菌穗枯病,是世界上温暖湿润地区小麦的重要病害,爆发时会造成小麦严重减产,而且食用病麦引起人畜中毒。近年来,由于气候变暖和耕作制度的改变,小麦赤霉病的受害面积呈扩展趋势。选育抗赤霉病品种是控制小麦赤霉病的最有效的方法,而准确、快速鉴定赤霉病抗性和创造新抗源对提高抗赤霉病病育种效率意义重大。本研究利用不同抗性的小麦品种,研究了用赤霉菌粗毒素鉴定小麦赤霉病抗性的方法;利用60Co-γ射线和Ar+离子束注入处理两个小麦品种的干种子,进行了抗病突变体的田间接种筛选,并用SSR分子标记比较突变体与原品种的差异;用60Co-γ射线处理5个品种小麦的干种子,采取幼胚离体培养与赤霉菌毒素筛选相结合的细胞工程技术,进行诱导和筛选抗赤霉病突变体的研究。得出如下结论:1.通过对4种毒素处理方法的比较,结果表明,挑选各品种露白一致的种子进行毒素鉴定,可以排除种子自身活力差异对鉴定结果的影响,根重、苗重、根长、苗长等生长指标的抑制率与品种抗性的关系密切,赤霉病抗性强的品种的幼苗生长受赤霉毒素的抑制小,幼苗生长指标的抑制率可以作为小麦赤霉病抗性鉴定的指标。2.用0.5%和2%毒素处理黄化芽鞘,测定结果显示,不同抗性品种抑制率差异显著,并表现出与田间抗性鉴定的一致性,抗性强的品种受到的抑制小。选取长度一致的黄化芽鞘,排除了种子活力的干扰,黄化芽鞘抑制率可以作为小麦赤霉病抗性鉴定的指标。3.毒素处理改变了根细胞的渗透性、幼苗的SOD和POD活性及MDA含量,SOD、POD和CAT同工酶电泳也证实了毒素处理使同工酶的种类及表达量发生变化。35%毒素处理不离体的小麦幼根,品种间根细胞渗透性差异明显,抗性强的品种细胞渗透性小;SOD活性的增率与品种抗性呈正相关,POD活性和MDA含量的增率与品种抗性呈负相关。以上这些生理生化指标的增率与品种的抗性关系密切,可作为小麦品种赤霉病抗性鉴定的参考指标。4.试验采用60Co-γ射线辐射和离子束注入处理小麦干种子,经M2和M3连续2代田间接种筛选,获得了皖麦19和丰华8903的抗赤霉病突变体。皖麦19突变株的农艺和品质性状与亲本无显著差异,丰华8903突变株的成穗率、籽粒硬度与亲本差异显著。5.采用SSR分子标记对变异株进行分子鉴定,结果表明,皖麦19突变株的突变发生在Xgwm261、Xgwm493、Xwmc41和Xgwm212等4个基因座位,突变位点分别位于2D、3B、5A和5D上。丰华8903突变株的突变发生在Xgwm493、Xbarc164、Xgwm161、Xgwm312、Xgwm156和Xgwm427等6个基因座位上,突变位点分别位于3B、2A、5A和6A上。6.利用60Co-γ射线诱变和赤霉毒素复合处理的幼胚离体培养技术,诱导和筛选抗病突变体,5个品种共获得抗毒素再生植株17株,田间初步筛选出抗病性较亲本明显提高的植株7株,有待进一步对再生植株的抗病性作田间鉴定和分子鉴定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 赤霉菌和赤霉毒素
• 1.1.1 小麦主要赤霉病菌的种类和分布
• 1.1.2 小麦赤霉病菌毒素的种类
• 1.1.3 赤霉菌株的产毒能力和致病性
• 1.1.4 赤霉病菌的培养、毒素提取和检测
• 1.1.5 赤霉菌毒素在小麦赤霉病抗性鉴定和细胞工程育种中的应用
• 1.2 赤霉病抗性的毒素鉴定和种子活力
• 1.2.1 小麦赤霉病抗性的类型和主要鉴定方法
• 1.2.1.1 小麦赤霉病抗性的类型
• 1.2.1.2 小麦抗赤霉病抗性鉴定的主要方法
• 1.2.2 赤霉菌毒素的生物活性及致病机制
• 1.2.2.1 赤霉菌毒素对小麦细胞、组织和器官的抑制和伤害
• 1.2.2.2 赤霉菌侵染寄主细胞释放赤霉菌毒素到寄主组织的证据
• 1.2.2.3 DON对植物体内电解质和营养物质运输的调节作用
• 1.2.2.4 DON对小麦具有类生长激素活性
• 1.2.2.5 毒素对细胞结构的影响
• 1.2.2.6 抗性品种可能存在降解毒素的酶,脱毒可能是小麦重要的抗赤霉病机制
• 1.2.2.7 赤霉菌毒素对小麦愈伤组织诱导和培养的影响
• 1.2.2.8 赤霉毒素对小麦组织中酶活性及丙二醛含量的影响
• 1.2.3 用赤霉菌毒素鉴定小麦品种赤霉病抗性的方法
• 1.2.3.1 胚根、胚芽抑制率的测定
• 1.2.3.2 黄化芽鞘鉴定法
• 1.2.3.3 离体穗的测定
• 1.2.3.4 单花滴注法测定
• +的渗漏量的测定'>1.2.3.5 细胞渗透性及K⁺的渗漏量的测定
• 1.2.3.6 叶肉原生质体活力测定法
• 1.2.4 种子活力与毒素鉴定
• 1.2.4.1 种子活力的概念
• 1.2.4.2 种子活力的形成和变化
• 1.2.4.3 种子活力与萌发
• 1.2.4.4 种子活力与抗逆性
• 1.2.4.5 种子活力的常用测定方法
• 1.3 小麦抗赤霉病诱变育种和细胞工程育种
• 1.3.1 小麦抗赤霉病育种进展概况
• 1.3.2 小麦抗赤霉病诱变育种研究进展
• 1.3.2.1 诱变育种概述
• 1.3.2.2 γ射线诱变育种
• 1.3.2.3 离子注入诱变育种
• 1.3.2.4 诱变育种展望
• 1.3.3 小麦抗赤霉病细胞工程育种研究进展
• 1.3.3.1 小麦抗赤霉病细胞工程育种体系的建立
• 1.3.3.2 小麦抗赤霉病细胞工程育种毒素筛选体系的理论基础
• 1.3.3.3 小麦抗赤霉病细胞工程育种毒素筛选体系的一般过程
• 1.3.3.4 小麦抗赤霉病细胞工程育种成就、存在问题和展望
• 1.3.4 SSR分子标记在小麦抗赤霉病育种中的应用
• 1.3.4.1 分子标记辅助选择育种
• 1.3.4.2 SSR分子标记辅助筛选突变体
• 2 引言
• 3 小麦赤霉病抗性的毒素鉴定
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 2.1.2.1 赤霉菌的培养和赤霉菌粗毒素的提取
• 3.1.2.2 幼苗生长抑制率测定
• 3.1.2.3 黄化芽鞘抑制率测定
• 3.1.2.4 幼根细胞渗透性测定
• 3.1.2.5 超氧化物歧化酶（SOD）活性测定
• 3.1.2.6 丙二醛（MDA）含量测定
• 3.1.2.7 过氧化物酶（POD）活性测定
• 3.1.2.8 SOD、POD和CAT同工酶电泳
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 赤霉菌粗毒素对小麦幼苗生长指标抑制率的影响
• 3.2.2 赤霉菌粗毒素对小麦黄化芽鞘抑制率的影响
• 3.2.3 赤霉菌粗毒素对小麦根细胞渗透性的影响
• 3.2.3.1 不同处理时间和方式对根细胞渗透性的影响
• 3.2.3.2 不同浓度毒素处理对根细胞渗透性的影响
• 3.2.4 赤霉毒素对小麦幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
• 3.2.5 赤霉菌粗毒素对小麦幼苗丙二醛（MDA）含量的影响
• 3.2.6 赤霉菌粗毒素小麦幼苗过氧化物酶（POD）活性的影响
• 3.2.7 赤霉菌粗毒素对SOD、POD和CAT同工酶谱带的影响
• 3.3 讨论
• 3.3.1 赤霉菌粗毒素对幼苗生长指标的抑制率与小麦赤霉病抗性的关系
• 3.3.2 赤霉菌粗毒素对黄化芽鞘抑制率与小麦赤霉病抗性的关系
• 3.3.3 赤霉菌粗毒素对根细胞渗透性的影响与小麦赤霉病抗性的关系
• 3.3.4 赤霉菌粗毒素对超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响与小麦赤霉病抗性的关系
• 3.3.5 赤霉菌粗毒素对幼苗丙二醛（MDA）含量的影响与小麦赤霉病抗性的关系
• 3.3.6 赤霉菌粗毒素对幼苗过氧化物酶（POD）活性的影响与小麦赤霉病抗性的关系
• 3.3.7 赤霉菌粗毒素对SOD、POD和CAT的同工酶影响
• 4 小麦抗赤霉病突变体的诱导与筛选
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 物理诱变处理
• 4.1.3 辐射诱变和田间筛选相结合的方法诱导与筛选抗赤霉病突变体
• 4.1.4 辐射诱变和幼胚离体培养相结合的方法诱导与筛选抗病突变体
• 4.1.5 辐射诱变和田间筛选相结合的方法中获得的抗病突变体的分子鉴定
• 4.1.5.1 PCR反应的主要试剂
• 4.1.5.2 DNA的提取和检测
• 4.1.5.3 SSR中PCR反应体系的优化选择
• 4.1.5.4 抗病突变体的分子鉴定
• 4.2 结果与分析
• 2代初步鉴定结果'>4.2.1 辐射诱变和田间筛选相结合的方法中M₂代初步鉴定结果
• 3代抗病性鉴定和农艺及品质性状分析'>4.2.2 辐射诱变和田间筛选相结合的方法中M₃代抗病性鉴定和农艺及品质性状分析
• 4.2.3 PCR体系的优化
• 4.2.4 辐射诱变和田间筛选相结合的方法中获得的突变体的分子鉴定
• 4.2.5 辐射诱变和幼胚离体培养相结合的方法诱导与筛选抗病突变体
• 4.3 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在读期间发表的学术论文