甜瓜白粉病抗性遗传分析及相关基因SSR标记

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 22次 | 上传用户:TimRealler
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甜瓜(Cucumis melo L.)是重要的经济植物,果实甜度高,营养丰富,口感俱佳,是全球十大水果之一。近年来黑龙江省甜瓜栽培面稳定在80万亩以上,年产约140万吨,但甜瓜白粉病已成为危害黑龙江省甜瓜高产、稳产的真菌性病害,给黑龙江省的甜瓜生产造成巨大损失。本试验首先对2009—2010年黑龙江省瓜类白粉菌生理小种分化、演替趋势进行监测;观察了白粉菌侵染甜瓜后的组织病理学及超微结构变化;在此基础上以抗单囊壳白粉病多个生理小种的甜瓜材料作为研究对象,分析其抗性遗传规律;利用SSR分子标记技术,对抗白粉病基因进行分子标记;将获得的SSR标记用于种质资源筛选,以建立甜瓜分子标记辅助选择技术体系,改变传统方法耗时、耗力的弊端,加速育种进程。全文主要内容如下:1.利用国际通用的瓜类白粉菌生理小种鉴定的13个鉴别寄主,采用孢子悬浮液法接种,于2009—2010年,对黑龙江省主要生态区不同设施内瓜类白粉菌进行生理小种鉴定。明确了黑龙江省瓜类作物白粉菌小种组成为,单囊壳白粉菌H(?)odosphaera xanthii的小种1、小种6、小种2France及未知小种。其中小种1是引起瓜类白粉病的优势小种。2.利用光学显微镜与透射电镜,观察了白粉菌侵染感病甜瓜Topmark组织病理变化和超微结构。观察发现:①白粉菌侵染甜瓜的过程可分为5个阶段:分生孢子萌发、附着胞形成、吸器产生、菌丝形成与生长、分生孢子形成;②病原菌产生入侵栓侵入叶片表皮细胞后,在寄主细胞内形成完整的吸器结构;寄主表皮细胞侵染点处可不断地向吸器颈部分泌出胼胝质,并诱导吸器周围的寄主细胞器大量增加;随着病原菌的不断侵染扩张使侵染点下方及邻近的寄主叶肉细胞发生质壁分离,叶绿体解体,线粒体空泡化,最终细胞壁折叠,细胞内含物释放出来。3.以高抗单囊壳白粉菌P. xanthii生理小种1的甜瓜自交系MR-1为母本,以高感白粉病品系Topmark为父本,配制F1、F2、F3、BC1P1、BC1P2,接种单囊壳白粉菌P.xanthii生理小种1,分析抗性遗传规律。2009年,抗病亲本植株表现免疫或抗病;感病亲本多数植株表现高感;F1抗性水平略低于抗病亲本,病情表现为抗病。在BC1P2群体中抗感分离比为1:1(Xc2=0.49);在262株F2群体中抗感比例为3:1(Xc2=0.036)。2010年,抗病亲本在整个鉴定期内表现免疫;感病亲本均表现感病;F1各单株表现高抗或中抗;在F2群体145株中抗感比例为3:1(Xc2=0.28)。根据140个F3家系对白粉病抗性的表现型推测F2基因型比为1:2:1(Xc2=0.70)。综合2年试验结果可知,抗源MR-1对单囊壳白粉菌P. xanthii生理小种1的抗性由1对显性基因控制。4.以高抗单囊壳白粉菌P. xanthii生理小种1的自交系MR-1为母本和以感白粉病自交系Topmark为父本,构建F2群体和F3家系。利用SSR标记技术,筛选出2对SSR引物SSR04816和SSR01498与抗单囊壳白粉菌P. xanthii生理小种1基因连锁。二者与该基因的连锁距离分别为4.1cM和19.4cM。5.利用获得的SSR标记结合田间接种鉴定对101份甜瓜种质资源进行抗白粉病筛选。筛选出抗小种2France或小种1的材料18份,同时抗小种2France和小种1的材料10份。应用SSR筛选结果表明,引物SSR04816的聚丙烯酰胺凝胶电泳检测结果与田间鉴定结果的平均吻合率为81.4%。本研究明确了黑龙江省主要生态区瓜类白病菌生理小种分化、演替趋势,在国内首次发现生理小种6的存在,为甜瓜等瓜类作物的白粉病研究提供重要理论依据;首次利用2年多世代甜瓜成株期白粉病抗性鉴定数据研究遗传规律,虽耗时、费力,其研究结果更具有指导意义;在国内首次报道与抗单囊壳白粉菌P. xanthii生理小种1基因Pm连锁距离小于5cM的SSR标记,并将该标记应用于甜瓜种质资源抗白粉病筛选,以建立甜瓜抗白粉病分子标记辅助选择体系,改变传统方法由于受时间、地域及植物材料的限制而耗时、耗力的弊端,加速甜瓜抗病育种进程,最终实现甜瓜的分子设计育种。
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