陸地棉黃萎病抗性：生理生化反應(yīng)與抗病性QTL定位.pdf

1、棉花產(chǎn)量可受到多個生物和非生物脅迫的影響，其中土傳真菌大麗輪枝菌引起的黃萎病則是最具有破壞性的病癥之一，全世界所有的棉花種植區(qū)都有黃萎病的發(fā)生。植株發(fā)生萎蔫癥狀通常是水循環(huán)受限再加上各種酶、激素和其他的生化物等之間復(fù)雜的相互作用的結(jié)果。植物的抗病性與一系列防御反應(yīng)的激活相關(guān)，可在特定階段減緩或阻止寄主-病原菌之間的相互作用。綜合研究和理解棉花植株在黃萎病脅迫下存活的不同生化機(jī)制對育種研究是非常有用的。培育和種植具有抗黃萎病性的品種是目前

2、防控這種疾病最實(shí)用、最經(jīng)濟(jì)有效的方法。前人許多努力都致力于改進(jìn)陸地棉的抗黃萎病特性，然而由于缺乏具有高抗黃萎病的陸地棉品種使得進(jìn)展很小。在四大棉花栽培物種中，海島棉具有最高的黃萎病抗性，然而黃萎病抗性由海島棉轉(zhuǎn)到陸地棉的工作卻始終不成功，這主要是因?yàn)榉N間群體在F2及后續(xù)世代中出現(xiàn)衰退現(xiàn)象。
　　本研究的第一部分，首先是利用由陸地棉品種sGK9708和0-153構(gòu)建的種內(nèi)重組自交系群體，即RIL群體進(jìn)行黃萎病抗性相關(guān)的QTL定位。定

3、位QTL的圖譜為包含77個SSR和2316個SNP覆蓋了棉花四倍體基因組總長為2865.73cM的高密度遺傳連鎖圖譜。黃萎病的抗性用兩個參數(shù)（疾病指數(shù)和病發(fā)率）來表明，分別于下列三個生長發(fā)育階段進(jìn)行抗病性調(diào)查采集：苗期（溫室環(huán)境）、結(jié)齡期（四年大田重復(fù)試驗(yàn)）和開花期（2015試驗(yàn)）。共檢測到與上述兩個參數(shù)相關(guān)的QTL144個，分布在26條染色體上,其中At亞基因組檢測到了71個QTL，而Dt亞基因組則檢測到了73個QTL。共檢測到了65

4、個病情指數(shù)QTL，分布在24條染色體上（11號和13號染色體除外），可解釋2.5-12.2％的表型變異。檢測到了79個病發(fā)率的QTL，分布在24條染色體上（5號和19號染色體除外），可解釋1.5-21.30%的表型變異。本研究共檢測到8個穩(wěn)定的黃萎病病指相關(guān)的QTL且其中6個含有陸地棉sGK9708等位基因。檢測到了42個穩(wěn)定的與病發(fā)率相關(guān)的QTL。23個QTL簇聚集了58個QTL，分布在18條染色體上（C1-C10，C14-C15，C

5、17，C20-C22，C24-C25。大多數(shù)穩(wěn)定的QTL聚集成簇。在At亞基因組上檢測到12個簇，聚集了31個QTL；而在Dt亞基因組上則檢測到11個簇，聚集了27個QTL。C1含有最多的QTL簇（3個）。檢測到的兩個參數(shù)中具有共同的物理位置的QTL分別分布在C3, C15;C17, C21, C22和C24上。這些QTL有可能標(biāo)記到誘發(fā)抗病反應(yīng)的基因?？偠灾谖覀兊难芯恐兴捎玫母呙芏冗z傳連鎖圖譜，與之前所有的研究中的圖譜要具有更

6、高的基因組覆蓋率，使得我們定位的QTL具有更高的精度，也進(jìn)一步證明了陸地棉抗黃萎病抗性的多基因遺傳特性。
　　為了進(jìn)一步理解抗氧化酶和生化物質(zhì)對黃萎病引起的氧化脅迫抗性的分子基礎(chǔ)，我們對該RIL群體的葉片中與植物防御機(jī)制相關(guān)的酶的活性和某些生化物質(zhì)的含量進(jìn)行了研究。檢測的時間和部位分別為：溫室接菌后30天的葉片和大田中（兩年實(shí)驗(yàn)）抗病性調(diào)查后的成株葉片。溫室實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，棉花黃萎病抗性與超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物歧化酶（P

7、OD）活性呈顯著正相關(guān)，而與過氧化氫酶活性（CAT）、可溶性總糖含量（TSS）和蛋白質(zhì)含量（PrC）呈負(fù)相關(guān)。本研究并沒有檢測到抗病性和苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）及脯氨酸含量的相關(guān)性。大多數(shù)的測試參數(shù)都呈現(xiàn)低至中度顯著相關(guān)性。大田中 SOD活性、TSS和Pro含量與抗病相關(guān)性的測試沒有獲得一致性的結(jié)果，然而卻發(fā)現(xiàn)了兩年數(shù)據(jù)中的一些生化指標(biāo)之間的中等強(qiáng)度相關(guān)性。本研究共檢測到了所有相關(guān)性狀的QTL79個。對于只在溫室中測量的指標(biāo)，我們發(fā)現(xiàn)

8、了11個與PAL活性相關(guān)的QTL，可解釋4-10%表型變異；8個蛋白含量相關(guān)的QTL，可解釋4.2-8.8%的表型變異；7個CAT活性相關(guān)的QTLs，可解釋4-9.3%的表型變異。只檢測到了一個POD活性的QTL，可解釋4.2%的表型變異。而對于在三個實(shí)驗(yàn)（兩年大田實(shí)驗(yàn)）和一個溫室實(shí)驗(yàn)中測量的指標(biāo)來說，共發(fā)現(xiàn)了14個調(diào)控SOD活性的QTL，可解釋3.3-11.4%的表型變異，24個脯氨酸含量的QTL，可解釋3.6-9.5%的表型變異，1