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(gè)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(duì)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(gè)SSR和2316個(gè)SNP覆蓋了棉花四倍體基因組總長(zhǎng)為2865.73cM的高密度遺傳連鎖圖譜。黃萎病的抗性用兩個(gè)參數(shù)（疾病指數(shù)和病發(fā)率）來表明，分別于下列三個(gè)生長(zhǎng)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(cè)到與上述兩個(gè)參數(shù)相關(guān)的QTL144個(gè)，分布在26條染色體上,其中At亞基因組檢測(cè)到了71個(gè)QTL，而Dt亞基因組則檢測(cè)到了73個(gè)QTL。共檢測(cè)到了65

4、個(gè)病情指數(shù)QTL，分布在24條染色體上（11號(hào)和13號(hào)染色體除外），可解釋2.5-12.2％的表型變異。檢測(cè)到了79個(gè)病發(fā)率的QTL，分布在24條染色體上（5號(hào)和19號(hào)染色體除外），可解釋1.5-21.30%的表型變異。本研究共檢測(cè)到8個(gè)穩(wěn)定的黃萎病病指相關(guān)的QTL且其中6個(gè)含有陸地棉sGK9708等位基因。檢測(cè)到了42個(gè)穩(wěn)定的與病發(fā)率相關(guān)的QTL。23個(gè)QTL簇聚集了58個(gè)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(cè)到12個(gè)簇，聚集了31個(gè)QTL；而在Dt亞基因組上則檢測(cè)到11個(gè)簇，聚集了27個(gè)QTL。C1含有最多的QTL簇（3個(gè)）。檢測(cè)到的兩個(gè)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?，在我們的研究中所采用的高密度遺傳連鎖圖譜，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(duì)黃萎病引起的氧化脅迫抗性的分子基礎(chǔ)，我們對(duì)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(cè)的時(shí)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)到了所有相關(guān)性狀的QTL79個(gè)。對(duì)于只在溫室中測(cè)量的指標(biāo)，我們發(fā)現(xiàn)

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