棉花黄萎病是一种土传维管束病害,它的病原菌大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)寄主非常广泛,对我国棉花生产造成了很大的损失。培育和选用抗病品种是防治棉花黄萎病的有效途径之一,但抗病种质资源缺乏使育种过程进展缓慢。本研究用转绿色荧光蛋白GFP基因黄萎病菌株,研究黄萎病菌侵染不同抗性棉花品种过程中,棉花产生的防御反应的差异,以及黄萎病菌在棉花根部侵染和系统扩展的过程。提取不同抗性棉花品种的代谢物质,研究棉花在大丽轮枝菌侵染后代谢物质的抑制作用。从细胞学和分子学水平分析棉花免疫反应与抗病性的关系,为培育抗性优良品种和分离有效抗菌物质提供理论基础。主要内容和结果如下:1.大丽轮枝菌1070-2侵染不同抗性棉花品种后相关防御反应本研究使用灌根法将大丽轮枝菌VD1070-2孢子悬浮液接种到14个不同抗性品种棉花根部,调查接菌6周后的棉花发病情况。根据棉花的发病症状、病情指数和AUDPC(Area under the disease progress curve),将14个棉花分为三类:抗病品种、中等抗病品种和感病品种。研究了 1070-2侵染14个不同抗性棉花品种中防御反应变化的差异。不同抗性棉花品种接种大丽轮枝菌后,根部木质素、叶片胼胝质和过氧化氢含量、叶片中多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、L-苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化氢酶(CAT)、几丁质酶(CHI)和葡聚糖酶(GLU)活性都有不同程度地提高,提高量与抗性程度呈正相关。2.大丽轮枝菌1070-2侵染不同抗性棉花过程研究了 1070-2在抗病品种中植棉2号,中抗品种鲁棉研28号和感病品种冀棉11号中侵染过程的差异。侵入前分生孢子均能随机吸附在三个品种的根系表面,而吸附在中植棉2号根部表面的孢子量明显少于鲁棉研28号和冀棉11号,而且孢子的萌发时间和萌发率也显著少于鲁棉研28号和冀棉11号。侵入过程中,接菌7天后,菌丝在冀棉1 1号内部维管组织大量繁殖且从根部向茎部蔓延生长,在维管组织细胞间隙中延伸侵染;而接菌9天后,鲁棉研28号内部只有部分菌丝延伸扩张;接菌11天后,这一现象才能在中植棉2号的维管组织中观察到且只有部分导管有荧光菌丝存在。症状形成时,冀棉11号茎部褐变、叶片萎蔫褪绿,可以观察到病叶上大量大丽轮枝菌菌丝;鲁棉研28号发病症状较轻,植株上病叶较少;抗病品种中植棉2号黄萎病症状最轻,叶片上仅有少数菌丝存在。3.棉花抗大丽轮枝菌物质通过冷浸法提取3个不同棉花品种抗病物质。在平板检测实验中,大丽轮枝菌接菌后的中植棉2号的组织提取液表现出很强的抑菌活性,能使棉花黄萎病菌V1070孢子数量大量减少,细胞膜破损,胞内大量物质外泄。鲁棉研28号能使棉花黄萎病菌V1070孢子数量部分减少。而冀棉11号接菌和未处理的组织提取液均对大丽轮枝菌无明显抑制作用。4.大丽轮枝菌几丁质合成酶基因的克隆从NCBI基因文库中,找到4个大丽轮枝菌几丁质合成酶基因序列,设计引物进行PCR扩增,发现大丽轮枝菌V1070含有这4个相关基因,大丽轮枝菌几丁质合成酶可能是几丁质合成酶基因家族里的新类型。几丁质合成酶可能与大丽轮枝菌引起棉花防御反应有关。