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针对目前小麦黑胚病对小麦生产的影响和危害日趋严重等问题,本研究广泛收集了河南省不同地区的小麦品种资源,进行了病原物的分离和鉴定,以及病原菌DNA随机扩增多样性分析和小麦黑胚病品种生理生化抗病机制研究。
对小麦黑胚病病原物分离和鉴定表明:针对当前生产上普遍种植的小麦品种,通过大量的黑胚率调查和组织分离培养,发现河南省小麦黑胚病发生普遍,平均黑胚率达到6.36%。其中主要病原分离物为链格孢属(Alternariaspp.),占分离物总百分比的87.08%,蠕孢(Bipolarissp.)平均分离频率为12.02%。可见,链格孢菌和蠕孢菌与小麦黑胚病有着密切的关系。对分离到的菌株进行了形态鉴定,明确了分离到的链格孢属真菌有链格孢(Alternariaalternata),占总分离频率的63.00%,细极链格孢(A.tenuissima),占总分离频率的18.00%,同时也分离到有小麦链格孢(A.triticina),占总分离频率的6.08%。蠕孢菌有小麦根腐平脐蠕孢(Bipolarissorokiniana),占总分离频率的12.02%。
在对分离到的病原物进行形态鉴定的同时,我们选用15个有代表性的分离菌株以及2个标准菌株对它们进行了RAPD分析,从101条随机引物中共筛选出清晰、稳定的引物11条,对17个链格孢菌株进行扩增,共扩增出1426条带,多态性达到100%,17个菌株之间有多个共有扩增位点,说明各菌株之间有很强的相关性。经重复实验,引物的DNA扩增指纹图谱在重复扩增时基本相同,说明RAPD扩增图谱能够较稳定地反映出链格孢各菌种遗传本质的差异。对11个引物扩增结果进行聚类分析,所得的UPGMA聚类分析树状图可以看出,当遗传距离为0.2075时,可将参试菌株分为4个组,此时可以将链格孢、细极链格孢和小麦链格孢区分开,进一步验证了形态鉴定结果的正确性。
经过进一步的致病性研究,发现接种链格孢(A.alternata)或小麦根腐平脐蠕孢(B.sorokiniana)的处理,黑胚率明显高于接种细极链格孢的处理,说明细极链格孢致病性最弱;在混合接菌的4个处理中,发现用链格孢(A.alternata)和小麦根腐平脐蠕孢(B.sorokiniana)接菌的处理黑胚率高于其他处理。通过再分离试验,单独接链格孢(A.alternata)的处理,4个品种的链格孢(A.alternata)平均分离频率为82.0%,小麦根腐平脐蠕孢(B.sorokiniana)为18.0%;单独接小麦根腐平脐蠕孢(B.sorokiniana)的处理既分离到小麦根腐平脐蠕孢(B.sorokiniana),也分离到链格孢(A.alternata),两种菌所占的比例依次为96.7%%,3.3%。两种菌混合接菌的处理,4个品种平均分离到的链格孢(A.alternata)占61.8%,分离到小麦根腐平脐蠕孢(B.sorokiniana)占29.4%。由此可见,链格孢(A.alternata)和小麦根腐平脐蠕孢(B.sorokiniana)都能引起河南省小麦黑胚病,其中链格孢(A.alternata)为河南省小麦黑胚病优势致病菌。
在对小麦品种生理生化抗病机制的初步研究方面,从接种链格孢菌(Alternariaalternata)前后抗、感黑胚病的小麦品种(各3个)小穗内与抗性反应有关的SOD、POD、PPO和PAL等4种关键酶活性的动态变化和酚的积累可以看出,接菌后抗病品种SOD酶活性第2d达最大峰值;感病品种最大值在第4d前后出现,且酶活性低于抗病品种。抗病品种POD活性迅速升高,在接菌后1d达最大峰值,到第3d又出现峰值,其中,豫优1号接菌后POD活性迅速上升,直至第3d达最大峰值。感病品种POD变化迟缓。在接菌后PPO活性变化方面,抗病品种PPO活性迅速上升,在第1d达到最大值,到第5d活性再次增强,感病品种接菌后2dPPO活力开始急剧上升,并在第4dPPO活力上升至最大值,且上升幅度大于抗病品种,此后逐渐减弱。在对苯丙氨酸解氨酶活性(PAL)测定中发现,接菌前,抗感品种酶活性差别不大,接菌后1d感病品种PAL酶活性迅速升高,高于感病品种酶活性,并于第2天达到酶活高峰。感病品种接菌后2d达到酶活性高峰,此后迅速下降。对酚类物质变化的研究结果表明,抗病品种和感病品种的酚类物质含量没有极显著差异。不过感病品种的酚类物质含量先有所上升后下降又上升,抗病品种接菌后两天一直变化比较平缓,但在第6天以后,酚类物质积累的量持续高于感病品种,说明酚类物质积累的量与小麦黑胚病品种抗性呈正相关。以上结果说明SOD、POD、PPO和PAL等4种酶和酚类物质在植物抗病机制中起着重要作用。