油菜ALS突变体对不同除草剂的交互抗性评价及利用分子标记辅助选择育种

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抑制乙酰乳酸或乙酰羟基丁酸合成酶(Acetolactate synthase,ALS或Acetohydroxy acid synthase,AHAS)的除草剂对杂草具有较好的防治效果,但油菜对ALS抑制剂具有较强的敏感性。近年来通过诱变产生了几种具有已知ALS突变位点抗性油菜材料,可以喷施苯磺隆以减少杂草的危害以及农药残留对后茬油菜产量的影响。为了进一步扩大抗性材料适用除草剂范围及相应的杀草谱、并检验利用抗性材料做化学杀雄制种的父本的安全性。本文以苯磺隆抗性突变体DS3、K5和普通敏感型油菜NH09为研究对象,利用整株抗性及ALS酶活性测定方法研究不同突变体对五类ALS抑制剂的交互抗性水平,使用CAPS和AS-PCR技术检测杂交重组后代的单株基因型,以及从ALS酶活性、花粉可育率、结实性等指标检测突变体材料对化学杀雄剂敏感性的变化。结果如下:1.普通油菜NH09对所用的除草剂全部敏感。两个抗性突变体苗期按生长量指标衡量的对不同除草剂的抗性水平为:DS3对五类ALS抑制剂具有广谱抗性。其中,对SU类中大田推荐剂量16 x的苯磺隆、苄嘧磺隆、酰嘧磺隆、使阔得、氟胺磺隆、Maister、吡嘧磺隆,TP类中1.60 g/L阔草清(大田推荐剂量16 x),IMI类中8 m L/L甲咪唑烟酸(大田推荐剂量8 x)和80 m L/L咪草烟(大田推荐剂量16 x)为抗性,SCT类中0.24 g/L氟唑磺隆(大田推荐剂量4 x)为抗性,对PTB类中的0.80 g/L双草醚(大田推荐剂量4 x)为敏感。DS3对五类ALS抑制剂抗性水平趋势为SU>IMI>TP>SCT>PTB。K5对五类ALS抑制剂抗性差异较大。对SU类中推荐剂量8 x氟胺磺隆,SCT类中0.24 g/L氟唑磺隆(大田推荐剂量4 x)为抗性,对TP类0.2 g/L阔草清(大田推荐剂量2 x)为弱抗;对IMI类和PTB类除草剂为敏感。K5对五类ALS抑制剂抗性趋势为SU>SCT>TP>IMI、PTB。由此可知,DS3对除草剂的敏感性明显高于K5。2.以ALS酶活性为代表对五类ALS抑制剂的抗性水平为:DS3对SU类中大田推荐剂量16 x的苯磺隆,8 x苄嘧磺隆,TP类中的大田推荐剂量8 x阔草清和4 x双氟磺草胺,IMI类中16 x咪草烟,SCT类中4 x氟唑磺隆,PTB类中1 x双草醚,其酶活性远高于敏感型NH09。DS3对五类ALS抑制剂抗性趋势为SU>IMI>TP>SCT>PTB。K5对SU类推荐剂量1 x的使阔得和4 x氟胺磺隆,对TP类中2 x的阔草清和SCT类中氟唑磺隆浓度处理下ALS酶活性较高。K5对五类ALS抑制剂的抗性趋势为SU>SCT、TP>IMI、PTB。在有些除草剂作用下,植株体内ALS酶活性受到的抑制作用较强,但对五类ALS抑制剂的抗性趋势基本与大田喷药处理的基本一致。3.利用CAPS和AS-PCR技术检测突变基因重组后代的基因型结果表明,选取的DS3-K5/K5和DS3-K5单株为含有抗性基因Bn ALS1和抗性基因Bn ALS3R杂合型的油菜,选取的R201、9-9DS3、Q787-QDS3和Q790-QDS3单株为含有抗性基因Bn ALS3R杂合型油菜,另两个Q787-QDS3单株为含有抗性基因Bn ALS3R纯合型油菜,Z9-Bens单株为不含纯合抗性基因Bn ALS3R,但是含有抗性基因Bn ALS1的油菜。4.突变体对以前筛选的化学杀雄剂的敏感性比较分析试验结果表明,DS3对四种杀雄剂的敏感性为0.05 m L/L甲咪唑烟酸>0.1 m L/L三氟啶嘧磺隆钠>15 mg/L氟胺磺隆>1.5 mg/L苯磺隆,K5对其敏感性为0.1 m L/L三氟啶嘧磺隆钠、0.05 m L/L甲咪唑烟酸>1.5 mg/L苯磺隆>30 mg/L氟胺磺隆。DS3对苯磺隆、氟胺磺隆、三氟啶嘧磺隆钠等化学杀雄剂抗性高于K5,可以作为多种ALS抑制型化学杀雄剂两系制种体系的父本,而K5能在采用苯磺隆为化学杀雄剂的两系制种的父本。
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