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河北省西瓜枯萎病菌分化和品种抗性鉴定研究

【摘要】:西瓜(Citrullus lanatus)是重要的经济作物,在农业生产中占有重要地位。近年来,西瓜枯萎病菌引起的西瓜枯萎病害范围逐渐扩大,危害日益突出。西瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌西瓜专化型引起的一种土传病害,病菌生活力极强,可在土壤中持续保存10年以上。国内外大量研究和生产实践证明,选育和利用抗病品种是防治西瓜枯萎病最经济有效的措施。我国的西瓜抗病育种工作起步较晚,抗病育种的进展与西瓜生产的需求还相差甚远,主要原因是研究方法和手段相对落后,有关的基础研究,如尖孢镰刀菌的分化、抗原筛选、抗性鉴定等研究不够系统和深入。 本研究在西瓜枯萎病发生时期,从河北省主要西瓜种植地区采集西瓜枯萎病标样,经室内分离、培养选取具有枯萎病菌典型特征的46个单孢菌系和来自外地的4个菌系作为供试菌系,以50个来源和抗性不同的西瓜品种作为试材,采用传统方法和分子生物学手段相结合的方法,对河北省西瓜枯萎病菌的鉴定、分化、致病性诱变和品种抗性进行了研究和探讨。同时采用AFLP分子标记技术对来自河北省及北京地区的10个不同专化型菌系进行了多态性分析。 1.通过对河北省西瓜枯萎病菌的生物学特性观察,及对西瓜、冬瓜、黄瓜、瓠瓜、甜瓜、丝瓜等鉴别寄主的致病性分析,46个分离物被鉴定为尖孢镰刀菌西瓜专化型。 2.通过对供试菌系致病力测定,河北省西瓜枯萎病菌致病力存在显著差异,致病力最强的菌系是FON31和FON40,致病力最弱的菌系是FON12。 3.通过其在国际公认鉴别寄主Sugar Baby、Charleston Gray和Calhoun Gray的反应表明,46个西瓜枯萎病菌系被鉴定为生理小种0号、生理小种1号和生理小种2号。其中生理小种0号为8个菌系占17.4%,主要分布在邯郸、石家庄、保定、邢台、廊坊地区;生理小种1号占65.2%,为河北省优势小种,分布在河北省所有西瓜种植区;生理小种2号占17.4%,主要分布在保定、石家庄、邢台等地区。 4.对以葫芦科植物为寄主的尖孢镰刀菌黄瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.Cucumerinum)、甜瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.melonis)、西瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.niveum)、冬瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.benincasae)等10个菌系,利用筛选出的10对选择性引物进行AFLP分析,结果表明,四个AFLP类群分别同四个专化型相对应,即同一专化型遗传背景相似,被划分在同一类群;而不同的类群包括不同的专化型菌,AFLP技术能够揭示不同专化型之间的差异。 5.用21个引物对50个菌系进行了RAMS分析,共扩增出188个条带,其中多态性带134条,占71%。菌系间的遗传距离变化在2.45~8.60之间,平均为 5.20,说明河北省西瓜枯萎病菌同源程度不高,遗传分化较大,群体遗传多样性 比较丰富。聚类分析结果表明,河北省西瓜枯萎病菌系被划分为三个类群(RGs), 即RGI,RGll,RGlll。其中RGI包括新疆、北京1号生理小种在内的共计32 个1号生理小种、6个O号生理小种和3个2号生理小种;RGn包括新疆0号 生理小种在内的共计3个O号生理小种;RGm包括美国2号生理小种在内的共 计6个2号生理小种。该结果说明,基于RAMS划分的类群同传统的根据在鉴 别寄主上的反应划分的生理小种之间存在一定程度的对应关系,与菌系的地理 来源无关。 6.利用AFLP对50个西瓜枯萎病菌系的遗传多样性分析结果表明,河北 省西瓜枯萎病菌系的遗传距离变化在1.41一14.0之间,平均为5.06,说明河北省 西瓜枯萎病菌群体遗传多样性比较丰富。聚类分析表明,供试菌系被划分为四 个类群(AGs),即AGI,AGll,AGlll和AGIV。其中AGI包括北京l号生理 小种在内的共计8个1号生理小种和2个0号生理小种;AGH包括新疆O号生 理小种在内的共计4个O号生理小种;AGlll包括美国2号生理小种在内的共计 6个2号生理小种;AGIV包括30个菌系,其中有1号生理小种24个、O号生 理小种3个、2号生理小种3个。该结果说明,基于AFLP划分的类群同传统的 根据在鉴别寄主上的反应划分的生理小种之间存在一定程度的对应关系,与菌 系的地理来源无关。另外,综合RAMS和AFLP标记对供试菌系类群划分结果 与AFLP划分结果相同。 7.利用河北省优势生理小种的代表菌系FON 18,对50个西瓜品种进行抗 枯萎病性鉴定。鉴定结果表明,在参试的50份有料中高抗材料占24%,中抗材 料占34%,轻抗材料占12%,感病材料占30%。抗病材料主要是来自美国的抗 病品种和含有美国以及日本血统的品种。 8.利用甲基磺酸乙酷(EMs)对西瓜枯萎病菌FON18进行诱变处理,确 定95%一99%的致死剂量为0.2一0.4M。经EMS诱变处理后,突变菌株不仅在菌 落形态、颜色、生长速度上发生了变化,而且致病力也发生了变化,其中高毒 株71个占27.3%,弱毒株188个占723%,无毒株1个占0.4%,并利用AFLP 技术对突变的非致病株FON3一3进行了DNA分子鉴定。 以上研究结果明确了河北省西瓜枯萎病菌为尖抱镰刀菌西瓜专化型;证明 了AFLP技术在不同专化型分类上的应用价值:明确了河北省西瓜枯萎病菌存 在着致病性分化和遗传分化;探讨了致病类型与遗传多样性之间的关系;了解 了河北省推广品种枯萎病抗性差异;探讨了EMS在西瓜枯

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