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菊花近缘种属植物苗期抗蚜虫性鉴定与抗蚜机理研究

作　者: 孙娅
导　师: 陈发棣
学　校: 南京农业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 菊花近缘种属植物蚜虫抗性鉴定水杨酸抗虫机理
分类号: S436.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

菊花(Chrysanthemum×grandiflorum)原产我国,是我国十大传统名花和世界四大切花之一,在生产和园林应用中占有十分重要的地位。然而,菊花在生产过程中易受病虫害危害,严重影响其产量和品质。蚜虫是菊花最重要害虫之一,不仅危害嫩枝和叶背、花蕾,致使植株矮化、卷叶甚至死亡,其排泄物还易导致煤污病发生,同时,蚜虫也是菊花病毒的主要传播者之一。选育和利用抗蚜或耐蚜菊花品种是最经济和有效的防治途径,菊花近缘种属植物具有许多栽培菊花所缺乏的优异基因,是菊花遗传改良的重要资源。目前从菊花近缘种属植物中鉴定抗蚜虫性资源的研究尚未见报道。本研究旨在探讨菊花近缘种属植物抗蚜虫性鉴定方法,发掘抗蚜虫优异种质,并探讨蚜虫抗性机理,主要研究结果如下：1.对11份菊属及蒿属植物苗期进行了田间和室内抗蚜虫性鉴定。在田间鉴定条件下,随着平均蚜害指数(I*)值的升高,蚜虫抗性等级逐渐降低,其中：黄金艾蒿、黄蒿、香蒿的I*值为0.00,属于免疫性；牡蒿的I*值为0.13,属于高抗性；大岛野路菊的I*值为0.25,属于抗性；异色菊的I*值为0.37,属于中抗性；那贺川野菊、龙脑菊的I*值为0.51～0.75,属于感性；泡黄金菊、紫花野菊、菊花脑的I*值>0.75,属于高感性；在室内鉴定条件下,不同材料对蚜虫的抗性表现出很大差异,根据繁殖倍率的不同,11份材料分为5个抗性等级,其中黄金艾蒿、牡蒿、黄蒿、香蒿繁殖倍率为0.00,属于极高抗性；大岛野路菊繁殖倍率为5.86,属于中抗性；异色菊、那贺川野菊、龙脑菊繁殖倍率为7～10,属于低抗性；泡黄金菊、紫花野菊、菊花脑繁殖倍率>10,属于无抗性。综合分析表明：田间鉴定与室内鉴定结果基本一致,其中黄金艾蒿、黄蒿等8份材料田问和室内鉴定结果无差别；牡蒿田间鉴定表现为高抗性,而室内鉴定表现为极高抗性；大岛野路菊田间鉴定表现为抗性,而室内鉴定表现为中抗性；异色菊田间鉴定表现为中抗性,而室内鉴定表现为低抗性。黄金艾蒿、黄蒿、牡蒿、香蒿、大岛野路菊对蚜虫表现良好抗性,可用于栽培菊花抗蚜性遗传改良。2.以高抗蚜虫材料黄金艾蒿、不抗材料菊花脑为材料,比较分析两者叶片解剖结构及蚜虫接种对酶活性和基因表达量变化的影响。选取两种材料叶片制作石蜡切片,显微镜下观察解剖结构特征,测定蚜虫接种前后叶片POD、PPO、PAL酶活性变化以及利用荧光定量PCR技术分析POD、PPO、PAL基因表达变化。研究发现,高抗材料黄金艾蒿栅栏组织厚度、栅栏组织和海绵组织厚度比大于不抗材料菊花脑,海绵组织厚度和层数小于不抗材料菊花脑,说明叶片栅栏组织厚度、海绵组织厚度和层数等与材料抗蚜虫性具有一定的相关性；蚜虫接种后,两种材料叶片POD、PPO和PAL三种抗虫相关酶的活性及相关基因的表达量均有所提高；高抗材料黄金艾蒿接种后抗虫相关酶活性及相关基因的表达量上升速度比不抗材料菊花脑快、幅度大并在接种后期保持较高水平；同时两种材料的酶活性变化均较其相应基因的表达量变化滞后。所以,蚜虫抗、感材料的叶片解剖结构和抗虫水平的相关性,以及蚜虫接种前后的POD、PPO和PAL表达量及酶活性的变化,可作为苗期蚜虫抗性评价的指标之一。3.为研究水杨酸(SA)在植物抗蚜虫性反应中所起的作用,以高抗蚜虫材料黄金艾蒿、不抗材料菊花脑为材料,测定蚜虫处理和SA预处理下接种蚜虫前后植株的生理指标(叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白)、活性氧(H2O2、O2-)和丙二醛(MDA)、总黄酮含量和黄酮代谢途径相关基因(PAL、CHS、CHI、F3H、F3’H、DFR)表达量的变化。结果表明蚜虫处理和SA预处理后植株的叶绿素和可溶性糖含量减少,而可溶性蛋白、H2O2、O2-、MDA、总黄酮含量和黄酮代谢途径相关基因表达量均上升；对同一处理而言,高抗材料黄金艾蒿比不抗材料菊花脑反应迅速；对同一材料来说,SA处理比蚜虫处理诱导的反应迅速,表明SA诱导和植株抗性水平在菊花抗蚜虫防御反应中具有重要作用。

全文目录

摘要 7-9ABSTRACT 9-12缩略词表 12-14第一章文献综述 14-30 1 菊属与蒿属种质资源研究概况 14-18 1.1 菊属植物研究概况 14-17 1.2 蒿属植物研究概况 17-18 2 菊姬长管蚜的生物学和生态学特征 18-19 2.1 形态特征 19 2.2 危害症状 19 2.3 发生规律 19 3 植物抗虫性研究进展 19-27 3.1 植物抗虫性定义 19-20 3.2 植物抗虫性的类型 20 3.3 植物抗虫性机理 20-26 3.4 植物抗虫性研究的重要性与可行性 26-27 4 植物抗虫性评价体系研究进展 27-28 4.1 田间抗性评价体系的建立 27 4.2 室内抗性评价体系的建立 27-28 5 本研究的目的意义 28-30第二章菊花近缘种属植物苗期抗蚜虫性鉴定 30-38 1 材料和方法 30-33 1.1 供试材料 30 1.2 田间抗性鉴定 30-31 1.3 室内抗性鉴定 31-33 2 结果与分析 33-35 2.1 田间抗蚜性评价 33 2.2 室内抗蚜性评价 33-35 3 讨论 35-38第三章菊花近缘种属植物抗虫机理初步研究 38-48 1 材料与方法 38-41 1.1 试验材料 39 1.2 试验虫源 39 1.3 接虫方法 39 1.4 叶片解剖结构观察 39 1.5 酶活性测定 39-40 1.6 基因定量表达 40-41 2 结果与分析 41-46 2.1 叶片的解剖结构特征 41-42 2.2 蚜虫诱导对POD酶活性和POD表达量的影响 42-43 2.3 蚜虫诱导对PPO酶活性和PPO表达量的影响 43-44 2.4 蚜虫诱导对PAL酶活性和PAL表达量的影响 44-45 2.5 蚜虫诱导对酶活性与相关基因表达的影响 45-46 3 讨论 46-48 3.1 叶片解剖结构与抗虫性的关系 46 3.2 酶活性与抗虫性的关系 46-47 3.3 基因表达与抗虫性的关系 47-48第四章水杨酸诱导下菊花近缘种属植物抗虫性研究 48-62 1 材料与方法 48-50 1.1 试验材料和虫源 49 1.2 试验方法 49 1.3 生理指标的测定 49 1.4 ROS和MDA测定 49-50 1.5 黄酮含量测定 50 1.6 黄酮代谢途径相关基因定量表达 50 2 结果与分析 50-59 2.1 不同处理下植株的生理反应 50-53 2.2 ROS和MDA含量测定 53-56 2.3 不同处理下黄酮含量的变化 56 2.4 不同处理下黄酮代谢相关基因表达量的变化 56-59 3 讨论 59-62 3.1 蚜虫和SA处理对生理指标的影响 59-60 3.2 蚜虫和SA处理对ROS和MDA的影响 60 3.3 蚜虫和SA处理对黄酮含量的影响 60-61 3.4 蚜虫和SA处理对黄酮代谢途径中相关基因表达量的影响 61-62全文结论 62-64创新之处 64-66参考文献 66-80附录一常用试剂的配置 80-81附录二石蜡切片制作流程 81-82附录三反转录操作流程 82-84论文发表情况及参加的科研项目 84-86致谢 86

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