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高粱品种“河农16”抗蚜的理化特性及抗性基因定位

作　者: 常金华
导　师: 申书兴；马峙英
学　校: 河北农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 高粱抗蚜性抗蚜遗传过氧化物酶多酚氧化酶苯丙氨酸解氨酶分子标记
分类号: S514
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

高粱是世界上第五大类粮食作物,也是重要的饲料作物。蚜虫是危害高粱生产的重要害虫,同时也给其它作物的生产带来一定影响,直接或间接地给高粱等作物的生产带来巨大损失。实践证明,选育和利用抗性品种是控制作物病虫害的最为经济有效的途径。在选育抗性品种的过程中,如能明确其抗性机理,进而定位和克隆抗性基因,对高粱及其它广受蚜科害虫危害的农作物、园艺作物等都具有十分重要的理论意义和现实意义。本研究利用我们自己选育的优质高抗蚜的“河农16”和感蚜高粱保持系TX623B、3197B 以及几个恢复系为材料,从叶片组织结构、生理生化特性等方面研究了与高粱的抗蚜性有关的理化特性,以抗蚜品种“河农16”与恢复系组配的杂交种及其分离F₂世代为材料研究了抗蚜性的遗传特点,利用微卫星（SSR）标记和扩增片段长度多态性（AFLP）及RAPD方法寻找了与高粱抗蚜基因连锁的分子标记。主要研究结果如下: 一、高粱抗蚜的理化特性通过对抗蚜的“河农16”和感蚜材料TX623、TX622、3197B、恢复系“千三”、晋五及其与“河农16”组配的杂交种的组织结构及感虫前后生理生化特性的对比分析,研究了高粱品种“河农16”的抗蚜特性。 1.高粱抗蚜品种“河农16”叶片表面较感蚜品系的细胞排列整齐,致密,表皮细胞直径较感蚜材料小,叶片薄,叶片颜色浅,表面相对反光强度大,植株叶片的这些物理性状与抗蚜性存在相关性。 2.接种于不同品系上的蚜虫培养试验表明,不同的抗性材料对蚜虫生长发育的影响存在显著差异。在“河农16”叶片表面,蚜虫的生长状况与饥饿表现一致,生长繁殖受到抑制。 3.蚜虫在不同品系叶面的取食行为的观察结果表明,蚜虫在“河农16”表面不能定居,取食位置不能固定,表现为取食困难。初步认为蚜虫在“河农16”叶片表面,因饥饿而停止发育。 4.不同品种系感虫前后生理生化的对比分析结果表明,过氧化物酶（POD）,多酚氧化酶（PPO）各品系接虫后酶活性均有升高,与蚜虫的诱导存在相关性,但在不同材料感蚜前后均不存在趋势性变化。PAL酶活性感虫前在“河农16”及杂交种中具有高水平表达并与其它感蚜材料存在显著差异。蚜虫侵害诱导后供试材料的PAL酶活性均有上升,但抗蚜材料中表现稳定,感虫材料中酶活性上升速度快,说明PAL酶活性与高粱的抗蚜性存在相关性。高粱PAL酶活性的高低可作为筛选抗感材料的辅助指标。 5.不同材料可溶性糖、氨基酸含量变化的分析结果显示,各供试品系感虫前后氨基酸含量及其变化在抗感品系间无规律性变化,认为氨基酸含量及其变化与高粱品系对

全文目录

第一部分 “河农16”抗蚜的理化特性研究  10-49
  第一章引言  10-16
    1 农业害虫对农业生产的危害  10-11
    2 植物抗虫性研究进展  11-16
      2.1 植物的抗虫机制  11-12
        2.1.1 取食源对昆虫生长发育、繁殖和存活的影响  11
        2.1.2 植物的抗虫性  11-12
      2.2.植物抗蚜机制的研究进展  12-16
        2.2.1 植物的组成型抗蚜性  12-14
        2.1.2 植物的诱导抗蚜性  14-16
  第二章 “河农16”抗蚜的理化特性研究  16-45
    1 材料与方法  16-20
      1.1 试验材料  16
      1.2 试验方法  16-20
        1.2.1 高粱抗蚜性鉴定  16
        1.2.2 高粱叶片物理特性的分析  16-17
        1.2.3 生化特性分析  17-18
        1.2.4 植物气味对蚜虫行为影响的测定  18-19
        1.2.5 蚜虫在植物叶片表面取食行为的观察  19
        1.2.6 蚜虫生长发育行为的观察  19-20
    2 试验结果与分析  20-39
      2.1 高粱抗蚜性鉴定  20
      2.2 高粱叶片物理特性与抗蚜性的关系  20-22
        2.2.1 叶片蜡质含量与抗蚜性的关系  20-21
        2.2.2 高粱叶片的表面结构与抗蚜性的关系  21-22
      2.3 高粱叶片的显微结构特性与抗蚜性的关系  22-24
        2.3.1 不同品系高粱叶片厚度的比较  22
        2.3.2 不同品系高粱叶片表皮细胞特性的比较  22-24
      2.4 高粱叶片颜色与抗蚜性的关系  24
      2.5 高粱叶片表面的光学特性与抗蚜性  24-29
      2.6 光照对蚜虫趋性的影响  29-30
      2.7 不同品系的生化特性分析  30-33
        2.7.1 不同品系感虫前后过氧化物酶(POD)的变化  30-31
        2.7.2 不同品系感虫前后多酚氧化酶(PPO)的变化  31
        2.7.3 不同品系感虫前后苯丙氨酸解氨酶(PAL)的变化  31-32
        2.7.4 不同品系感虫前后的营养物质分析  32
        2.7.5 不同品系单宁含量的比较  32-33
      2.8 植物气味对蚜虫行为的影响  33-36
        2.8.1 抗虫品系的屏蔽效果  33-35
        2.8.2 不同品系对蚜虫的引诱效应  35-36
      2.9 蚜虫在不同品系叶片表面的活动比较  36
      2.10 蚜虫在不同品系叶片上生长发育的比较  36-39
    3 讨论  39-44
      3.1 植株的物理结构特性与抗蚜性  39-40
      3.2 叶片表面的光学特性与抗蚜性  40
      3.3 挥发性气味与蚜虫的选择行为  40
      3.4 高粱的生理生化特性与抗蚜性  40-42
      3.5 与抗蚜相关的各因素间的关系  42-43
      3.6 明确高粱抗蚜的理化机制的意义  43-44
    4 结论  44-45
      4.1 高粱物理结构与抗蚜性  44
      4.2 高粱的生理生化特性与抗蚜性  44
      4.3 蚜虫的生长及取食行为  44-45
  参考文献  45-49
第二部分 “河农16”抗蚜基因的遗传分析和分子标记定位  49-87
  第一章引言  49-55
    1 分子标记在高粱遗传育种中的应用  50-53
      1.1 高粱分子图谱的构建  50-52
      1.2 高粱的遗传多样性研究  52
      1.3 分子标记在高粱基因定位中的应用  52-53
    2 高粱抗蚜性的遗传研究  53-55
  第二章 “河农16”抗蚜基因的遗传分析与分子标记定位  55-81
    1 材料与方法  56-69
      1.1 植物材料  56
      1.2 抗蚜性鉴定  56
      1.3 抗蚜基因的遗传分析  56
      1.4 抗蚜基因的分子标记定位  56-68
        1.4.1 分离群体的构建  56
        1.4.2 DNA的制备  56-57
        1.4.3 技术路线  57-58
        1.4.4 SSR标记和定位  58-64
        1.4.5 抗蚜基因的AFLP分析  64-67
        1.4.6 抗蚜基因的RAPD分析  67-68
      1.5 抗蚜基因连锁图的构建  68-69
    2 试验结果与分析  69-77
      2.1 高粱抗蚜基因的遗传  69-70
      2.2 抗蚜基因的SSR分析  70-73
        2.2.1 抗感亲本间多态性引物的筛选  70-71
        2.2.2 连锁标记的筛选  71
        2.2.3 抗性相关的SSR标记连锁分析  71-73
      2.3 抗蚜基因的AFLP分析  73-75
        2.3.1 抗感亲本间多态性AFLP引物的筛选  73
        2.3.2 抗性相关的AFLP标记连锁分析  73-75
        2.3.3 获得的SSR标记、AFLP标记在F_2群体中的分离  75
      2.4 抗蚜基因的RAPD分析  75-76
      2.5 抗蚜基因连锁图的构建  76-77
    3 讨论  77-80
      3.1 高粱抗蚜基因的遗传  77
      3.2 高粱蚜抗性基因的分子标记定位  77-78
      3.3 抗蚜基因分子标记定位的意义  78-79
      3.4 关于分子标记定位方法的认识  79-80
    4 结论  80-81
  参考文献  81-87
在读期间发表的学术论文  87-88
作者简历  88-89
致谢  89

高粱品种“河农16”抗蚜的理化特性及抗性基因定位

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