我国首获转基因抗黄萎病棉花新株系

我国科学家在世界上首次获得转基因抗黄萎病棉花新株系。中国农业大学植物病理系齐俊生博士课题组,在导师李怀方教授的指导下,经过6年的努力,从“海岛棉”中分离、克隆出有自主知识产权的抗黄萎病基因“At7”,并导入到“陆地棉”,从而培育出高抗黄萎病的新体系。     

棉花黄萎病及其抗病育种的研究

就棉花黄萎病菌的致病机理、棉花的抗黄萎病机制、抗黄萎病的遗传方式以及抗黄萎病棉花育种等方面的研究进行了综述。     

棉花枯黄萎病及其抗性鉴定技术

棉花枯黄萎病是我国最主要的棉花病害,种植抗病品种是有效的防治方法。抗病鉴定是棉花抗病育种的关键技术之一。人工病圃鉴定是棉花抗病鉴定的主要方法,相对抗性指数(IR)或相对抗病效果(ER)最适合作为抗病鉴定指标,根据棉花的抗病程度可将棉花的抗病水平分为免疫、高抗、抗病、耐病和感病5级。     

棉花黄萎病菌的侵染过程

深入揭示黄萎病菌的致病机理,为培育高抗新品种提供理论依据和技术途径,是有效控制黄萎病的根本.本文系统探讨了土壤中微菌核或孢子受寄主根系分泌物的刺激,开始萌发、产生的菌丝在寄主根表面定殖、穿过表皮、在皮层中发生及在寄主体内扩展和症状形成等黄萎病菌侵染棉花的过程,阐述了寄主植物形成多级防御反应阻击病原菌的入侵.对黄萎病菌侵染寄主植物过程及其机理下一步研究的问题和内容进行了讨论.     

我国棉花抗枯黄萎病品种纤维品质遗传改良评价

对我国108个抗枯、黄萎病骨干品种的纤维品质进行了分析,整体表现纤维较长,27mm以下的品种较少;比强度平均值较低,但也有少数高强力品种;马克隆值较大,纤维较粗.20世纪60-90年代抗病育种对纤维品质未明显改进,纤维长度、比强度、马克隆值平均值均无显著增长;但纤维长度类型更加丰富,纤维长度最大值有所增加,最高强力品种的比强度值逐渐提高,90年代品种中有较细纤维类型.从中筛选出纤维长度在33mm以上,比强度在33.2cN/tex以上,纤维整齐度在87.1%以上,马克隆值在3.8～4.3之间的品种各10个,筛选出纤维品质指标综合优良的品种9个.     

澳大利亚棉花黄萎病菌DNA多态性及其地理分布相关性研究

应用ＲＡＰＤ技术对澳大利亚东南部八个主要棉花种植区的９９个棉花黄萎病菌菌株进行了ＤＮＡ多态性分析。结果表明用１０个筛选的随机引物对供试菌株的全基因组ＤＮＡ扩增,共获得９２条ＲＡＰＤ谱带,其中５５．４％的谱带为多态带。经类聚分析,供试菌株类聚为１５个ＲＡＰＤ遗传指纹相似组,其中１０个指纹相似组的菌株与其采集区域有明显相关性,其余５个指纹相似组的菌株为普通分布的指纹类型。     

棉花黄萎病拮抗菌KF-43-1的鉴定与3种处理田间防治效果对比

【背景】棉花黄萎病具有棉花“癌症”之称,对棉花的产量和纤维质量造成较重危害,生物防治以绿色安全等优点成为防治棉花黄萎病应用领域的重点研究内容,因此开发新的生物菌剂防治棉花黄萎病对棉花生产工作具有重要意义。【目的】通过对具有拮抗棉花黄萎病菌作用的放线菌KF-43-1进行初步鉴定及生理生化测定,明确最佳使用方式,为开发新的防治棉花黄萎病生物菌剂提供支持。【方法】对菌株KF-43-1进行分子鉴定,观察其形态特征及生长特性,测定菌株KF-43-1对病原真菌的抑菌效果,明确菌株KF-43-1的生理生化特性,验证放线菌KF-43-1不同使用方式对棉花黄萎病的田间防治效果。【结果】培养特征和显微特征及分子鉴定结果将菌株KF-43-1鉴定为白浅灰链霉菌(Streptomyces albogriseolus);菌株KF-43-1对病原菌V991抑制效果达到82.05%,防效高于放线菌5406,对尖孢镰刀菌萎蔫专化型ST89抑制效果达到25.81%,低于放线菌5406的防效;菌株KF-43-1无荧光反应,能够使明胶液化、淀粉水解、甲基红试验阳性、可以产生黑色素,不具备分解纤维素的能力,菌株KF-43-1在pH 7.0-8.0时生长情况良好,在盐浓度为2%的高氏一号培养基上生长受到抑制并表现出一定的耐盐性,使用拮抗菌KF-43-1菌液制作种衣剂对棉花黄萎病的防效高于离心液包衣和离心液叶面喷施,说明拮抗菌KF-43-1在土壤中定殖后对棉花黄萎病暴发具有更好的抑制效果。【结论】棉花黄萎病拮抗放线菌KF-43-1作为一种新型生防菌,可为开发防治棉花黄萎病的生物菌剂提供生防菌资源,具有良好的开发价值和应用价值。     

棉花枯萎、黄萎病拮抗芽孢杆菌的抗菌蛋白特性

从土贝母和腊肠等中药和发酵食品中筛选出对棉花枯萎、黄萎病菌有广谱拮抗作用的芽孢杆菌29株,其中有12株菌产抗菌蛋白。有5株抑菌活性较强:H110、H184、H216、B316和B382。经初步鉴定,H110和H184为枯草芽孢杆菌,H216、B316和B382为地衣芽孢杆菌。5株菌的蛋白粗提液对热稳定,对蛋白酶K、胰蛋白酶均不敏感,但H184、H216的蛋白粗提液对胃蛋白酶部分敏感。     

澳大利亚棉花黄萎病菌DNA多态性及其地理分布相关性研究

应用ＲＡＰＤ技术对澳大利亚东南部八个主要棉花种植区的９９个棉花花萎病菌菌株进行了ＤＮＡ多态性分析。结果表明用１０个筛选的随机引物对供试菌株的全基因组ＤＮＡ扩增,共获得９２条谱带,其中５５．４％的谱带为多态速,经类聚分析,供试菌株类聚为１５个ＲＡＰＤ遗传指纹相似组,其中１０个指纹相似组的菌株与其采集区域有明显相关性,其余５个指纹相似组的菌株为普通分布的指纹类型。     

棉花抗枯、黄萎病品种系谱组成对其产量性状的影响

对我国引进和育成的52个抗枯、黄萎病品种的系谱及其对产量性状的影响进行分析,结果表明岱字棉与斯字棉血统在52个品种中占有较大的比例,其次是福字棉,而其他品种的血统较少。根据几个主要种质在不同品种中所占的比例进行聚类分析,可将52个品种分为4类。系谱组成不同对品种产量性状具有一定的影响,尤其对单铃重和子指影响较大。含有较大比例岱字棉血统的第一类品种单铃重明显高于含有较小比例岱字棉血统和部分斯字棉血统的第二类品种;第一类品种的子指也明显高于第二类品种和含有较大比例斯字棉血统的第四类品种。     

棉花抗枯、黄萎病品种苗期耐低钾种质筛选研究

本研究采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,确立棉花品种苗期耐低钾筛选指标,利用这些指标,评价我国88个抗枯、黄萎病棉花品种资源苗期耐低钾能力,并筛选钾素利用率高的优异种质。结果表明,株高、地上部干物重、地下部干物重、总干物重、钾利用率、叶绿素含量在不同钾浓度处理和不同品种之间均存在显著差异,可以作为棉花苗期耐低钾能力的评价指标,而叶面积在不同品种和不同钾浓度处理之间不存在差异。利用筛选出的指标对88个品种进行耐低钾评价,结果供试品种主要被分为耐低钾基因型、耐低钾中间类型和非耐低钾基因型3类,分别包括21个、58个和6个品种。     

棉花抗枯、黄萎病品种苗期耐低钾种质筛选研究

本研究采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,确立棉花品种苗期耐低钾筛选指标,利用这些指标,评价我国88个抗枯、黄萎病棉花品种资源苗期耐低钾能力,并筛选钾素利用率高的优异种质。结果表明,株高、地上部干物重、地下部干物重、总干物重、钾利用率、叶绿素含量在不同钾浓度处理和不同品种之间均存在显著差异,可以作为棉花苗期耐低钾能力的评价指标,而叶面积在不同品种和不同钾浓度处理之间不存在差异。利用筛选出的指标对88个品种进行耐低钾评价,结果供试品种主要被分为耐低钾基因型、耐低钾中间类型和非耐低钾基因型三类,分别包括21个、58个和6个品种。     

澳大利亚棉花黄萎病菌DNA多态性及其地理分布相关性研究(英文)

应用ＲＡＰＤ技术对澳大利亚东南部八个主要棉花种植区的９９个棉花黄萎病菌菌株进行了ＤＮＡ多态性分析。结果表明用１０个筛选的随机引物对供试菌株的全基因组ＤＮＡ扩增,共获得９２条ＲＡＰＤ谱带,其中５５．４％的谱带为多态带。经类聚分析,供试菌株类聚为１５个ＲＡＰＤ遗传指纹相似组,其中１０个指纹相似组的菌株与其采集区域有明显相关性,其余５个指纹相似组的菌株为普通分布的指纹类型。     

陆地棉品种抗黄萎病反应规律的研究

对我国自育的108个陆地棉品种的抗黄萎病性进行了研究。在黄萎病发病期内,对黄萎病发病情况进行连续调查,测定产量、考查产量因素并检测纤维品质。利用因子分析法对陆地棉抗黄萎病反应规律进行分析,得出不同时期的黄萎病病指主要与前后3～5个阶段抗病性有关。病情发展主要由4个主因子决定,且第1、2主因子具有较大的方差贡献率。第1主因子(F1)主要与品种7月26日至8月9日的黄萎病病指有关,第2主因子(F2)主要与品种8月20日至9月4日的黄萎病病指有关。利用因子分析结果将108个品种划分为4个类型,前期抗病性较好而后期发病较快的第Ⅰ类品种,其产量较低,单株结铃数、单铃重、衣分均低于其他3类;纤维品质均较差,纤维长度、整齐度、比强度和马克隆值均较其他3类差。前期和后期病指均较低、发病缓慢的第Ⅱ类则小区产量最高,纤维品质处于平均水平。第Ⅲ类品种前期发病较慢,中期发病较快,具有较高的小区产量,单铃重最高;纤维整齐度、比强度和伸长率好于其他3类品种;前期发病较快,中期发病平缓,后期仍具有较高病指的为第Ⅳ类品种,小区产量较低,单株产量、单株结铃数和衣分较高;其他性状处于中等水平。但研究表明,某一阶段具有的抗病性并不能完全代表品种的抗病性。     

4种木霉菌对棉花黄萎病菌抑制作用的测定

以绿色木霉(Trichoderma viride)、康氏木霉(Trichoderma koningii)和二株未知木霉菌株(Trichoderma spp.)为供试木霉菌株,采用对峙培养法测定了不同温度处理下对棉花黄萎病菌(Verticilliam dahliae)的拮抗作用。结果表明,木霉在不同温度下对棉花黄萎病菌的抑制作用不一,其中以30℃和25℃黑暗条件下木霉对棉花黄萎病菌菌丝生长的抑制作用最强,对峙培养5d后,绿色木霉、康氏木霉和二株未知木霉菌在30℃条件下对棉花黄萎病菌的抑制率分别达到67.3%、65.9%、56.8%、65.9%,25℃条件下的抑制率分别为65.9%、72.9%、65.9%、78.8%;20℃下木霉菌株对棉花黄萎病菌的抑制作用次之,10℃、15℃和35℃条件下木霉菌丝扩散速度较慢,且孢子产生量少,不能有效地抑制棉花黄萎病菌菌丝的扩展,表明环境温度过高或过低对木霉菌丝的生长及分生孢子的产生均有较大影响。该研究为筛选棉花黄萎病菌更为有效的生防木霉菌株提供理论依据。     

海岛棉品种抗黄萎病基因SSR标记的验证及克隆

以陆地棉与海岛棉杂交组合中棉所8号×Pima90-53 F2群体的100个单株和邯208×Pima90-53 F2的131个单株为材料,在条件可控的培养室鉴定抗病性,进行海岛棉黄萎病抗性基因连锁SSR标记(BNL3255-208)分析,进一步检验该标记的应用价值,并对该标记进行克隆、测序。结果表明,2个组合的F2群体中抗病、感病植株比例经x2c适合性测验均符合3∶1分离比例;中棉所8号×Pima90-53 F2的79个抗病单株中有70株检测出BNL3255-208标记,抗病单株中有该标记的百分率为88.6%,邯208×Pima90-53 F2的100个抗病单株中有85株检测出BNL3255-208标记,抗病单株中有该标记的百分率为85.0%。通过回收BNL3255-208片段,并进行克隆和测序,表明该标记是一条长211bp、含10次TG重复的片段,该标记为辅助选育抗病品种奠定了基础。     

棉花黄萎病病原菌诱导侵染对转基因抗病棉花生理性状的影响

通过研究棉花黄萎病病原菌诱导侵染对转基因抗病棉花生理性状的影响,旨在为提高转基因抗病棉花抗病性提供理论依据。Byd、28p两品种棉花为供试材料,应用花粉管通道法将几丁质酶与β-1,3-葡聚糖双价抗病基因导入棉花株系中,多年筛选获得不同抗性水平的棉花株系;棉种经棉花黄萎病病菌侵染后,苗期测定棉株内的生理生化变化。结果显示,转基因抗病棉株体内的酶活性已达对照水平,而感病及耐病棉株内的酶活性均有不同程度的变化。所测定的棉株内的酶活性及脯氨酸含量的变化与棉株的抗病性相关。     

陆地棉品种和骨干品系黄萎病抗性鉴定

选育和推广抗病品种是防治陆地棉黄萎病的主要措施,为了早日实现多类型、多区域大面积抗病品种的应用,本研究选取107份遗传背景差异较大的种质,利用河北省农林科学院棉花研究所小安舍试验站黄萎病病圃进行了3年黄萎病抗性重复鉴定。鉴定得到抗病品系8个,占7.5%;耐病品种(系)20个,占18.7%。本研究表明,当前被作为育种亲本的抗病品系还太少,需要深入开展抗病遗传机制,以及与其他经济性状协同改良的关系,为陆地棉抗病育种提供理论指导;达到抗病或接近抗病水平的大部分品种(系)来自于海陆野远缘后代,具有外源基因血统,证明了远缘杂交是陆地棉黄萎病抗性改良的有效手段。     

继代对棉花黄萎病落叶型菌系致病力的影响

在棉花黄萎病菌致病力分化的研究中,我们发现落叶型菌系T9的致病力有日渐减弱的倾向,不少单位也遇到此类问题,为明确落叶型菌系是否会在继代过程中致病力发生变化,如何变化等问题,我们采用国内外典型的3个落叶型菌系T9和V991、V76,以及2个非落叶型菌系V146和V250为研究对象,采用连续转接的方法,利用3个不同抗病性品种对它们的致病力进行测定,以明确经过连续转接后这些菌系的致病力是如何变化的.结果表明,经过14代的转接,落叶型菌系T9的致病力发生了显著\降,甚至已失去其致使棉花落叶的能力,即连续转接后,落叶型菌系T9已变成非落叶型菌系,且其致病力有成为弱致病力菌系倾向;但我国落叶型菌系代表V991则仍然保持其强致病力的落叶菌系特性.     

拮抗菌BJB01抗黄萎病的抗病效果评价

棉花是重要的战略与民生物资,在种植过程中面临多种不利因素的影响,其中棉花黄萎病作为一种危害性极大的植物性疾病使棉花大量减产,因此需要一种安全高效的方法应对棉花黄萎病的发生。从新疆棉花重病田中筛选到菌株BJB01并进行提取纯化,通过生理生化鉴定和革兰氏染色试验,对获得的菌株DNA进行16S rDNA测序,将测序结果在NCBI上进行比对;然后利用平板对峙试验初步测试防效;最后通过温室防效试验,筛选到最佳的防治方法及浓度。试验结果显示,该菌与贝莱斯芽孢杆菌相似度极高,为99.71%,由此可确定该菌为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus belleiensis);在平板对峙中,该菌显现出对大丽轮枝菌(Verticillium dahlia Kleb.)的抑制作用;通过温室防效测试发现该菌在浓度为OD₆₀₀=0.6时的防效结果达到89.35%,优于其他方法及处理浓度,并且再次单独测试后防效为85.91%,效果依旧最佳。综合分析,从新疆棉花重病田中获得的贝莱斯芽孢杆菌BJB01,可以对大丽轮枝菌起抑制作用,有望用于制备生物菌剂用以棉花生产防治。