56种中药提取物对棉花黄萎病的防治效果研究

为获得既能有效抑制棉花黄萎病致病菌(大丽轮枝菌)菌丝生长又可以提高棉花黄萎病防治效果的中药提取物,对56种中药提取物的抑菌活性及防治效果进行了筛选和鉴定。生长速率法测定结果显示,56种中药提取物中有26种在质量浓度为10 g/L时对大丽轮枝菌的菌丝生长抑制率可达到50%以上,主要集中在五味子、铁箍散、华盖木和黄苞大戟等9种植物提取物中。进一步用这些中药提取物处理棉花植株,统计病情指数和防治效果发现,黑龙江产五味子(北五味子)的氯仿∶丙酮=3∶2(V/V)段提取物对棉花黄萎病有显著的防治效果。茎切片观察发现,该提取物可以有效抑制大丽轮枝菌引起的维管束褐化症状,且棉花整株表现为黄萎病落叶症状得到缓解。上述研究表明,黑龙江产五味子的氯仿∶丙酮=3∶2段提取物不仅可以有效抑制大丽轮枝菌的菌丝生长,而且可以提高棉花黄萎病的防治效果,降低维管束褐化并缓解发病程度。     

海岛棉GbRLCK10基因克隆及表达分析

该研究以拟南芥抗逆基因At1g67520为探针,利用海岛棉ESTs数据库,通过电子克隆获得海岛棉RLCK家族基因GbRLCK10,解析该基因组结构,并结合qRT-PCR技术分析该基因mRNA的组织表达特征以及在不同胁迫诱导下的表达模式,为揭示RLCK家族基因在海岛棉中的表达调控及作用机制提供理论依据。结果显示:(1)获得海岛棉类受体胞质激酶(RLCK)基因,其开放阅读框(ORF)为1 179bp,编码392个氨基酸,具有典型的Serine/Threonine结构域,属于RLCK家族,与GaRLCK10(XP_017604046.1)亲缘关系较近,命名为GbRLCK10(登录号2022184),且该基因由5个外显子和4个内含子组成。(2)实时荧光定量(qRT-PCR)检测显示,GbRLCK10基因在抗病品种‘新海21’和感病品种‘新海14’的根、茎、叶中均有表达;当黄萎病菌诱导后,GbRLCK10基因在抗病品种中对于病原菌的响应时间早于感病品种,且对黄萎病菌响应更强烈,推测该基因参与棉花对黄萎病的响应;盐(NaCl)、干旱(PEG-6000)处理‘新海21’后,GbRLCK10基因在NaCl处理下响应时间要早于PEG-6000处理,但对PEG-6000处理响应更强烈;分别用4种激素处理‘新海21’后,GbRLCK10均能被诱导表达,且在水杨酸(SA)处理后表现为先增加后下降再增加趋势,在乙烯(ET)处理后表达量为持续上升趋势,在茉莉酸甲酯(MeJA)处理后呈先升高然后下降的趋势,但GbRLCK10基因对赤霉素(GA3)响应不明显。研究表明,GbRLCK10基因具有RLCK基因家族典型特征,该基因随黄萎病菌、NaCl、干旱、激素处理时间推移而发生变化,推测GbRLCK10基因可能参与了棉花对黄萎病菌、NaCl、干旱、激素胁迫的应答反应,但其功能仍需进一步研究。     

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。     

生物药剂滴施对棉花黄萎病及根际土壤微生物数量和多样性的影响

生物农药是当前棉花黄萎病绿色防治的重要途径.本研究设置田间小区试验,研究了4种生物药剂不同滴施用量(枯草芽孢杆菌粉剂15、30、45 kg·hm^-2,“施倍健”哈茨木霉菌剂15、18、24 kg·hm^-2,渝峰“99植保”15、22.5、30 kg·hm^-2,中农绿康30、45 和60 kg·hm^-2)对棉花黄萎病的防治效果及土壤微生物群落组成和多样性的影响.结果表明: 各施药处理均不同程度降低了棉花黄萎病发病率和发病指数,全生育期平均防病效果达到50.0%~77.4%;木霉菌剂施药量18 kg·hm^-2的防效显著高于15 和24 kg·hm^-2,其他3种药剂防病效果均与施药量呈正相关.施药后土壤中病原菌大丽轮枝菌的相对丰度显著降低,且与防病效果呈极显著负相关.土壤细菌的数量与物种丰度随着施药量的增加而显著增加.施药后土壤放线菌的数量与物种丰度也显著增加,但放线菌数量在不同施药量间相差较大.土壤真菌的数量与物种丰度除木霉菌剂随施药量增加而增加外,其他3种药剂随着施药量的增加而减少.Pearson相关性分析显示,施药组的防病效果与细菌和放线菌数量呈正相关关系,而与真菌数量呈显著负相关;与放线菌、硝化螺旋菌门细菌、子囊菌门真菌、壶菌门真菌丰度呈现显著正相关,而与半知菌门真菌丰度呈显著负相关.建议在滴施用量上渝峰“99植保”30 kg·hm^-2、中农绿康60 kg·hm^-2、枯草芽孢杆菌可湿粉剂45 kg·hm^-2、“施倍健”哈茨木霉菌剂18 kg·hm^-2.     

干旱胁迫对不同抗旱性棉花品种抗氧化酶活性及基因表达的影响

为明确不同抗旱性棉花品种对干旱胁迫的适应性差异,该研究选用‘新陆早50号’(耐旱型)和‘新陆早27号’(干旱敏感型)为材料,分析干旱及复水处理下两材料的活性氧产生、电解质渗漏、抗氧化酶活性变化,并分析部分抗氧化酶基因、渗透调节基因和转录因子在干旱胁迫下的表达谱。结果显示:(1)棉花叶片的电导率和MDA含量随着干旱胁迫的加强逐渐增加,复水后恢复;在干旱胁迫处理6和8d,耐旱型品种‘新陆早50号’的抗氧化酶活性显著高于干旱敏感型品种‘新陆早27号’。(2)基因表达谱分析显示,棉花超氧化物歧化酶基因(GhSOD)仅在干旱胁迫下表达,且2个品种间差异不显著,GhBADH、GhNCED和GhP5Cs及转录因子GhPHD1、GhPHD5、GhPHD6和GhPHD10在‘新陆早50号’叶片中的表达量均高于‘新陆早27号’。研究表明,耐旱型棉花品种较干旱敏感型在干旱胁迫下其体内的活性氧含量、电导率和MDA含量较低,抗氧化酶活性较高,并且其抗旱相关基因表达量也更高。     

CRISPR/Cas9系统介导的棉花GhNAC3基因编辑

为创制棉花耐旱种质资源,解决棉花耐旱资源贫乏以及提高水资源利用率,研究依据CRISPR/Cas9编辑原理,对课题组前期利用RT-PCR技术筛选耐旱相关基因GhNAC3(Gh＿D02G0790)的第一外显子区域设计2个20 bp的编辑靶点,并在陆地棉基因组数据库中比对分析靶点序列,排除非特异性编辑,将2个靶点核苷酸片段分别与gRNA-AtU6载体连接,通过2次PCR扩增,得到含特异性连接接头的AtU6-GhNAC3表达盒,再将表达盒连接到CRISPR/Cas9(pRGEB32-7)载体上,获得CRISPR-GhNAC3重组表达载体,利用农杆菌介导法转化陆地棉受体YZ-1,再生培养得到T₀代转基因幼苗,通过PCR检测Cas9蛋白基因获得阳性株系。对T₀代植株的靶点区域序列进行PCR扩增和测序分析,鉴定GhNAC3编辑类型。结果发现,CRISPR9-GhNAC3表达载体成功转化YZ-1,并获得40株转基因再生植株,经Cas9蛋白基因鉴定得到30株阳性株系,从阳性植株选择10株进行编辑类型测序分析,发现7株在靶点区域发生编辑,编辑类型主要为碱基片段缺...