葡萄试管苗对葡萄卷叶病和PEG诱导的干旱胁迫的响应及耐病毒砧木评价的研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zqdxtushuguan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
葡萄(Vitis)是全世界最重要的果树之一。病毒病是制约鲜食葡萄和酿酒葡萄发展的重要因素。葡萄卷叶病(Grapevine leafroll disease, GLD)在世界葡萄产区广泛发生,是危害葡萄生产最为严重的病毒病害之一。干旱在世界葡萄产区,尤其是我国的西北优质葡萄主产区广泛发生。因此,病毒病害与干旱的双重胁迫一直是世界葡萄生产面临的难题。本研究利用PEG诱导的干旱胁迫,建立了快速、高效的葡萄试管苗葡萄卷叶病毒-3(Grapevine leafroll-associated virus-3, GLRaV-3)的指示植物检测技术;研究了GLRaV-3带毒葡萄试管苗在PEG诱导的干旱胁迫下,花色苷含量和种类及与花色苷生物合成相关基因的表达;研究了GLRaV-3带毒葡萄试管苗在PEG诱导的干旱胁迫下的营养生长、生理代谢、激素水平变化及相关基因的表达;同时利用三种嫁接方法评价了几种葡萄砧木对葡萄卷叶病毒-1(GLRaV-1)的耐性。获得的主要研究结果如下:  (1)利用PEG诱导的干旱胁迫,建立了葡萄红色品种试管苗快速、高效的GLRaV-3指示植物检测方法。将单一感染GLRaV-3的欧洲葡萄‘赤霞珠’(Vitis vinifera‘Cabernet Sauvignon’)试管苗分别培养在含有0%、2%和4%的PEG培养基上,试管苗分别在14、14和6 d后开始出现卷叶病毒的明显症状;经4 w的胁迫培养后,症状的表达率分别有8%、61%和81%。将4%的PEG胁迫应用到其它感染GLRaV-3的葡萄砧木‘6-12-2’( V. pseudoreticulata× V. vinifera),鲜食品种‘红地球’(V. vinifera‘Red Globle’)和‘巨峰’(V. vinifera× V. labrusca‘Kyoho’),培养4 w后,卷叶病毒症状表达率分别是100%,72%和60%。上述结果表明,PEG诱导的干旱胁迫能够快速、有效的促进葡萄红色品种试管苗的GLRaV-3症状表达。  (2)利用高效液相色谱检测了GLRaV-3带毒‘赤霞珠’( V. vinifera‘Cabernet Sauvignon’)试管苗在PEG诱导的干旱胁迫下的花色苷含量和种类,并且运用荧光定量PCR分析了花色苷合成相关基因的表达水平。带毒试管苗叶片中明显地检测到11种不同的花色苷,PEG诱导的干旱胁迫明显提高带毒试管苗叶片花色苷含量;花色苷含量的积累导致带毒试管苗叶片显示颜色,表现出明显的卷叶病毒症状。GLRaV-3感染和PEG诱导的干旱胁迫都能不同程度的上调花色苷合成相关基因的表达,其中,MYBA1和UFGT的表达只有在GLRaV-3感染的条件下才能被激活。方差分析和相关性分析花色苷含量的积累和基因的表达水平发现,GLRaV-3感染是导致带毒试管苗叶片花色苷积累的关键因素,MYBA1和UFGT是两个关键基因。试管苗感染GLRaV-3后,MYBA1和UFGT的表达被激活,导致了花色苷合成的增加和叶片中花色苷含量的积累,而PEG胁迫能够增强这一效果。  (3)单一的GLRaV-3感染或PEG诱导的干旱明显抑制葡萄‘赤霞珠’(V. vinifera‘Cabernet Sauvignon’)试管苗的营养生长;病毒与PEG诱导的干旱双重胁迫加剧这种抑制作用;GLRaV-3感染显著地降低叶片的叶绿素含量与叶片的光合潜能,引起叶片可溶性总糖、总蛋白以及游离脯氨酸含量的变化,导致根部细胞膜的通透性改变与死细胞数目的增加,叶片的MDA、O2·-和H2O2均明显增多,病毒与PEG诱导的干旱双重胁迫加剧上述反应。PEG胁迫明显地增加带毒试管苗叶片POD、CAT和SOD的活性, GLRaV-3单独感染对过氧化物酶活性没有显著的影响;而GLRaV-3与PEG诱导的干旱的双重胁迫极大地增加氧化物酶活性。PEG诱导的干旱胁迫或GLRaV-3感染均能增加试管苗叶片的ABA含量,降低IAA的含量,双重胁迫对ABA和IAA含量的影响更显著;ABA合成相关基因表现出上调,而IAA合成相关基因表现为下调;双重胁迫对激素的含量及合成相关基因表达的影响更明显。  (4)利用试管嫁接(in vitro grafting)、绿枝嫁接(green grafting)和硬枝嫁接(bench grafting)3种不同嫁接方法对4种美国葡萄生产上常用的砧木对卷叶病毒的耐性进行评价。结果表明,在试管嫁接中,带毒LR132株系(V. vinifera‘Cabernet Franc’)与所有砧木组合均不能成活,带毒LR131株系(V. vinifera‘Cabernet Franc’)和无毒Franc株系(V. vinifera‘Cabernet Franc’)与不同砧木组合的成活率均在80%以上,但不同砧穗组合间没有显著差异。LR131/‘Freedom’(V. champinii×1613C)和LR131/‘101-14’(V. riparia× V. ruprestris)组合时,芽萌发时间和根形成的时间明显推迟,接穗的营养生长和砧木根的生长受到显著的抑制。组织学观察发现,LR132明显推迟嫁接部位愈伤组织形成,接穗与砧木间不能形成维管组织,从而导致嫁接苗死亡。LR131和‘Franc’与所有砧木组合的愈伤组织形成与维管束形成相似。试管嫁接8 w后,在不同砧/穗组合中,‘AXR’(V. vinifera× V. rupestris)砧木中的GLRaV-1含量最高,‘Freedom’的GLRaV-1的含量最低。在绿枝嫁接中,‘AXR’作为砧木的嫁接组合成活率最低,LR132和LR131嫁接到‘AXR’上的成活率与Franc没有显著差别;LR132嫁接到‘Freedom’和‘101-14’上的成活率显著的低于Franc和LR131在‘Freedom’和‘101-14’上的成活率;Franc、LR131和LR132嫁接到‘St. George’(V. rupestris)上均表现出较高成活率;LR131和LR132嫁接到‘Freedom’和‘101-14’上均表现出严重的卷叶病毒症状,LR132的卷叶病毒症状较LR131更为严重;LR131和LR132嫁接在‘St. George’和‘AXR’上均呈现轻微的卷叶病毒症状。LR131在4种砧木上嫁接部位GLRaV-1的含量没有差别,LR132嫁接部位的GLRaV-1和GVA含量在‘St. George’上最高,在‘101-14’上最低;在硬枝嫁接中,Franc在4种砧木上的嫁接成活率极高,均在95%-100%之间,LR131的成活在不同的砧木上没有明显差别,约为78%。 LR132在‘St. George’上的嫁接成活率较高,移栽到田间成活率高达95%,而在‘Freedom’和‘101-14’上的嫁接成活率很低,移栽田间成活率分别是0%和27%。综上所述,嫁接方法、接穗感染的病毒株系和不同的砧木均影响嫁接的成活率,而且两两之间均有互作,卷叶病毒的耐病性‘St. George’最高,‘AXR’较高,而‘Freedom’和‘101-14’则对卷叶病毒敏感,研究结果对葡萄生产嫁接砧木的选择具有很重要的参考价值。  本研究建立了快速、高效的葡萄红色品种葡萄卷叶病-3的检测技术;揭示了PEG诱导的干旱胁迫促进葡萄卷叶病-3症状表达的机理;明确了葡萄卷叶病-3和PEG诱导的干旱胁迫(单一胁迫和双重胁迫)对葡萄的营养生长、生理代谢、激素含量及相关基因的表达都有明显的影响。这些结果为防控葡萄卷叶病毒,调整农业技术实现葡萄生产的持续发展提供了依据。同时,不同葡萄接穗/砧木组合对葡萄卷叶病耐性的评价为耐病砧木筛选提供了参考。
其他文献
本研究采用简易气调冷藏技术在2014-2015年和2015-2016年度分别对5个品种蒜薹品质变化和不同预处理的2个品种蒜薹品质变化进行了分析。蒜薹易腐性决定了蒜薹的采后贮藏至关重
枣树是我国经济价值较高的树种之一,枣果具有丰富的营养价值和医疗保健价值。但是由于气候等多方面的原因,枣树在我国的分布还十分有限。低温冻害是影响枣树分布的一个重要原因
低温是影响茶树种植与分布的重要生态因子,防御低温伤害成为提高茶树产量和品质的一项重要措施。目前,喷施外源抗冷物质防御低温伤害已成为一种有效途径。本试验以盆栽苗及大田茶树为试材,通过喷施不同浓度的GABA、绿藻粉和竹醋液溶液,研究低温胁迫下,这3种外源物质对茶树抗冷能力的影响,并通过蔗糖关键编码基因SPS、SUS4、INV4和INV5表达量及抗冷相关生理指标的分析,解析外源物质喷施影响茶树抗冷可能的
以不结球白菜(Brassica rapa ssp. chinensis)胞质雄性不育系S2108A和Y3611A及其保持系S2108B和Y3611B为试验材料,对花器官和花药进行形态及细胞学观察,以阐明其败育的时期、
中国的佛教雕塑源自古印度的犍陀罗和芨多等地区的佛教雕塑。中国历代雕刻家在制作学习佛教造像的过程中,逐步将其加以改造,使其既保存了一些原始的样式,又更多地体现出符合