论文部分内容阅读
玉米丝黑穗病是由丝轴黑粉菌引起的一种土传的系统性病害。前期的研究证实位于主效抗病QTL-qHSR位点的ZmWAK基因介导玉米丝黑穗病的抗性。利用分子标记辅助回交选择的方法将高抗自交系吉1037的ZmWAK基因导入到具有高产潜力但感丝黑穗病的优良自交系中,并对改良前后四个自交系的发病率进行了鉴定。将杂交种Jidan209(高感丝黑穗)、Jidan535(感)、Jidan536(中抗)和Jidan522(抗)以及其改良杂交种(使用一个或两个改良自交系作为亲本)分别在2012和2013年进行人工接种和自然发病鉴定来研究ZmWAK在不同遗传背景下对丝黑穗病的抗性、小区产量以及产量相关性状的影响。在严重发病情况下,改良自交系对丝黑穗病的抗性显著优于原始自交系。改良的杂交种Jidan209R1,Jidan209R2,Jidan209R3和Jidan535R的抗性也显著优于原始感病杂交种Jidan209和Jidan535,产量损失也显著降低。ZmWAK基因介导的抗性与其剂量无关,带有一个ZmWAK拷贝的Jidan209R1和Jidan209R2与带两个ZmWAK拷贝的Jidan209R3相比,抗病性提高的幅度几乎相同。然而,Jidan209R3在某些产量相关性状上均表现最差,其原因可能是两个改良亲本同时带有来自吉1037的ZmWAK基因片段而影响了杂种优势。另外,ZmWAK基因能减少改良杂交种Jidan209R1,Jidan209R2,Jidan209R3和Jidan535R无病株体内病原菌的数量。相比较而言,抗病自交系组配的杂交种Jidan536(中抗)和Jidan522(抗)无病株内的病原菌数量非常低。这一结果表明,尽管没有病症,无病株内生病原菌数量与产量构成因素呈负相关,进而影响到产量潜力。感病杂交种Jidan209苗期中胚轴中的蔗糖含量显著高于其三个改良杂交种,Jidan209R1,JIdan209R和Jidan209R3,暗示糖分含量和抗病性存在某种内在联系。本研究结果表明ZmWAK基因介导的丝黑穗病抗性属于显性遗传模式,单个ZmWAK能够有效减少内生丝轴黑粉菌的含量,从而提高玉米对丝黑穗病的抗性,减少产量损失,同时减少了病原菌的养分消耗,改进产量构成因素。总之,ZmWAK改进玉米丝黑穗病抗性、提高产量。