辣椒疫霉对甲霜灵抗性的监测、遗传及治理研究

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辣椒疫霉(Phytophthora capsiei Leonian)是寄主范围广、经济危害性大的重要植物病原真菌之一。本学位论文在对安徽省各地辣椒疫病病原菌分离鉴定的基础上,对安徽省辣椒疫霉对甲霜灵抗药性进行了系统监测,并对辣椒疫霉对甲霜灵抗药性的遗传与变异、室内外获得的抗甲霜灵菌株的适生性、辣椒疫霉交配型分布及遗传与变异、辣椒疫霉的遗传多样性以及辣椒疫霉的抗药性治理等进行了系统研究,研究主要结果如下:   1辣椒疫霉研究进展综述   对辣椒疫霉的生物学特性(包括分类、形态特征、分布、危害、寄主范围、致病机理、遗传多样性等)、疫霉菌的遗传与变异(包括交配型、有性生殖、主要生物学性状的遗传与变异、关键研究技术等)、疫霉菌的抗药性(特别是疫霉菌对甲霜灵的抗药性及其遗传)以及辣椒疫病的防治等方面的研究进展进行了综述,以期为后面的研究奠定基础。   2安徽省辣椒疫霉对甲霜灵的抗药性监测   2005-2006年,从安徽省16个市县采集辣椒疫病标样,经分离、培养、纯化、鉴定,获得125株辣椒疫霉菌株,分别采用生长速率法和叶盘漂浮法测定这些菌株对甲霜灵的敏感性。结果表明,按照Parra等(2001)标准,供试菌株中有79株对甲霜灵敏感,38株对甲霜灵敏感性处于中间状态,8株抗甲霜灵,即敏感(MS)菌株、中间(MI)菌株和抗性(MR)菌株分别占总体的63.2%、30.4%和6.4%;采自不同地区的菌株对甲霜灵的敏感性差异较大,其中以寿县的菌株最为敏感,EC50值最低的为0.10μg/mL,平均为0.81±0.20μg/mL;而砀山、和县地区的菌株表现出一定的抗药性,平均EC50为8.32±0.19μg/mL,最高达25.47μg/mL;抗性菌株的最高抗性倍数约为90倍。上述结果说明安徽地区的辣椒疫霉尚未大面积对甲霜灵产生抗药性,但在群体水平上已表现出对甲霜灵敏感性的差异,出现了辣椒疫霉抗药性亚群体。   3辣椒疫霉对甲霜灵的抗药性遗传研究   用甲霜灵对野生型敏感菌株进行抗药性诱变,并测定甲霜灵对抗性保持的影响,再分别测定抗性突变株及其亲本的无性后代对甲霜灵的敏感性,结果发现,辣椒疫霉易对甲霜灵产生抗药性突变,但突变有两种类型:其中HN3和YX32在含甲霜灵的CA平板上只突变一次,突变株(HN3-Mt r)的抗性可以在不接触甲霜灵的条件下长期保持,其抗药性在单游动孢子后代能稳定遗传;而FIN8和CH2菌株在含甲霜灵的平板上能发生多次突变,突变株(HN8-Mt r)的抗性在不含甲霜灵的CA上会逐渐衰减甚至消失,抗药性在单游动孢子后代中不能稳定遗传。   有性生殖试验中,HN3-Mtr×YX32的F1代单卵孢株出现1:1的抗感分离,HN3-Mtr与F1代中的抗性单卵孢株的杂交F2代出现3:1的抗感分离;F1代的抗性单卵孢株姊妹交,F2代也出现3:1的抗感分离;HN3-Mtr自交S1代的抗、感菌株比例为3:1;上述抗性性状分离均符合孟德尔遗传分离规律,但单卵孢后代对甲霜灵的敏感性多呈连续性分布;然而,突变株HN8-Mtr的自交S1代对甲霜灵的敏感性呈连续性分布,抗感分离比例也不符合孟德尔分离规律;因此,认为辣椒疫霉对甲霜灵的抗药性遗传背景至少包括两种类型:一种可能是由细胞核单个显性基因控制、但受微效基因的影响(如HN3-Mtr),另一种可能是由胞质线粒体基因或细胞核微效多基因控制的(如HN8-Mtr)。可见,辣椒疫霉对甲霜灵的抗药性遗传背景非常复杂。   4辣椒疫霉抗甲霜灵菌株的生物学特性研究   在上述研究的基础上,为了进一步明确辣椒疫霉抗甲霜灵菌株的适生性,为辣椒疫霉对甲霜灵抗药性风险评价和治理提供理论依据,作者又以田间自然产生的及室内诱变获得的辣椒疫霉抗甲霜灵菌株为材料,研究了辣椒疫霉抗甲霜灵菌株的主要生物学性状。结果表明,辣椒疫霉抗甲霜灵菌株的游动孢子囊产生能力、孢子囊释放率、游动孢子萌发率、菌丝生长速率、对孔雀石绿敏感性、淀粉利用能力、致病力等生物学性状与敏感菌株相比无显著差异,提示辣椒疫霉对甲霜灵的抗性突变并未改变其上述生物学性状;说明辣椒疫霉对甲霜灵具有较高的抗药性风险。   5安徽省辣椒疫霉交配型的分布、遗传及甲霜灵对交配型的影响研究   采用对峙培养法测定了2005~2009年采集的81株辣椒疫霉菌株的交配型,再以野生型敏感菌株HN8(A1型)、YX32(A1型)和HN3(A2型)及抗性突变菌株HN8-Mtr、HN3-Mtr和YX32-Mtr的单游动孢子无性系为亲本,测定交配型在游动孢子后代、自交和杂交后代中的遗传稳定性。结果发现:供试菌株中只有A1和A2两种交配型,其中A1交配型占12.0%、A2交配型占88.0%;A1交配型只出现在和县、铜陵、舒城、合肥、淮南和阜南等地,而A2交配型在全省各地均有分布;甲霜灵处理后各菌株的交配型没有改变,抗性突变株的交配型与其亲本菌株的交配型相同,所有供试菌株单游动孢子后代的交配型都与其亲本相同;有性生殖F1代和S1代中,均出现了除亲本以外的自育的A1A2交配型,且亲本交配型(A1、A2)的菌株不符合孟德尔遗传分离比例。这种结果说明:辣椒疫霉交配型在安徽的分布呈不均等的态势,其中以A2型占绝对优势;用甲霜灵处理没有导致辣椒疫霉交配型出现变异;交配型在辣椒疫霉的游动孢子后代中能稳定遗传,但在有性生殖过程中不能稳定遗传,推测辣椒疫霉的交配型是由细胞质基因控制的。   6对甲霜灵不同敏感程度的辣椒疫霉的遗传多样性分析   通过对不同地区及对甲霜灵不同敏感程度的20株辣椒疫霉菌株进行RAPD指纹分析,结果用10对引物共扩增出30个比较清晰的条带,均为多态性条带,比率为100%;RAPD指纹聚类可以分为17个分支,在70%的相似性水平上可以将上述辣椒疫霉菌株分为4个遗传聚类组,说明安徽省辣椒疫霉具有较为丰富的遗传多样性;同时,RAPD分析结果还表明,经甲霜灵诱变产生的抗性突变株与野生型敏感亲本之间存在一定的遗传变异,但是,辣椒疫霉菌株对甲霜灵的敏感性与RAPD的聚类分组没有相关性。   7抗甲霜灵的辣椒疫病的防治药剂筛选   以辣椒疫霉MS菌株和MR菌株为供试菌株,用菌落生长速率法和孢子囊萌发抑制法分别测定银法利等10种药剂对菌丝生长和孢子囊萌发的EC50值,并用盆栽试验测定这些药剂对两类菌株所致辣椒疫病的活体防效。结果发现:双炔酰菌胺、银法利、烯酰吗啉、氟吗啉、丁吡吗啉、肟菌酯(+水杨肟酸)、嘧菌酯(+水杨肟酸)等药剂对辣椒疫霉:MS菌株和MR菌株的菌丝生长均具有很好的抑制作用,EC50值都在0.0678~4.7064μg/mL之间,对孢子囊萌发的EC50值均在0.0028~3.5780μg/mL之间;双炔酰菌胺等9种药剂在盆栽试验中对MS和MR菌株引致的辣椒疫病的防效均在70%以上。结果表明甲霜灵与供试的另外9种药剂之间不存在交互抗性,这些药剂可以作为治理已对甲霜灵产生抗性的辣椒疫病的防治药剂。   8土壤食菌性动物对辣椒疫病的控病作用   以辣椒-辣椒疫霉-食菌性动物互作系统为研究对象,通过在三种有机土壤中接种跳虫(Hypogastrura perplexa、Sinella curviesta)和燕麦真滑刃线虫(Aphelenchus avenae),分析土壤食菌性动物对辣椒疫霉种群数量及所致病害的影响。结果发现,在不含上述动物的处理中辣椒苗的存活率不到20%,而在含有上述动物的土壤中,辣椒存活率可达75-99%,同时,辣椒疫霉的数量减少50-80%;供试动物在不同类型土壤中的抑病效果不同,在砂壤土中可减少发病率84-99%,在粘土中只能减少8.9-27%;供试动物的数量在土壤中也发生变化,H.perplexa在壤土和砂壤土中数量增加显著,S.curviesta在壤土和砂壤土中可分别增加40%和64%,A.avenae在砂壤土中可增加61.3-83%。以上结果表明,土壤中的食菌性动物对辣椒疫病具有很好的防治效果,在治理抗性辣椒疫病方面具有很好的应用前景。
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