苹果绵蚜在四个苹果品种上的适应性差异及苹果抗蚜基因初步筛选

来源 :青岛农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong516
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苹果绵蚜Eriosomalanigerum(Hausmann)是苹果树上的重要检疫害虫。前期研究发现不同苹果品种对苹果绵蚜的抗性存在差异,主栽品种红富士是一个高感品种,而新红星、乔纳金等品种对苹果绵蚜具有一定的抗性,这对筛选抗性品种和改良红富士提供了依据。本研究利用直接接种的方法对苹果绵蚜在4个主栽苹果品种红富士、新红星、乔纳金、国光上的适应性进行了测定,分析了4个品种对苹果绵蚜的抗性强弱,并利用转录组测序技术,对感性品种红富士和抗性品种新红星在被苹果绵蚜为害前后进行转录组测序,从分子层面探寻其抗性差异机制。主要研究结果如下:  1、苹果绵蚜在不同温度条件下的适应性比较:为了探究温度对苹果绵蚜生长发育的影响,分别接种15头苹果绵蚜成蚜,研究20℃、25℃、30℃、35℃、变温(15-35℃)条件下对4个苹果品种上的苹果绵蚜生长发育的影响。结果表明,温度显著影响苹果绵蚜的生长发育,在35℃下不能完成世代发育,接种的15头成蚜在1-7d均死亡,胎生的少数若蚜在2-9d内全部死亡。接种18d后,25℃下获得的苹果绵蚜总量显著高于20℃、30℃条件下获得的蚜虫总量,且30℃下获得的苹果绵蚜数量最低;30℃下产生的绵絮面积、虫落数量也显著低于20℃和25℃(P<0.05)。本研究表明20-25℃比较适宜苹果绵蚜的生长发育,30℃不利于生长发育,35℃高温可以导致其死亡,这在一定程度解释了7-8月份苹果绵蚜田间发生数量急剧降低,而春秋两季温度适合,有两个高峰的原因。  2、苹果绵蚜在不同苹果品种上的适应性比较:为了探究4个品种对苹果绵蚜的抗性差异,分别接种15头苹果绵蚜成蚜,研究在不同温度(20℃、25℃、30℃、35℃、变温(15-35℃))条件下,4个品种上苹果绵蚜生长发育的情况。结果表明,苹果绵蚜在不同温度不同寄主上的各生物学指标存在差异(P<0.05),在20℃、25℃条件下接种苹果绵蚜18d后,红富士苹果绵蚜总量(279.8±65.8头)、(445.6±107.8头)均显著高于显著高于新红星、乔纳金、国光。在20℃条件下红富士上绵絮面积(153.2±36.2mm2)显著高于另外3个品种,虫落数量也是最多(7.8±1.8个),显著高于乔纳金(2.3±0.3个);35℃条件下在国光上的苹果绵蚜存活时间最长(6.3±1.0d);在变温条件下4个品种上苹果绵蚜数量之间均无显著性差异;红富士上的虫落数量、绵絮面积增长速度均高于其它3个品种,红富士为高感品种,另外3个品种相对抗苹果绵蚜。  3、25℃条件下不同苹果品种上苹果绵蚜生命参数测定:为了更加准确的评价4个品种的抗性级别,在比较适宜苹果绵蚜生长繁殖的温度(25℃)下,测定苹果绵蚜在4个苹果品种上的生命参数:红富士净生殖率(127.32±13.28)高于新红星(118.76±11.42)、乔纳金(104.02±18.26),显著高于国光(73.65±10.06),平均世代周期(16.09±0.82d)低于新红星(19.09±0.66d)、国光(18.22±1.51d),显著低于乔纳金(19.89±0.57d);红富士内禀增长率、周限增长率均显著高于另外3个品种(P<0.05)。本研究以内禀增长率和周限增长率为主要抗性评价指标,4个供试品种对苹果绵蚜的抗性依次为:乔纳金>国光>新红星>红富士。  4、高感与抗性苹果品种被苹果绵蚜为害前后转录组学分析:利用新一代高通量测序技术IlluminaHiseq2500对高感品种红富士和抗性品种新红星的健康枝条以及被苹果绵蚜为害后的枝条进行转录组测序。以P<0.05为差异表达基因,筛选出两个品种在被苹果绵蚜为害前后转录变化较大的基因,通过基因数据库进行功能注释,最终筛选出5个抗苹果绵蚜候选基因G30459AOC4(alleneoxidecyclase4)、G16231JAZ(jasmonateZIM-d)、G18914NES(nerolidolsynthase)、G18915NES(nerolidolsynthase)、G2113ENOD93(earlynodulin-93)。利用QRT-PCR验证这5个基因,与转录组结果一致。本研究通过二代高通量转录组测序技术研究苹果树抗苹果绵蚜相关基因,为明确苹果树抗苹果绵蚜分子机制和改良红富士品种提供理论依据。  以上结果为今后研究不同苹果品种对苹果绵蚜的抗性机理提供了理论基础,对进一步揭示抗性品种抗苹果绵蚜的分子机制,挖掘我国抗苹果绵蚜种质资源和抗蚜虫育种具有重要的参考意义。
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