草地早熟禾(Poa pratensis L.)是一种被广泛使用的冷季型草坪草,但其易受禾布氏白粉菌的侵染,使草坪质量和使用年限受到极大影响。防治白粉病最经济、环保和有效的方法是选育优良抗病品种,通过对不同抗性草地早熟禾抗白粉病机制的研究,可以为抗白粉病种质资源的挖掘和抗性分子育种提供理论支持和重要基础。为此,本研究以23个草地早熟禾材料,进行室内白粉病抗性评价,通过抗性评价,选择不同抗性材料,分析了白粉菌侵染对不同品种草地早熟禾侵染过程及生理生化的差异,并利用转录组学技术对比分析了不同抗性草地早熟禾响应白粉菌侵染的分子机制,多水平分析了抗病机制。主要结果如下:(1)通过23个材料的室内抗性评价发现,供试材料的白粉病病情指数在14.41～53.12之间,发病率在49.47%～77.72%之间。筛选出1个中抗材料(“太行”)、3个中感材料(“浑源”、“黑杰克”和“应县”),2个极感材料(“探险家”和“奖品”),其它17个为高感材料,可以为草地早熟禾白粉病的进一步研究提供种质资源。(2)不同抗性品种在白粉病发病症状、侵染进程上有较大差异。太行病症出现时间晚于探险家和黑杰克,且有效乳突形成率显著高于探险家和黑杰克,有效乳突占比与抗性呈正相关关系,白粉菌分生孢子各级芽管出现时间及各芽管数量的分生孢子占比在不同抗性品种中有较大差异,芽管占比能够反映白粉菌侵染程度。(3)通过喷施外源还原型谷胱甘肽(GSH)对不同抗性品种接种白粉菌后生理生化指标的测定,发现草地早熟禾受白粉菌侵染早期,超氧化物歧化酶(SOD)活性与抗病性呈负相关,过氧化物酶(POD)活性与抗病性呈正相关;外源GSH的喷施会增加草地早熟禾的谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和谷胱甘巯基转移酶(GST)活性;0.1m M GSH能够提高草地早熟禾对白粉病的抗性,且较1.6m M GSH处理更能增强草地早熟禾对白粉病的抗性。(4)3个不同抗性品种的草地早熟禾在接种白粉菌后差异表达基因(DEGs)的数量不同,太行上调的DEGs个数有6284个,远高于黑杰克和探险家的4530和4666个,且2843个DEGs为太行特有,也远高于探险家和黑杰克特有的1644和1590个,特异性的DEGs决定了品种的抗病性;Cluster-62878.170489(未鉴定蛋白LOC100826178基因)、Cluster-62878.231293(假定蛋白CFC21＿054229基因)、Cluster-62878.256368(色氨酸脱羧酶基因)、Cluster-62878.389251(芳香族-左旋氨基酸脱羧酶基因)、Cluster-62878.315645(假定蛋白CFC21＿053305基因)和Cluster-62878.398112(假定蛋白CFC21＿065893基因)等基因可以作为草地早熟禾抗白粉病相关的候选基因,为之后草地早熟禾抗病基因的挖掘和分子育种提供借鉴。本研究初步探明了草地早熟禾抵御白粉病的形态结构、生理生化和分子抗病性,挖掘了一些抗病相关基因,对其在草地早熟禾抗白粉病的作用机制仍需进一步研究。
暂无评论