香蕉枯萎病菌毒素在香蕉抗病品種選育和抗病性鑒定中的應用.pdf

1、本文對香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)毒素和細胞壁降解酶(cell wall-degrading enzymes,CWDEs)的致病性進行系統(tǒng)研究,并探討了枯萎病菌毒素在香蕉(Musa spp.)抗病品種選育和抗病性鑒定中的應用。主要研究結果如下：
　　 ⑴系統(tǒng)研究了香蕉枯萎病菌毒素和CWDEs的體外誘導技術,建立了誘導香蕉枯萎病菌高產毒素鐮刀菌酸(fusaric acid,FA)、

2、纖維素酶(cellulase)和多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)的方法。香蕉枯萎病菌4號小種(F.oxysporumf.sp.cubense race4)FOCAAA315菌株在改良Czapek B培養(yǎng)液中培養(yǎng)第15 d時FA產量最高,達669.2 mg/L。在改良Czapek培養(yǎng)液中添加麩皮誘導香蕉枯萎病菌產生纖維素酶效果明顯,而添加果膠則能有效誘導產生PG。
　　 ⑵β-D-葡萄糖苷酶(BG)和P

3、G具有典型的酶動力學特性。在反應體系底物P-硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷(pNPG)濃度為4.0 mmol/L,溫度為60～65℃,pH5.0條件下反應10 min,β-D-葡萄糖苷酶(BG)活性最高;而以柑橘果膠為底物其濃度達到0.5％,反應體系溫度50℃,pH5.0條件下反應20 min,PG活性最高。
　　 ⑶明確了香蕉枯萎病菌毒素與CWDEs的致病作用。用香蕉枯萎病菌粗毒素和CWDEs接種于香蕉組培苗,引起的病害癥狀與病

4、菌孢子侵染引起的病害癥狀相似。香蕉枯萎病菌的混合代謝物接種比單獨使用粗毒素接種對香蕉組培苗表現(xiàn)更強的致萎作用,說明香蕉枯萎病(Fusarium wilt of banana)發(fā)生是病原菌多種致病物質共同作用的結果。
　　 ⑷試驗結果表明,不同的香蕉品種對病菌致病物質的敏感性存在差異。香蕉枯萎病菌毒素是一類非專化性毒素,對不同抗性的香蕉品種均具有明顯的致病作用,不同香蕉品種對毒素的敏感性程度與田間真實的抗病性無顯著相關。香蕉枯萎病

5、菌CWDEs對香蕉假莖組織具有降解破壞作用,其中PG對香蕉假莖組織的降解能力與香蕉的抗病性有關。對于抗病的香蕉品種,PG降解其假莖的能力較弱,降解后釋放出還原糖的量較低;PG降解感病香蕉品種假莖的能力較強,還原糖的釋放量較高。
　　 ⑸利用病菌孢子懸浮液在香蕉苗期接種,可能作為香蕉品種抗病性鑒定和抗病品種篩選的一種便捷的方法。采用枯萎病菌孢子在香蕉苗期進行接種,不同香蕉品種苗期的抗感性與田問抗感性一致。通過利用病菌人工接種和組織

6、病理觀察發(fā)現(xiàn),病原菌在抗病品種導管中擴展距離顯著小于感病品種,表明其抗病性為抗病原菌的擴展。
　　 ⑹構建了利用香蕉枯萎病菌毒素誘變和篩選抗枯萎病香蕉突變體的技術體系。試驗結果證明,以巴西蕉(Musa AAA group Brazil)為材料,香蕉枯萎病菌毒素為選擇壓,通過多重誘變篩選,巴西蕉不定芽的耐毒性逐步提高并從中獲得耐毒素誘變株。耐毒素誘變株經苗期人工接種測定和重病田種植試驗均表現(xiàn)出良好的抗病性。
　　 ⑺通過3

7、年的田間種植試驗和示范,獲得適應性好,抗病性強的香蕉品種。引進品種中,抗枯1號(Musa AAA group Kangku No.1)、抗枯5號(Musa AAAgroup Kanku No.5)和廣粉2號(Musa AAA group Guangfen No.2)表現(xiàn)出良好的抗性、優(yōu)良的農藝性狀和果品質量,有望成為本地大面積推廣種植的高產優(yōu)質抗枯萎病香蕉品種。
　　 ⑻采用RAPD技術對12個供試香蕉品種基因組DNA的遺傳多樣

8、性進行分析,依據基因型和地理來源可將12個香蕉品種分為3個主要類群,6個亞群。
　　 ⑼對8個供試香蕉品種的rDNA ITS全序列(含5.8S)進行PCR擴增,均得到分子量大小在650 bp左右的擴增產物。將ITS序列進行多重比較表明,供試香蕉品種的ITS序列全長為633～642 bp;經比較分析發(fā)現(xiàn),品種間的遺傳變異與ITS的GC含量相關,GC含量低則遺傳變異大。RAPD引物擴增產物多態(tài)性分析結果表明,巴西蕉抗病誘變株與母本巴

9、西蕉的相似系數(shù)僅為0.755,基于ITS序列構建的進化樹與RAPD聚類結果基本一致,誘變株與抗枯1號和抗枯5號的同源性達到92％以上,與母本巴西蕉親緣關系較遠,說明枯萎病菌毒素誘變會引起巴西蕉基因組DNA的變異,使誘變株表現(xiàn)出抗病性。
　　 ⑽從RAPD引物擴增圖譜和ITS序列中發(fā)現(xiàn)抗病品種存在某些特征性差異條帶和特異性位點,與其他供試品種有明顯區(qū)別。本研究結果為香蕉品種的遺傳多樣性分析和遺傳變異研究提供依據,為進一步開發(fā)香蕉種