抗蓟马苜蓿新品系抗性机理研究
摘要
抗蓟马苜蓿新品系是由内蒙古农业大学牧草栽培育种教研室,采用无性系繁殖结合轮回选择的方法,经过十几年的时间培育而成的对蓟马抗性较强的苜蓿品系。该苜蓿品系已经在内蒙古呼和浩特市周边一些地区连续试种多年,在适应性、农艺性状等方面表现良好,对蓟马抗性较强。
本研究采用内蒙古东部、中部、西部苜蓿种植区域所种植最为广布的几个苜蓿品种(草原2号苜蓿、敖汉苜蓿、阿尔冈金苜蓿等)作为对照品系,探讨抗蓟马苜蓿新品系的抗性机制及其一些优良特性,主要研究内容及结果如下:
1.蓟马对苜蓿的危害和蓟马在田间的分布特征:蓟马对苜蓿的危害和蓟马在田间的水平分布均为30×40～30×50cm2大小的斑块,长轴为东西方向的椭圆形;垂直方向主要分布在枝条上部20cm范围内。
2.抗蓟马苜蓿新品系叶片表皮毛密度与蓟马对其食性选择特征:抗蓟马苜蓿新品系叶片表皮毛密度分布为:10枚/mm2以下的面积占小叶总面积的9.6%;密度在10枚/mm2～16枚/mm2的面积占小叶总面积的62.6%;密度在16枚/mm2以上的面积占小叶总面积的29%。密被表皮毛的面积大于其它对照品系。被危害点系数为0.25,比对照中最低的还低16%左右。蓟马取食行为结果表明:蓟马从抗蓟马苜蓿新品系取食时,寻找时间长,取食点少,吸取时间短,即抗蓟马苜蓿新品系抗性强于其它各对照品系。食性选择观测结果表明:蓟马对抗蓟马苜蓿新品系的选择率较其它对照品系低13%左右。
3.农艺形状研究结果表明:抗蓟马苜蓿新品系干草产量较草原2号苜蓿(3个品系中最高的)高0.7%～3.3%;蛋白质产量较草原2号苜蓿(3个品系中最高的)高15.9%～19.1%。抗蓟马苜蓿新品系株高略高,茎粗略粗;供试各品系的分枝数、茎叶比、越冬率等性状差异不大。
4.抗蓟马苜蓿新品系生理生化特性:抗蓟马苜蓿新品系的POD、SOD、PAL、PPO、CAT等酶活性变化较快,说明能够较快的调整而恢复正常的生长发育;而MDA和脯氨酸变化慢,说明蓟马对其危害影响相对较小;抗蓟马苜蓿新品系较其它品系内源SA的含量变化快,并且初始含量高,当叶片被蓟马危害时,叶片以及受害部位能较快地产生较高浓度的SA,便于修复伤口;叶片中SA含量较高的情况下,受病原菌侵染的组织也会快出现速过敏性坏死,导致病原菌失去适宜的生存环境而被困死,不再向周围新细胞侵染,阻碍伤口扩大,进而减轻蓟马危害。同工酶谱分析结果表明,抗蓟马苜蓿新品系无新特征酶带,只是各种保护酶带(蓟马危害后)颜色加深或活性增加,这与各种酶活性指标测定结果是相一致。
5.采用ISSR分子标记方法,从抗蓟马苜蓿新品系中共选出其他4个品系不具有的12个简单引物序列,表明抗蓟马苜蓿新品系与其它各品系之间确实存在一定的遗传差异。
The alfalfa anti-thrips new strain was breed by a forage breeding group in Inner Mongolia Agricultural University, using the breeding method of the clone multiplication and the recurrent selection,through mone than ten years. It have been planted experimentally in the Huhhot peripheral locality continuously several year. The various characters, such as adaptability and agronomic traits had a good performance, and the anti-thrips was strong. Besides, the new alfalfa strain had the remarkable enhancement compared to these local existing alfalfa varieties in the grass crop and the quality aspect.
Several alfalfa varieties (Medicago sativa var. Caoyuan No 2, M. sativa var.Aohan, M. sativa var.Algonquian and so on) planted in large area of the east, the middle and the west in Inner Mongolia, with the new strin were used to study their agronomic performance and the thrip resistance, and anlysis the anti-thrips mechanismmid of the new strain. The main results are as follows:
1.Thrips damage and thrips distributed characterestics in the field: the result indicated that the level distribution of the thrips in the field were 30×40~30×50cm2 mottling, the major axis was the east and west direction ellipse; The vertical direction mainly distributed 20cm scope in the upside.
2. Leaf trichome density of new strain and feeding habits of thrips: the results showed that the new strains of anti-thrips alfalfa leaf trichome density of the new strain distributed the area that less than 10 / mm2, occupied 9.6% of leaflet total area; the area of 10 / mm2 ~ 16 / mm2 accounted for 62.6% of leaflet total area; the area of 16 / mm2 was more than 29%. This means that the area of higher density occupied large proportion than the other strains. The harm point coefficient is 0.25, was lower 16% than the lowest in the comparision. The new anti-thrips strain had the fewer access points, short feeding time compared to the other strains for the thrips feeding behavior. So the resistance of new strain was stronger than the other strains. The choice of rate of thrips to anti-thrips new strain was lower 13% than other varieties.
3. The result of agronomic characters research indicates that the hay production and the protein production of the new strain was higher 0.7%~3.3% and 15.9%~19.1% than other 3 strains, including Medicago sativa var. Caoyuan No 2 resprectively.The character , such as the number of various strains branching, the proportion of stem and leaves, plant height, stem diameter and live through the winter character , were not evidence.
4. The results of physiologic and biochemistry characters for new strain showed that the enzyme activity, such as POD, SOD, PAL, PPO, CAT, for the new strain changed as qucikly, so the plant could adjust themselves and resume their normal growth and development; but fhe enzyme activity of MDA and proline changed slowly, that is to say relative hazard of thrips is small; The SA content of the new strains changed faster than other strains, and the initial content was high. It could get higher concentrations of SA when the leaves against thrips, and higher concentration of SA would around wound. The histiocyte that infect by other pathogenic bacteria putresce rapidly, result in pathogens died because the loss of suitable environment for the survival, no longer infect new cells around and prevent the expansion of the wound, thus reducing the post-production factors caused by thrips harm; The isozyme analysis showed that increase varieties of protective enzyme content or activity of anti-thrips alfalfa strains could be further confirmed that various indicators of measured activity and the analysis results was coherent.
5. molecular marker analysis results indicated that 12 primers simple sequences differed with other 4 strains were selected from the new strain. So the certain genetic differences could existed among the new strain and other various varieties.
本研究采用内蒙古东部、中部、西部苜蓿种植区域所种植最为广布的几个苜蓿品种(草原2号苜蓿、敖汉苜蓿、阿尔冈金苜蓿等)作为对照品系,探讨抗蓟马苜蓿新品系的抗性机制及其一些优良特性,主要研究内容及结果如下:
1.蓟马对苜蓿的危害和蓟马在田间的分布特征:蓟马对苜蓿的危害和蓟马在田间的水平分布均为30×40～30×50cm2大小的斑块,长轴为东西方向的椭圆形;垂直方向主要分布在枝条上部20cm范围内。
2.抗蓟马苜蓿新品系叶片表皮毛密度与蓟马对其食性选择特征:抗蓟马苜蓿新品系叶片表皮毛密度分布为:10枚/mm2以下的面积占小叶总面积的9.6%;密度在10枚/mm2～16枚/mm2的面积占小叶总面积的62.6%;密度在16枚/mm2以上的面积占小叶总面积的29%。密被表皮毛的面积大于其它对照品系。被危害点系数为0.25,比对照中最低的还低16%左右。蓟马取食行为结果表明:蓟马从抗蓟马苜蓿新品系取食时,寻找时间长,取食点少,吸取时间短,即抗蓟马苜蓿新品系抗性强于其它各对照品系。食性选择观测结果表明:蓟马对抗蓟马苜蓿新品系的选择率较其它对照品系低13%左右。
3.农艺形状研究结果表明:抗蓟马苜蓿新品系干草产量较草原2号苜蓿(3个品系中最高的)高0.7%～3.3%;蛋白质产量较草原2号苜蓿(3个品系中最高的)高15.9%～19.1%。抗蓟马苜蓿新品系株高略高,茎粗略粗;供试各品系的分枝数、茎叶比、越冬率等性状差异不大。
4.抗蓟马苜蓿新品系生理生化特性:抗蓟马苜蓿新品系的POD、SOD、PAL、PPO、CAT等酶活性变化较快,说明能够较快的调整而恢复正常的生长发育;而MDA和脯氨酸变化慢,说明蓟马对其危害影响相对较小;抗蓟马苜蓿新品系较其它品系内源SA的含量变化快,并且初始含量高,当叶片被蓟马危害时,叶片以及受害部位能较快地产生较高浓度的SA,便于修复伤口;叶片中SA含量较高的情况下,受病原菌侵染的组织也会快出现速过敏性坏死,导致病原菌失去适宜的生存环境而被困死,不再向周围新细胞侵染,阻碍伤口扩大,进而减轻蓟马危害。同工酶谱分析结果表明,抗蓟马苜蓿新品系无新特征酶带,只是各种保护酶带(蓟马危害后)颜色加深或活性增加,这与各种酶活性指标测定结果是相一致。
5.采用ISSR分子标记方法,从抗蓟马苜蓿新品系中共选出其他4个品系不具有的12个简单引物序列,表明抗蓟马苜蓿新品系与其它各品系之间确实存在一定的遗传差异。
The alfalfa anti-thrips new strain was breed by a forage breeding group in Inner Mongolia Agricultural University, using the breeding method of the clone multiplication and the recurrent selection,through mone than ten years. It have been planted experimentally in the Huhhot peripheral locality continuously several year. The various characters, such as adaptability and agronomic traits had a good performance, and the anti-thrips was strong. Besides, the new alfalfa strain had the remarkable enhancement compared to these local existing alfalfa varieties in the grass crop and the quality aspect.
Several alfalfa varieties (Medicago sativa var. Caoyuan No 2, M. sativa var.Aohan, M. sativa var.Algonquian and so on) planted in large area of the east, the middle and the west in Inner Mongolia, with the new strin were used to study their agronomic performance and the thrip resistance, and anlysis the anti-thrips mechanismmid of the new strain. The main results are as follows:
1.Thrips damage and thrips distributed characterestics in the field: the result indicated that the level distribution of the thrips in the field were 30×40~30×50cm2 mottling, the major axis was the east and west direction ellipse; The vertical direction mainly distributed 20cm scope in the upside.
2. Leaf trichome density of new strain and feeding habits of thrips: the results showed that the new strains of anti-thrips alfalfa leaf trichome density of the new strain distributed the area that less than 10 / mm2, occupied 9.6% of leaflet total area; the area of 10 / mm2 ~ 16 / mm2 accounted for 62.6% of leaflet total area; the area of 16 / mm2 was more than 29%. This means that the area of higher density occupied large proportion than the other strains. The harm point coefficient is 0.25, was lower 16% than the lowest in the comparision. The new anti-thrips strain had the fewer access points, short feeding time compared to the other strains for the thrips feeding behavior. So the resistance of new strain was stronger than the other strains. The choice of rate of thrips to anti-thrips new strain was lower 13% than other varieties.
3. The result of agronomic characters research indicates that the hay production and the protein production of the new strain was higher 0.7%~3.3% and 15.9%~19.1% than other 3 strains, including Medicago sativa var. Caoyuan No 2 resprectively.The character , such as the number of various strains branching, the proportion of stem and leaves, plant height, stem diameter and live through the winter character , were not evidence.
4. The results of physiologic and biochemistry characters for new strain showed that the enzyme activity, such as POD, SOD, PAL, PPO, CAT, for the new strain changed as qucikly, so the plant could adjust themselves and resume their normal growth and development; but fhe enzyme activity of MDA and proline changed slowly, that is to say relative hazard of thrips is small; The SA content of the new strains changed faster than other strains, and the initial content was high. It could get higher concentrations of SA when the leaves against thrips, and higher concentration of SA would around wound. The histiocyte that infect by other pathogenic bacteria putresce rapidly, result in pathogens died because the loss of suitable environment for the survival, no longer infect new cells around and prevent the expansion of the wound, thus reducing the post-production factors caused by thrips harm; The isozyme analysis showed that increase varieties of protective enzyme content or activity of anti-thrips alfalfa strains could be further confirmed that various indicators of measured activity and the analysis results was coherent.
5. molecular marker analysis results indicated that 12 primers simple sequences differed with other 4 strains were selected from the new strain. So the certain genetic differences could existed among the new strain and other various varieties.
引文
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