亚洲百合部分品种灰霉病抗性评价及抗病生理响应

【目的】为筛选出抗灰霉病能力强的亚洲百合品种,对部分Tiger、Pearl系列亚洲百合品种及兰州百合进行灰霉病抗性评价并初步探究其抗病的生理机制。【方法】对不同品种亚洲百合进行离体叶片接菌,评价其相对抗病能力,并测定筛选出的抗病和感病品种接菌后的生理变化。【结果】(1)Tiger、Pearl系列百合品种及兰州百合对灰霉病的抗性存在差异。其中抗灰霉病能力相对较强的品种是‘Pearl Melanie’,属于中抗水平;抗性最弱的是‘Pearl Justin’、兰州百合、‘Pearl White’和‘White Twinkle’。(2)供试百合的抗性水平与其气孔密度、气孔大小无显著相关性。(3)相对抗病的品种‘Pearl Melanie’和感病品种‘Pearl Justin’在接菌后的生理响应显著不同。随着接菌时间的延长,丙二醛的含量总体呈增加趋势,草酸氧化酶和几丁质酶的活性逐渐增强,β-1,3-葡聚糖酶的活性随时间的延长呈下降趋势。其中抗病品种的丙二醛含量相对低于感病品种,草酸氧化酶和几丁质酶的活性高于感病品种。【结论】叶片气孔的性状与抗病能力无显著相关性,抗病能力不同的百合在生理机制上有一定差异。在生理响应过程中,丙二醛含量、草酸氧化酶活性和几丁质酶活性可作为筛选亚洲百合对灰霉病抗性的评价指标。

有斑百合多倍体诱导及鉴定

为了建立野生有斑百合多基因型种子离体多倍体诱导方法及快速、准确和高效的多倍体鉴定技术,本研究在离体培养条件下,以野生有斑百合预培养7 d的无菌萌动种子(2n=2x=24)为材料,用不同含量的秋水仙素溶液进行不同时间的诱变处理。以种子下胚轴明显膨大作为变异植株早期鉴定的标准,通过流式细胞仪检测细胞核DNA含量,并结合染色体计数法对诱导后的植株进行倍性鉴定,探讨在相同的种子萌动状态下,不同含量、不同浸泡时间的秋水仙素诱变效果,并初步建立了种子离体多倍体诱导和鉴定技术流程。结果表明:0.10%的秋水仙素溶液可有效地诱导野生有斑百合萌动种子的染色体加倍,其中以浸泡处理36 h的诱导效果最好,诱导率达44.43%;与二倍体植株相比,四倍体植株表现出叶片肥厚且增宽、叶色深绿、叶表面轻微褶皱、叶柄粗壮、生长缓慢等特征。研究还发现,植物外部形态变化不仅在二倍体和四倍体之间存在,而且在不同基因型的四倍体之间也存在差异。本研究利用下胚轴的膨大作为早期筛选多倍体的有效指标,同时结合直接测定细胞中DNA含量和计数染色体数可快速有效地培育出野生有斑百合同源四倍体植株。本研究建立的离体多倍体诱导流程除可应用于有斑百合种子多倍体的诱导外,也可为其他野生百合种子离体染色体加倍提供参考。

东方百合‘索邦’几丁质酶基因的克隆与表达分析

为探究百合几丁质酶在灰霉病抗性中的功能,该研究以高抗品种东方百合‘索邦’(Lilium oriental hybrid‘Sorbonne’)接种灰霉菌12 h后的叶片为材料,采用反转录PCR的方法克隆到1个几丁质酶基因成员,并命名为LoChi 2(NCBI登录号为MW310626),通过生物信息学手段预测分析了目标基因推导的编码蛋白的结构和功能,并采用qRT-PCR分析灰霉菌侵染以及SA/JA处理条件下LoChi 2基因在百合中的表达特征。结果显示:(1)LoChi 2基因完整的开放阅读框序列长度为915 bp,编码304个氨基酸,预测的蛋白分子质量为32.52 kD,理论等电点为4.16。(2)蛋白结构和系统进化分析显示,LoChi 2属于糖苷水解酶18家族Ⅲ类成员,含有保守的GH18 narbonin催化结构域、跨膜结构域以及信号肽、糖基化和磷酸化位点,预测为疏水的分泌蛋白,且定位于细胞外;多序列比对结果表明,LoChi 2基因序列与麝香百合、菠萝和梅花中的Chi 2基因具有较高的相似性。(3)qRT-PCR分析发现,LoChi 2基因的表达水平与品种间的抗病性呈正相关,其中在高抗品种‘索邦’中的表达水平显著高于中感品种‘雷山三号’(L.×formolongi‘Raizan 3’)和高感品种‘穿梭’(L.asiatic hybrid‘Tresor’);外源水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)可诱导LoChi 2基因的表达。研究表明,LoChi 2基因是参与灰霉菌防御反应的关键抗病基因,且该基因可能在JA和SA抗病信号通路中扮演重要角色;推测LoChi 2基因在百合抗灰霉病育种方面具有广阔的应用前景,将成为百合抗灰霉病转基因育种中新的候选基因。