大豆灰斑病菌(Cercospora sojina Hara)及其对寄主作用的研究

大豆灰斑病是一种世界性大豆病害,曾给我国的大豆生产造成重大的损失。本文主要从应用的角度论述了大豆灰斑病菌(Cercospora sojina Hara)的生物学特性、侵染循环、潜育期以及病害的预测,同时从病原物与寄主相互作用的角度,对大豆灰斑病生理小种的分化、抗性的遗传及代谢毒素等方面进行了综述,以期为该病害的防治及抗病育种研究提供资料与指导。

大豆灰斑病菌(Cercospora sojina Hara)毒素的初步研究

本试验主要从液体培养基的种类、培养温度、培养方式、培养天数、接种量和培养基的ｐＨ值及碳源等几个方面入手研究了大豆灰斑病菌最佳的产毒条件。利用大豆胚根伸长抑制率和单复叶萎蔫指数来测定毒素的产量。实验结果得出该菌的最佳产毒条件是利用Ｃｚａｐｅｋ 培养基，以蔗糖作为碳源，糖含量为３％ ，将培养基的ｐＨ调到６－ ７，接种三块直径为６ｍ ｍ 的新鲜菌丝块，于２５－ ２８℃下静止培养２５－ ２７ 天。

大豆灰斑病1号生理小种抗性基因的SSR标记分析

针对中国大豆灰斑病 1号生理小种 ,以抗所有生理小种的品系东农 4 0 5 6 6为母本 ,以感 1号生理小种的品种东农 4 10为父本配制杂交组合 ,杂交得到F2 代后连续自交 3代得到F5代群体。该群体经人工接种灰斑病 1号生理小种后 ,利用BSA法对 5 0 0个SSR标记进行筛选 ,其中 3个标记Satt5 6 5、SOYGPATR和Satt396在抗、感池间表现出稳定的多态性 ,并且在F2 代个体中表现出抗性与多态性协同分离的趋势。这 3个标记与抗性基因的连锁顺序为Satt5 6 5 -SOYGPATR-Hrcs1-Satt396 ,它们与抗性基因的连锁距离分别为 12 .7cM、6 .5cM、14 .7cM。推测抗大豆灰斑病 1号生理小种的基因可能位于C1连锁群上。

大豆叶片结构与灰斑病抗性的研究 Ⅱ.大豆叶片组织结构与灰斑病抗性的关系

对大豆灰斑病抗病品种和感病品种的叶片组织结构 ,主要包括栅栏组织层数、栅栏组织密度、上下表皮细胞密度、蜡质含量及叶比重等 ,进行了比较研究。试验结果表明抗病品种叶片的栅栏组织排列整齐、紧密 ,而且层数相对较多 ,可以抵抗病菌的侵入和扩展 ,成为抗病的一个结构屏障 ;抗病品种的叶片蜡质含量高于感病品种 ,表明大豆叶片本身具有的蜡质层是抵抗和延迟病原菌侵入的另一个结构屏障。在叶比重上 。

大豆叶片结构与灰斑病抗性的研究 Ⅰ.大豆叶片气孔密度、茸毛密度与灰斑病抗性的关系

采用火棉胶法和水合氯醛法研究了大豆叶片气孔密度、茸毛密度与灰斑病抗性的关系。试验结果表明 ,抗病品种和感病品种叶片正面和背面的茸毛密度并没有什么差异 ;但抗病品种叶片正面及叶片背面的气孔密度明显少于感病品种 ,这是抗病品种抵抗菌丝侵入的第一结构屏障。

过氧化物酶同工酶及其活性与大豆灰斑病抗性的关系

不同抗病性大豆品种接种大豆灰斑病菌前后过氧化物酶同工酶及其活性的研究结果表明，抗病品种在接种前均缺少同工酶Ｃ３带，接种后出现同工酶Ｃ３带；感病品种在接种前后，只是同工酶活性发生变化，没有出现同工酶缺失或增加。接种前，抗病品种的过氧化物酶活性高于感病品种；接种后，抗感病品种过氧化物酶活性均增加，但抗病品种的活性仍高于感病品种。

大豆灰斑病1号生理小种抗性基因的SSR标记

针对中国大豆灰斑病1号生理小种,以抗所有生理小种的品系东农40566为母本,以感所有生理小种的品种东农410为父本配制杂交组合,杂交得到F2代后连续自交3代得到F5代群体。该群体经人工接种灰斑病1号生理小种后,利用BSA法对500个SSR标记进行筛选,其中3个标记Satt565、SOYGPATR和Satt396在抗、感池间表现出稳定的多态性,并且在F2代个体中表现出抗性与多态性协同分离的趋势。3个标记与抗性基因的连锁顺序为Satt565—SOYGPATR—Hrcs1—Satt396,其与抗性基因的连锁距离分别为12.7、6.5、14.7cM。推测抗大豆灰斑病1号生理小种的基因可能位于C1连锁群上。

大豆感染灰斑病菌后过氧化物酶活性的变化

本研究通过分析不同抗性的大豆品种接种灰斑病菌 1～ 1 0号生理小种后 ,叶片中过氧化物酶 (POD)活性变化的规律 ,探讨了过氧化物酶在大豆抗灰斑病中的作用。研究结果表明 :大豆抗感品种接种灰斑病菌后 ,叶片中过氧化物酶活性比对照植株叶片中过氧化物酶活性均有所增高 ,并且抗感品种接种后叶片中过氧化物酶活性变化的幅度因生理小种的不同而不同。可见 ,大豆感染灰斑病菌后叶片中过氧化物酶活性的变化是大豆一种普遍性的抗病反应 ,而且抗感品种之间过氧化物酶活性变化差异并没有明显的规律性。因此 。

大豆感染灰斑病菌后叶片中多酚氧化酶活性的变化

分析了大豆感染灰斑病菌后叶片中多酚氧化酶酶活性的动态变化,探讨了多酚氧化酶在大豆抗灰斑病中的作用。研究的结果表明,抗病品种感染灰斑病菌后,叶片中多酚氧化酶活性均比对照增加;而感病品种接种后叶片中多酚氧化酶活性比对照下降。这表明多酚氧化酶在大豆抗灰斑病中起着重要的作用,其活性的大小与大豆抗病性成正相关,可以作为大豆品种抗性鉴定的一个重要生理生化指标。

大豆品种感染灰斑病前后可溶性糖含量的比较

对大豆灰斑病抗病品种和感病品种在接种灰斑病菌前后可溶性糖含量的变化进行了比较研究。试验结果表明,接种前,抗感灰斑病品种可溶性糖含量并无明显差别;接种后,抗病与感病品种的可溶性糖含量均呈增加趋势,且感病品种可溶性糖含量的增加量大于抗病品种可溶性糖含量的增加量。

北方春大豆品系对灰斑病7号生理小种的抗性

为详细了解我国近几年来育成的北方春大豆品系对灰斑病的抗性表现,对来自2003～2006年200份大豆品系的灰斑病7号生理小种抗性数据进行了整理,统计分析北方春大豆整体的抗性情况和各省育成的北方春大豆品系抗性表现及年度间的动态变化。结果表明近4年北方春大豆品系灰斑病抗性总体表现良好,但仍有13.6%感病品系存在;黑龙江省参试品系的总体表现最好,抗性品系较多,感病和高感品系很少,而且具有丰富的免疫材料;吉林省缺乏抗性好的品系,感病的多且呈逐年增多的趋势;辽宁抗性品系多,但感病,尤其是高感的多,但高感品系年度间呈现显著下降趋势。其它省区的春大豆,免疫和抗病品系少,高感品系多,但近年来,抗病材料在不断提高,高感材料不断下降。该研究对于今后大豆灰斑病抗性育种和大豆品种审定及推广有重要的指导意义。

大豆灰斑病菌生理小种的同工酶鉴定

本文分析了黑龙江省大豆灰斑病菌１０个生理小种的５种同工酶图谱。结果表明，不同小种同工酶酶谱间存在明显的差异，具表型异质性。将同工酶谱进行编码分析，表明在５种同工酶酶谱中４、５、８号生理小种各具有独特的谱带编码，可将其作为该小种的特征谱带，其中４号小种表现尤为特别，说明其具有独特的遗传背景，建议建立大豆灰斑病菌生理小种同工酶酶谱标准码，为大豆灰斑病菌生理小种的鉴定工作提供一辅助性手段。

大豆抗灰斑病菌多个生理小种资源的筛选

本文用人工接种大豆灰斑病菌的方法对１０８份供试材料，在生理小种水平上进行了抗性鉴定。根据供试材料对灰斑病菌各生理小种的抗感反应，从中筛选出抗８个以上生理小种的材料４６份，占供试材料４２．５％。其中，抗１０个生理小种材料１３份，占供试材料１２．３％

大豆灰班病菌单生理小种鉴别寄主体系的建立

本研究用人工接种大豆灰斑病菌的方法对１００份大豆材料在生理小种的水平上，进行了３年的抗性鉴定。根据供试的大豆材料对灰斑病菌１～１０号生理小种的抗感反应，从中选择出只抗（或只感）一个生理小种而同时感（或抗）其它９个生理小种的大豆材料，建立了两套灰斑病菌单生理小种鉴别寄主体系。

大豆灰斑病抗性遗传的三点测交分析

本实验利用三点测交分析的方法，对3个组合在人工接种大豆灰斑病菌的条件下的抗性表现进行基因效应分析，各组合均存在加性，组合1存在显性，组合2、3存在上位性。

大豆感染灰斑病菌后自由基含量的变化

本文采用电子自旋共振 (Electron spin resonance,ESR)技术直接测定了不同抗性的大豆感染灰斑病菌后叶片中自由基含量的变化。结果表明 ,大豆品种和病原菌生理小种的组合不同 ,大豆叶片中自由基含量的变化不同。抗病品种接种后叶片中自由基含量增加 ,且一直高于相应对照的自由基含量 ;而感病品种则低于相应对照的自由基含量。本研究认为抗病品种叶片中增加的自由基在抗病反应中起着重要作用。

大豆感染灰斑病菌后超氧化物歧化酶活性的变化

用人工接种的方法,分别将灰斑病菌接种在5个不同抗性的大豆叶片上,分析了接种后不同时期大豆叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性的变化规律。结果表明,生理小种和供试品种组合不同,SOD的活性变化规律不同;但总的趋势是随着接种后时间的推移,抗感品种的SOD活性的变化呈曲线上下波动,这种曲线体现了大豆感染灰斑病菌后SOD活性的动态变化规律。因此,认为接种灰斑病菌10个生理小种后大豆叶片中SOD活性的变化是大豆对灰斑病侵染后产生的一种普遍性反应,有利于提高大豆的抗病性;但不宜作为抗性鉴定的指标。

感染大豆灰斑病菌后不同抗性的大豆品种叶绿素动态变化的研究

本文采用了抗性不同的大豆品种 ,在 3～ 4叶期接种 ,并于接种后 1～ 1 0天内连续取样 ,然后测定其接种后叶片内叶绿素的含量。试验结果表明 :无论是抗病品种 ,还是感病品种 ,在病菌侵入的初期 ,叶绿素 a、b的含量都有所下降 ;在病菌侵染后 7～ 1 0天时 ,感病品种叶片内叶绿素 a、b含量比未接种对照低 ,而抗病品种叶片内叶绿素 a、b含量均明显高于未接种对照 ;另外 ,致病力不同的生理小种对叶绿素 a、b含量变化的影响不同 ,7号生理小种对叶绿体的破坏能力最强 ,其次为 6号生理小种 ,而 4号生理小种则最弱 ,其中 1号 ,2号生理小种居中。抗病品种叶片内叶绿素 a/b的比值明显高于感病品种 ,初步认为叶绿素 a/b的比值可作为大豆品种对灰斑病抗性鉴定的一种生化指标。

细胞壁糖蛋白与大豆灰斑病抗性关系的研究

利用电镜细胞化学方法，对大豆灰斑病抗、感品种在受到病菌侵害时，大豆叶片细胞壁糖蛋白的变化进行了观察。随着病变程度的加深，糖蛋白在细胞壁表面的积累，均呈现由薄到厚最终大部分的脱落这一有规律的变化。在抗病品种中糖蛋白在细胞壁表面的积累，较感病品种更为显著，菌丝侵染点周围的糖蛋白有成团聚增现象，形成凝固的团状，当细胞受到较严重损害时，糖蛋白呈块状的脱落于细胞间隙。而在感病品种中糖蛋白多呈现出絮状，常在病菌侵染的初期从细胞壁的表面脱落，此时细胞器大都完好。这一现象表明细胞壁表面糖蛋白的变化与大豆灰斑病的抗病性存在有密切的关系，并且在抗病品种中它的抗性作用更加明显。

大豆灰斑病菌侵染过程的组织病理学研究

扫描电镜和透射电镜对大豆抗病及感病品种的接种叶片的观察表明 ,灰斑病菌在感病品种叶表面萌发时分枝形式较多、侵入的形式和机会也较多 ,且一个菌丝可以以分枝形式连续扩展到多个细胞 ,伴随有高电子密度结的存在 ;而抗病品种抵抗病菌萌发、侵入及扩展的能力都比感病品种强 ,主要表现为病菌在抗病品种上分枝、扩展受到抑制 ,一个菌丝最多可以侵染两个细胞。