Advances in Cotton Breeding for Resistance to Fusarium and Verticillium Wilt in the Last Fifty Years in China

This review summarizes the main advances in cotton breeding for resistance to fusarium and verticillium wilt in the last fifty years in China. The topics discussed include main achievements, experiences, problems and countermeasures for solving.

Quantitative Trait Loci for Resistance Against Fusarium Wilt Based on Three Cotton F_2 Populations

Fusarium wilt （FW） is one of the most common cotton diseases in the world. Identification of QTLs conferring resistance to FW is key for the incorporation of resistance genes into elite cultivars. Two intraspecific （cross between Gossypium hirsuturn L.） and one interspecific （cross between Gossypium hirsutum L. and Gossypium bardence L.） F2 populations were constructed by using a highly resistant cultivar and crossing it to a susceptible cultivar with 154, 79, and 148 offsprings, respectively. Simple sequence repeats （SSR） were used to screen genomic regions closely linked to FW resistance. The results showed that five QTLs associated with FW resistance were detected in two intraspecific populations using a composite interval mapping method under four different conditions. Four of these loci located on Chr. 2/Chr. 17 neighboring markers JESPR304 or CIR305 which explained 13.1 to 45.9% of the phenotypic effect. Furthermore, JESPR304 and CIR305 were previously testified and found to be tightly linked. It is possible that these four QTLs detected under different conditions were the same resistance QTL/gene. We consider that there is the possibility of a major FW resistant gene in intraspecific populations. In the interspecific mapping populations two QTLs were detected on Chr. 9 and Chr. 12/26 which explained great phenotypic variance of 49.4 and 45.7%. As the location of QTLs for FW resistance among the intraspecific and the interspecfic populations were totally different, it is suggested that there may be different resistance mechanisms between G. bardence L. and G. hursutum L. Thus, the present research provides an opportunity to understand the genetic control of resistance to FW in Gossypium hirsutum and Gossypium bardence and to conduct MAS in breeding programs to develop FW resistant cultivars.

Studies on Cotton Breeding Resistant to Fusarium and Verticillium wilt Diseases

Both Fusarium and Verticillium wilts are important soil-borne diseases,which can not be effectively controlled by chemical fungicides.The two diseases,especially Verticillium wilt,have

Test on Wilt-Resistance of Simple Hybrides F7 and Beckross Hybrid Lines F6 B1 of <i>G. hirsutum</i>L. of Cotton to New Virulent Isolates of Fungus <i>Fusarium verticillioides</i>and <i>Verticillium dahliae</i>

The article presents the results of studies on the resistance of hybrid cotton lines to a new virulent isolate (strain) of the fungus Fusarium verticillioides upon inoculation of the host plant. Based on the studies, it was found that the complex genotypic resistance of the studied lines, when the host plants are inoculated with isolates of -100 V. dahliae Kleb fungus and 103 Fusarium verticillioides fungi, depends on the degree of resistance of the parental forms and their combination ability.

氟节胺与杀菌剂复配防治棉花枯萎病的增效药剂筛选

为筛选有效防治棉花枯萎病的氟节胺与杀菌剂组合,并明确最佳药剂配比,以棉花枯萎病致病菌尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)为研究对象,采用菌丝生长速率法测定杀菌剂的毒力,采用Wadley的增效比率法评价复配剂的增效作用,通过室内盆栽试验验证其对棉花枯萎病的防治效果。结果显示,咯菌腈、嘧菌酯、枯草芽孢杆菌和氟节胺的有效抑制中浓度(EC_(50))分别为0.219、0.725、6.013、55.971 mg·L^(-1)。氟节胺与咯菌腈在复配比为10∶1时具有增效作用;氟节胺与枯草芽孢杆菌在复配比为10∶1、3∶1、1∶2和1∶3时均具有增效作用,其中复配比为1∶2时增幅最大;氟节胺与嘧菌酯复配无增效作用。室内盆栽试验结果表明,氟节胺与枯草芽孢杆菌按1∶2复配时棉花的病情指数最低,防治效果达77.11%,显著优于其他复配组合。综上所述,当棉花发生枯萎病时可使用氟节胺与枯草芽孢杆菌按1∶2复配进行防治。以上研究结果为防治棉花枯萎病提供了技术指导。

尖镰孢5-氧脯氨酸酶基因的鉴定及功能分析

【目的】5-氧脯氨酸酶(5-oxoprolinase,OXP)是γ-谷氨酰循环中6种核心酶之一。鉴定尖镰孢(Fusariumoxysporum)5-氧脯氨酸酶基因,明确其与尖镰孢致病力的关系,为解析尖镰孢致病分子机制以及棉花枯萎病防治提供理论依据。【方法】利用生物信息学方法从尖镰孢基因组中鉴定FoOXP,分析其基因结构、编码蛋白的结构域、染色体定位及进化关系。通过基因敲除突变株和回补菌株分析FoOXP2突变后尖镰孢的表型,并检测突变株和野生型菌株对棉花幼苗的致病力差异。利用寄主诱导的基因沉默(host-inducedgenesilencing,HIGS)技术调查转化棉花的病级率及病情指数。利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测棉花中真菌生物量和转化FoOXP2干扰片段的棉花茎中FoOXP2的表达量。【结果】在尖镰孢基因组中共鉴定出两个FoOXP(FoOXP1和FoOXP2),其编码序列长度分别为4080和3921 bp,分别编码1359和1306个氨基酸,蛋白质分子量分别为14.90和14.07kDa,理论等电点分别为5.73和5.30。FoOXP1蛋白定位于线粒体,FoOXP2蛋白定位于细胞骨架。FoOXP1位于染色体JH657921,FoOXP2位于染色体JH657938,未形成基因簇,其序列相似性为52.00%。系统发育分析发现,FoOXP1和FoOXP2分属于两个亚群。与野生型菌株相比,FoOXP2敲除突变株产孢量和孢子萌发率显著降低,穿透能力丧失,对刚果红和山梨醇的耐受力有所增强,但对细胞壁胁迫(SDS和CFW)、氧化胁迫(H_(2)O_(2))和渗透胁迫(NaCl和KCl)更敏感。同时,对棉花的致病力显著下降。HIGS结果表明,接菌14和21 d后,FoOXP2基因沉默后的棉花植株发病明显减轻,其病情指数(17.3和40.2)显著低于对照(28.2和77.1),FoOXP2表达量和真菌生物量显著低于对照。【结论】FoOXP2正向调控尖镰孢的致病力,推测其在宿主-病原体互作过程中发挥重要作用。

3株内生菌对棉花枯萎病菌拮抗效果研究

[目的]探究3株棉花内生菌对棉花枯萎病菌的拮抗效果。[方法]以棉花枯萎病菌为试材,采用平板对峙法将3株内生菌菌悬液、上清液、菌挥发物分别对峙棉花枯萎病菌研究3株内生菌拮抗效果。[结果]3株内生菌菌悬液对棉花枯萎病菌的拮抗效果为O>T>DG3-1;3株内生菌上清液对棉花枯萎病菌的拮抗效果为T>O>DG3-1;3株内生菌菌挥发物对棉花枯萎病菌拮抗效果为DG3-1>T>O。并对抑制过的枯萎病菌菌丝形态进行显微观察,结果显示,菌丝出现空腔、断裂以及细胞壁部分溶解。重新培养抑制过的枯萎病菌,枯萎病菌可以正常生长,但生长较慢。[结论]3株内生菌对枯萎病菌生长有不同程度的影响。

生防菌代谢产物与化学杀菌剂对棉花枯萎病菌的抑制活性研究

目的:为更有效防治棉花枯萎病和研制新型生物农药提供技术依据,本研究探究生防菌代谢产物与化学杀菌剂对棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp.vasinfectum)的抑制活性。方法:采用对峙培养法、菌丝生长速率法测定生防菌、发酵上清液、脂肽粗提物以及化学杀菌剂对棉花枯萎病菌的抑制特性。结果:对峙培养法得出生防菌SJ06对棉花枯萎病菌的抑制率为78.24%。发酵上清液的浓度从6.25μL/mL增至100.00μL/mL对病菌的抑制率从46.90%增至80.30%,其对病菌的EC50为7.37μL/mL;脂肽粗提物的质量浓度从673.96μg/mL增至8 120.00μg/mL对病菌的抑制率从19.90%增至77.30%,对病菌的EC50为2 720.20μg/mL。棉花枯萎病菌对多菌灵、戊唑醇的敏感性较高,戊唑醇和多菌灵对病菌的EC50分别为0.34、0.49μg/mL;其次分别为腈菌唑、苯醚甲环唑和丙环唑,其对病菌的EC50分别为1.07、1.34、1.54μg/mL,而丙森锌对病菌的抑制活性较差,EC50为63.25μg/mL。结论:解淀粉芽孢杆菌发酵代谢物和戊唑醇等麦角甾醇生物合成抑制剂对棉花枯萎病菌具有较好的抑制活性。

一种新的棉花黄、枯萎病快速接种方法的研究

3种不伤根的棉花黄、枯萎病接种方法,即全生育期的田间病圃鉴定法、液体培养棉花苗期孢子悬浮液浸根法和土壤种植棉花苗期孢子悬浮液灌根法进行对比,结果表明,液体培养棉花苗期孢子悬浮液浸根法(接种浓度为107个分生孢子.mL-1)全周期只需要30d。通过这种方法,不仅可以鉴定出棉花品种对黄、枯萎病菌的抗、感病性,还可以鉴定不同黄、枯萎病菌菌株的致病力。对比不同浸根接种时间(10min、20min、30min、40min、50min、60min)对结果的影响,发现浸根接种40min可加快发病,鉴定结果和田间病圃鉴定的比较一致。

根系分泌物中糖和氨基酸对棉花枯萎菌的影响

通过对中棉、陆地棉（抗、感棉花枯萎病品种）和海岛棉根系分泌物中葡萄糖、蔗糖及不同氨基酸成分和含量的测定表明：棉花感病品种根分泌物中葡萄糖和蔗糖的含量是抗病品种的２～３倍；在所测定的６个棉花品种中共含有１２种氨基酸，其种类和含量依棉花品种不同而异。不同糖的浓度对菌落生长速度影响不大，但影响菌落的旺盛程度及色素的形成。在所测定的１２种氨基酸中，丙氨酸、天冬氨酸、组氨酸、脯氨酸和异亮氨酸对棉枯萎菌的生长略有刺激作用，精氨酸、谷氨酸、赖氨酸、丝氨酸则有抑制作用。

枯草芽孢杆菌对棉花枯、黄萎病的抑制作用研究

【目的】研究枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)生物学特性,测定枯草芽孢杆菌对棉花枯萎病菌和黄萎病菌的抑菌效果,对枯草芽孢杆菌的抑菌机理进行初步研究。【方法】菌丝生长速率法,平极对峙培养法,定期观察和显微镜法。【结果】枯草芽孢杆菌对温度和酸碱度的适应范围广,营养条件与枯黄萎病菌菌丝生长需要一致;棉花枯萎病菌培养至第7 d时,抑菌效果为88.8%,棉花黄萎病菌菌丝培养至20 d时,抑菌效果为86.5%;该菌对枯黄萎病菌具有明显的营养竞争和空间竞争作用,可以溶解致菌菌丝和导致菌丝畸形。【结论】该菌是一种适应性较强的微生物,枯草芽孢杆菌对棉花枯萎病菌和黄萎病菌具有明显抑制作用,枯草芽孢杆菌可用于新疆地区棉花枯萎病菌和黄萎病的防治。

转几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因提高棉花对枯萎病和黄萎病的抗性

枯、黄萎病是世界棉花生产中的两大重要病害。传统育种缺乏抗源,几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶是植物防御体系中的两种防卫因子,两者之间存在协同增效作用。据此构建了4个单价和2个双价基因(分别定位于细胞内或细胞外)的植物表达载体,通过花粉管通道法转化棉花,经PCR和Southern杂交检测以及1996～2000年温室及病圃多代筛选鉴定,已培育出对枯、黄萎病抗性提高的转基因棉花株系。将抗病基因导入国产抗虫棉品种GK19中,还获得了兼抗病、虫的转基因优系。

棉花对枯黄萎病的抗性鉴定及病害对产量的影响

对来自长江流域棉区的 5 0份陆地棉新品系 (品种 )进行了抗枯萎病 (Fusariumvasinfectum)或抗黄萎病 (Verticilliumalboatrum)鉴定 ,并从中选择 10个新品系为试验材料 ,对枯萎病和黄萎病各级病株所造成的籽棉产量损失进行了研究。试验结果表明 :(1)有 4个品系抗枯萎病 ,占抗枯萎病鉴定材料 (40份 )的 10 0 % ;耐病 2 7个 ,占 6 7 5 % ;感病 9个 ,占2 2 5 %。 (2 )有 1个品系抗黄萎病 ,占抗黄萎病鉴定材料 (30份 )的 3 3% ;耐病 2 6个 ,占 86 7% ;感病 3个 ,占 10 0 %。 (3)棉花枯萎病株 ,不同的发病级别与健株相比造成的籽棉减产百分率分别为 :Ⅰ级 32 0 % ;Ⅱ级 5 2 9% ;Ⅲ级 6 8 7% ;Ⅳ级83 4 %。 (4)棉花黄萎病株不同的发病级别与健株相比所造成的籽棉减产百分率为Ⅰ级 30 3% ;Ⅱ级 5 1 9% ;Ⅲ级6 8 4 % ;Ⅳ级 86 7%。

生防菌与化肥和杀菌剂混用对棉花枯萎病的防病促生作用

【目的】探索杀菌剂和化肥对生防菌防病、促生作用的影响,为综合利用生防菌防治植物病害、促进植物生长提供依据。【方法】利用平板对峙法,测定生防菌Sc11、153和Fo47对尖镰孢萎蔫专化型的皿内拮抗作用及其发酵液的抑菌作用,通过盆栽试验测定生防菌与杀菌剂、化肥结合对棉花枯萎病的防治效果及对棉株的促生作用。【结果】放线菌Sc11和153的发酵液对尖镰孢萎蔫专化型皿内抑制作用显著,抑制率分别为67.5%和55.0%;盆栽试验结果表明,生防菌与杀菌剂、化肥结合对棉花枯萎病的防效高于单因素处理,菌株Sc11和菌株Fo47分别与多菌灵溶液结合对棉花枯萎病的防治效果最佳,抑制率为64.99%和57.10%。【结论】杀菌剂、化肥与生防菌结合提高了生防菌的防病促生效果,体现了生防菌与杀菌剂、化肥结合应用防治植物病害的优越性,为植物病害有效防治提供新的解决方案。

棉花枯萎病菌生理小种的分子指纹分析

以我国棉花枯萎菌３个生理小种的２６个代表菌株及国外３ 个不同生理小种菌株进行随机扩增多态性ＤＮＡ（ＲＡＰＤ）分析，共产生了１４０个ＲＡＰＤ分子标记，其中８７８％ 具有多态性。通过聚类分析将供试菌株划分为６个ＲＡＰＤ组，确定了不同小种间的亲缘关系，为确立我国棉花枯萎菌生理小种在国际上的分类地位提供了可靠的分子证据。

棉花抗枯、黄萎病育种技术研究

目的研究棉花抗枯、黄萎病育种技术,选育棉花抗枯、黄萎病的多抗性新品种。方法试验采用致病力强的菌种,培养备制成棉枯萎病棉籽粉载菌体和棉黄萎病孢子悬浮液,研究不同菌量、不同接菌方法、致病温度因素、病圃接菌选择及多抗病性育种选择技术指标。结果播前土壤接棉枯萎病菌棉籽粉载菌体,棉苗2片真叶时,伤根接黄萎病菌孢子悬浮液,盖膜保温诱导发病,淘汰感病群体及感病个体。大田病圃是在重病地接种发病棉杆,移栽时再用棉黄萎病菌孢子悬浮液沾根,发病高峰淘汰棉枯、黄萎病感病群体及感病个体,结合丰产、优质性状的遗传选择,培育出抗病棉花品种。结论该项技术是在研究棉花苗期诱导抗性和大田病圃筛选相结合构建的新方法。

枯萎病对棉花产量和纤维品质的影响

对2002年长江流域棉花区试的10个新品种进行了抗枯萎病(Fusariumwilt)鉴定,并从每个品种中各选择30个单株,分株计产,按株取样检验其纤维品质。分析棉株不同的枯萎病级别对棉花产量和品质的影响。结果表明:(1)有2个品种抗枯萎病;6个耐病;2个感病。(2)枯萎病株的皮棉产量比健株减产的百分率分别为:Ⅰ级26.48%,Ⅱ级45.50%,Ⅲ级54.57%,Ⅳ级77.76%,减产极显著。(3)病株纤维的长度、整齐度、比强度和伸长率也均显著或极显著低于健株。棉株枯萎病级别与纤维长度呈极显著负相关,与比强度和麦克隆值呈显著负相关。

中国棉花抗枯、黄萎病育种50年

综述了我国棉花抗枯、黄萎病育种研究进展 ,内容包括 5 0年来取得的成就、经验 ,存在的问题及对策 ,是对我国棉花抗病育种工作较为全面的总结。

中国抗枯、黄萎病陆地棉材料分子水平的遗传差异评价

采用SSR和AFLP分子标记技术,对中国不同年代培育的54个抗枯、黄萎病陆地棉品种(系)分子水平的遗传差异进行了研究。22对SSR引物和20个AFLP引物组合共扩增出446个多态性标记,每个品种平均8.26个。采用SPSS11.5软件计算欧氏距离,中国抗病品种间欧氏距离分布在5.568～11.790之间,平均值为8.906;单一品种欧氏距离平均值为8.530～10.011,高于欧氏距离总平均值的品种共10个,占品种总数的18.52%;85.55%的品种欧氏距离值分布于7.000～10.000之间,表明中国供试抗病品种群体的遗传基础较为狭窄。作为比较对照的4个国外品种间欧氏距离变化在9.055～10.724之间。国内品种与国外品种之间的欧氏距离介于6.481～12.490,82.02%的品种欧氏距离值分布于8.000～11.000之间,表明国外品种与国内品种之间遗传差异较大。基于SSR和AFLP整合数据的聚类分析,58个品种被划分为5个SAG(SSR&AFLP-basedgroups)分子类群,SAG的划分与品种系谱来源有较强的相关性。

我国棉花抗枯、黄萎病骨干品种(系)基于AFLP的遗传多样性

利用AFLP分子标记技术,对我国20世纪50年代开展抗枯、黄萎病育种以来培育的105份骨干品种(系)的遗传多样性进行了研究。结果表明,筛选的20个AFLP引物组合在该品种群体中扩增了1498个AFLP标记,其中多态性标记232个,占总标记数的15.5%。单一引物组合扩增的DNA标记数变化在49111之间,平均每个引物组合扩增的总标记和多态性标记分别为74.9和11.6。在该抗病品种群体中,有46个品种(系)具有特异标记,占品种总数的43.81%,其中引物组合E41/M50可使10个品种产生特异标记。品种(系)之间的成对欧氏距离总平均值为4.353,变幅为1.7326.708,单一品种欧氏距离平均值变幅为3.5315.705,高于总平均值的品种数不足50%,表明该陆地棉抗病品种群体的遗传多样性较低。基于AFLPs多态性数据的聚类分析,105个品种(系)被划分为5个陆地棉品种类群(Uplandcottongroups,UCGs),每个UCG包含的品种数目不同。