小麦黄矮病品种(系)抗性鉴定及传毒蚜虫对寄主选择行为的研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:june_jt
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小麦黄矮病(Wheat yellow dwarf)是我国小麦生产上的重要病毒病害,过去60年间该病害在我国西北干旱地区流行超过10余次,冬春小麦减产严重,造成了严重的经济损失。小麦黄矮病由蚜虫专化性传播的大麦黄矮病毒(barley yellow dwarf viruses,BYDVs)侵染引起,而田间小麦被BYDVs侵染后则叶片呈现倒V字形黄化,植株矮化,分蘖减少等症状,与此同时降低了小麦的产量品质。BYDV-GAV是近几年我国最流行的病毒,给我国的小麦生产带来了重大威胁。随着新品种的推广种植,其是否是黄矮病的抗性品种,并没有人报道。因此鉴定筛选,并推广种植对小麦黄矮病具有抗性的品种能够有效防治小麦黄矮病的发生和危害。当寄主植物感染病毒后,会影响寄主挥发物释放水平,激活一些代谢途径以及一系列复杂的防御反应,通过调节防御信号转导路径以及合成某些防御化合物从而使自身获益。与此同时病毒侵染寄主会影响介体的寄主选择行为,在一定程度上影响到介体昆虫对病毒的传播。然而,BYDV-GAV与麦二叉蚜(Schizaphis graminum)、小麦三者的互作;病毒在侵染过程中,病毒如何通过影响小麦挥发性物质的含量产生对麦二叉蚜的影响,目前并不清楚。通过对这三者互作关系的深入探索,有助于提出对小麦黄矮病有效防控的新思路和新途径,对防治虫媒病毒病也具有重要意义。因此本试验从鉴定小麦品种对黄矮病抗性鉴定及介体对寄主选择行为影响,取得的主要研究结果如下:(1)采用堆测法鉴定148个小麦品种对黄矮病的抗性,结果表明:品种间黄矮病的抗性存在差异,共鉴定出对黄矮病有抗性的品种20种:百农589、盈满208、天麦116等,占比13.51%;高感品种36种:瑞华520、瑞华523、瑞华518等,占比24.32%,其他品种均为感病品种。BYDVs侵染小麦后,小麦株高、穗长、旗叶长、千粒重、籽粒蛋白质组分、叶绿素含量降低;SOD、POD、CAT酶活性含量升高。(2)分析了带毒麦二叉蚜和无毒蚜对健康小麦和感染GAV小麦的选择行为。将带毒蚜放入两组选择装置中试验,结果表明带毒蚜对感染GAV小麦的选择率为25.17%和29.17%,对健康小麦的选择率为55.67%和49.83%,说明带毒蚜更偏好在健康小麦上取食,健康小麦对带毒麦二叉蚜有寄主选择性(p=0.0186)。将无毒蚜放入两组选择装置中试验,结果表明无毒蚜对感染GAV小麦的选择率为31%和26.33%,对健康小麦的选择率为37.67%和38.33%,无毒蚜经独立性t检验(P=0.0583),发现无毒蚜对小麦是否感染病毒选择性不明显。(3)收集感染GAV的小麦、无毒蚜取食的小麦、健康小麦的挥发物,利用GCMS技术鉴定分析。结果表明,三种状态下均释放萜烯、烷烃和绿叶挥发物等三大类化合物,其中绿叶挥发物的相对含量最高。在感染GAV的小麦植株中,共检测出48种挥发物;在无毒蚜取食的小麦植株中共检测到42种挥发物;在健康小麦中共检测到39种挥发物。说明了被GAV感染的小麦叶片中释放的挥发物种类最多,在健康小麦植株中绿叶挥发物的相对含量最高。利用荧光定量PCR技术,分析了绿叶挥发物代谢通路上关键基因的表达水平,发现病毒侵染降低了脂氧合酶(LOX)、氢过氧化物裂解酶(HPL)、丙二烯氧化物合酶(AOS)基因的相对表达水平,与GC-MS分析结果一致。(4)利用带毒蚜对3种不同绿叶挥发物的选择行为进行实验验证。将E-2-己烯醛(E-2-Hexenal)梯度稀释后,喷施于接种GAV的小麦上,统计蚜虫对不同处理小麦的选择头数,分析单体挥发物对蚜虫选择的影响。实验结果表明未喷施己烯醛(Hexenal)时,带毒蚜倾向于取食健康小麦,选择率为56.67%。当己烯醛稀释浓度较低时,健康小麦更加吸引带毒蚜;当己烯醛喷施浓度逐渐升高时,带毒小麦对蚜虫的吸引力逐渐增加,接近健康小麦的吸引力。同样,用E-2-己烯醇(E-2-Hexenol)梯度稀释喷施的小麦,蚜虫的选择行也出现类似的现象。同样,将乙酸叶醇酯(Hexenyl acetate)梯度稀释后喷施于接种GAV的小麦,结果发现随着稀释浓度的升高,没有影响到带毒蚜对带毒小麦的吸引力,带毒蚜依然更偏好取食健康小麦。综上所述,筛选出来不同抗性的品种为利用小麦黄矮抗性资源,加快了抗病品种的选育进程。分析了带毒麦二叉蚜和无毒蚜对健康小麦和感染GAV小麦的选择行为。收集感染GAV的小麦、无毒蚜取食的小麦、健康小麦的挥发物,发现三种状态下均释放萜烯、烷烃和绿叶挥发物等三大类化合物,BYDV-GAV侵染小麦增加了寄主挥发物的释放,有化合物种类能够影响蚜虫选择行为。这些结果为小麦黄矮病有效防控提供了新思路和新途径,对防治虫媒病毒病也具有重要意义。
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