【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）白菜對小菜蛾抗性的評價方法及抗蟲機理研究蔬菜學(xué)碩士論文

密級： 論文編號： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 學(xué)位論文 白菜對小菜蛾抗性的評價方法 及抗蟲機理研究 on .） on .） I 摘 要 在我國，小菜蛾 (蔬菜作物的為害呈明顯上升趨勢，尤其是對十字花科蔬菜。小菜蛾對化學(xué)和生物農(nóng)藥的抗藥性的產(chǎn)生，使得傳統(tǒng)的防治方法遭遇挑戰(zhàn)。所以，在抗蟲種質(zhì)資源評價和研究基礎(chǔ)上的抗蟲品種的選育顯得尤為重要。本論文以 8 份對小菜蛾具有不同抗性水平的白菜自交系為試驗材料，對白菜的抗蟲性鑒定方法、抗蟲的形態(tài)和生理生化機理以及對小菜蛾抗性的遺傳規(guī)律進(jìn)行了研究，結(jié)果如下： 1、通過對 8 份白菜材料抗蟲性的網(wǎng)室鑒定和離體鑒定，發(fā) 現(xiàn)從排趨性和抗生性的角度鑒定的結(jié)果基本一 致，材料間抗蟲性均表現(xiàn)極顯著差異，兩 種方法的相關(guān)系數(shù)為 達(dá)到極顯著水平。 在網(wǎng)室鑒定和離體鑒定中， 599表現(xiàn)高抗， 519現(xiàn)中抗，而 114 116表現(xiàn)高感，僅有少數(shù)材料的抗性在兩種方法中的表現(xiàn)稍 有 差異。 離體鑒定較網(wǎng)室鑒定速度快，不受環(huán)境條件限制，可以詳細(xì)的觀察材料對小菜蛾幼蟲的生長發(fā)育的影響。 2、 通過對 4 份材料（ 2 份高抗， 2 份高感）不同生育期抗蟲性的離體鑒定，得知不同生育期的白菜植株 對小菜蛾抗性 的 變化不大。 各 材料 的 抗性在不同 生育期 均 較為穩(wěn)定。 3、通過對 8 份白菜材料的葉片表面特征進(jìn)行電鏡掃描觀察，發(fā)現(xiàn)白菜葉下表皮的氣孔密度與抗蟲 性強弱 呈顯著的負(fù)相關(guān) 。高抗的材料葉表面氣孔密度較感蟲材料少，差異達(dá)極顯著水平；抗蟲的白菜材料其上表皮和下表皮氣孔周圍均散布有較多的蠟質(zhì)，而感蟲材料上表皮和氣孔周圍基本無蠟質(zhì)存在 。 對 8 份白菜材料的總硫代葡萄糖苷進(jìn)行了測定，結(jié)果表明，抗性不同的白菜材料所含的硫代葡萄糖苷含量有顯著差異，高抗材料含量較少，感蟲材料含量普遍較高。通過對 8份材料多胺含量的分析，發(fā)現(xiàn) 白菜的抗蟲性強弱與腐胺含量呈正相關(guān) ，抗蟲材料腐胺含 量高，感蟲材料腐胺含量偏低，而多胺的其他兩個成分亞精胺和精胺的含量與抗蟲性之間并沒有表現(xiàn)規(guī)律性變化。 4、以 8 份白菜自交系為試材，利用完全雙列雜交配制雜交組合，采用 世代聯(lián)合分析方法 對白菜抗蟲性的配合力、基因效應(yīng)及遺傳模型進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，當(dāng)雙親均抗蟲時，其后代仍為抗蟲，而且后代的抗性有可能超出親本；當(dāng)雙親均為感蟲時，其后代仍表現(xiàn)感蟲；當(dāng)雙親抗性不同時，其后代抗性介于雙親之間，但偏向感蟲親本，感蟲對抗蟲表現(xiàn)為顯性或部分顯性。白菜組合間對小菜蛾抗性的差異達(dá)到極顯著水平 。 白菜對小菜蛾抗性的一般配合力和特殊配合力都達(dá)到了差異極顯著水平。通過對白菜不同材料抗蟲性的一般配合力和特殊配合力的效應(yīng)值估算及其比較，發(fā)現(xiàn)兩個具有較高負(fù)值的一般配合力的親本相配獲得 性狀值可能低，即抗蟲性可能高。 因此，在白菜抗小菜蛾的育種中，我們可以首先通過一般配合力的選擇獲得一系列優(yōu)良親本，然后通過特殊配合力的選擇獲得最佳抗性的 合。 白菜對小菜蛾的抗性遺傳符合“加性顯性”遺傳模型。遺傳效應(yīng)中存在加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)，但以 加性效應(yīng)為主?？瓜x性的狹義遺傳力為 廣義遺傳率為 說明在白菜對小菜蛾的遺傳中以加性效應(yīng)為主。由于狹義遺傳力比較高，針對該性狀育種時，可以在早期世代進(jìn)行選擇。 六世代聯(lián)合分析方法進(jìn)一步驗證了上述結(jié)果，而且發(fā)現(xiàn)白菜對小菜蛾抗性遺傳效應(yīng)的最適遺 模型為一對加性 加性顯性多基因模型（ 型），在 體中主基因遺傳率分別是 微效多基因的遺傳率為 0、 主基因的加性作用大于顯性作用。因此，在進(jìn)行白菜抗小菜蛾育種時，應(yīng)充分利用 主基因選擇為主 ，但考慮到抗性的持久性，也不應(yīng)忽視多基因的加性效應(yīng)。 關(guān)鍵詞 ： 白菜（ .），抗小菜蛾（ 鑒定方法，葉表特征，總硫代葡萄糖苷含量，多胺含量，遺傳分析 n is of of to . it of it be to to as in of of .) to as in of no of at to in 59951911416In of to to in in be to of s in of at in on of at to no By of it to of on in in By it be of of no to I on in by I, of us be of be be IV to by to of CA CA CA of or CA 1 be on CA CA in on of to a on it of in of of of F2 of %, of it to of 2. it be in to .), to V 目 錄 第一章 文獻(xiàn)綜述 . 1 蟲性的鑒定和抗蟲資源的篩選 . 1 蟲鑒定內(nèi)容 . 1 蟲鑒定方法 . 2 蟲的形態(tài)和生理生化機制 . 3 趨性 . 3 生性 . 5 害性 . 6 蟲遺傳機制 . 6 蟲新品種選育 . 7 規(guī)育種 . 7 因工程 . 8 研究的目的和意義 . 9 第二章 白菜抗小菜蛾鑒定方法研究 . 10 料與方法 . 10 試材料 . 10 驗方法 . 10 果分析 . 12 同白菜材料網(wǎng)室鑒定 . 12 同白菜材料離體鑒定 . 13 種鑒定方法的比較 . 15 論 . 15 菜抗小菜 蛾網(wǎng)室鑒定和離體鑒定的差異 . 15 同鑒定方法在種質(zhì)資源和育種材料抗蟲性評價中的應(yīng)用 . 15 第三章 不同生育期白菜種質(zhì)抗蟲性比較 . 17 料與方法 . 17 試材料 . 17 驗方法 . 18 果與分析 . 18 3 3 討論 . 21 第四章 不同抗蟲性白菜種質(zhì)葉表特征的電鏡觀察和體內(nèi)揮發(fā)物分析 . 22 料與方法 . 22 驗材料 . 22 驗方法 . 22 果與分析 . 24 同抗性白菜材料電鏡掃描葉表面特征的比較 . 24 4 2 2 不同抗蟲性白菜種質(zhì)總硫代葡萄糖苷的含量的比較 . 27 不同抗蟲性白菜種質(zhì)多胺的含量的比較 . 28 論 . 30 菜葉表面特征與抗蟲性的關(guān)系 . 30 物揮發(fā)性物質(zhì)與抗蟲性的關(guān)系 . 30 胺與抗蟲性的關(guān)系 . 31 第五章 白菜對小菜蛾抗性的遺傳效應(yīng)分析 . 32 料與方法 . 32 用雙列雜交法研究白菜對小菜蛾抗性的遺傳規(guī)律 . 32 用 世代聯(lián)合分析法研究白菜對小菜蛾抗性的遺傳規(guī)律 . 36 果與分析 . 36 全雙列雜交法的結(jié)果與分析 . 36 個世代聯(lián)合分析的結(jié)果與分析 . 47 論 . 52 第六章 全文結(jié)論 . 53 參考文獻(xiàn) . 54 致謝 . 58 作者簡歷 . 60 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 白菜類作物 包括 結(jié)球大白菜、小白菜、 菜薹 、 薹 菜、 白菜型油菜 等 ， 均 屬于十字花科蕓薹屬蕓薹種 (.)。 它們 原產(chǎn)中國，已有數(shù)千年的栽培歷史 。目前 ，白菜類作物在我國的栽培分布廣泛 （張振賢 等 ， 2003） 。其中，大白菜的栽培區(qū)主要分布在 山東、河北、河南、廣西等地 ， 小白菜 在中國栽培十 分普遍，各地均有栽培，但其主要產(chǎn)區(qū)為 廣東、浙江、廣西 。據(jù)調(diào)查，南方小白菜的年產(chǎn)量占各地蔬菜年總產(chǎn)量的 30 40，占秋、冬、春蔬菜復(fù)種面積的40 60，在蔬菜周年供應(yīng)上具有重要的地位。隨著消費習(xí)慣的多樣化，北方地區(qū)小白菜成為保護(hù)地春早熟栽培和越冬栽培的主要蔬菜之一，在蔬菜保護(hù)地栽培中具有重要的地位。 菜薹 是華南 和華中地區(qū) 的特產(chǎn)蔬菜之一。 菜薹 中的菜心在 廣東、廣西栽培歷史悠久， 菜心 品種資源豐富，一年四季均可栽培， 因而菜心 在蔬菜生產(chǎn)上占有重要地位。近年中國不少大、中城市郊區(qū)引種推廣，還有大量銷往香港、澳門特區(qū) 以及東南亞的新加坡等地；是優(yōu)質(zhì)創(chuàng)匯蔬菜之一 （張振賢等，2003） 。 紫菜 薹 則在湖北、湖南、四川等地廣泛種植。 白菜類蔬菜 是 我國城鄉(xiāng)居民膳食結(jié)構(gòu)中的主要蔬菜之一。 2005 年全國 大 白菜 和小白菜 播種面積達(dá) 產(chǎn)量 t（中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料， 2006） 。 小菜蛾屬鱗翅目 (菜蛾科 (學(xué)名為 最早發(fā)源于地中海地區(qū)（ 1954），經(jīng)各種途徑傳播， 現(xiàn) 已廣泛分布于世界各地 ，成為十字花科 作物的主要害 蟲。 小菜蛾 在我國各省均有分布，以南方發(fā)生較多，但北方也呈加重趨勢（陳之浩等， 2000）。尤其是隨著十字花科作物種植面積不斷擴大和復(fù)種指數(shù)的提高，小菜蛾的危害日益嚴(yán)重。 小菜蛾為寡食性害蟲，一般僅取食十字花科 作物 （吳青君等， 2001）， 它使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量大大降低，嚴(yán)重 時， 可造成減產(chǎn) 90甚至絕收（ ， 1990）。 目前對于小菜蛾的防治，主要以化學(xué)防治為主，長期化防不僅對環(huán)境造成污染，也使得小菜蛾的抗藥性不斷增強（ 陳之浩等， 2000） 。所以， 挖掘 利用抗蟲種質(zhì)資源 、 選育抗蟲新品種越來越重要。 上世紀(jì) 20 世紀(jì)初，人類開始研究和利用植物的抗蟲性。 70 年代以后，隨著生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)及其他新興學(xué)科的滲入和推動，植物抗蟲的研究和利用在深度和廣度上有了很大的飛躍。近 20 年來，在抗蟲資源的篩選、鑒定， 抗蟲生理生化機理和抗蟲遺傳機制， 抗蟲新品種選育 等 方面開展了大量工作，取得了較大進(jìn)展。 蟲 性的鑒定和抗蟲 資源的篩選 蟲鑒定內(nèi)容 植物種質(zhì)資源 抗蟲性鑒定是對植物種質(zhì)資源抵御害蟲能力的測試與評價 ,是研究抗蟲性的基礎(chǔ)，是獲得抗性 品種 的第一步。 抗蟲鑒定內(nèi)容包括有以下四個方面： 1、 植物 受損情況 種質(zhì) 植株 受到害蟲危害后 ， 損傷程度越輕表明抗蟲性能越強。很多害蟲主要危害葉片 ， 因此葉片受損程度是許多 植物 抗蟲性鑒定的主要內(nèi)容 。 衡量葉片受損程度的指標(biāo)有 ： 葉片被害率、百葉潛道數(shù)、單位葉面積取食痕（鄧望喜等， 2001）、葉片感蟲指數(shù)（楊峰山中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 2 等， 2004）、卷葉株率（黃惠英等， 1992）、葉面取食量（ 2001； 1996）等 ， 此外 ， 檢測 幼苗傷亡、 產(chǎn)量損失（ 1996； 1979； 984）、果實受損情況（ 1999）也是 植物 抗蟲性鑒定的重要內(nèi)容。 1971） 以葉片損失率為指標(biāo) ， 鑒定大豆品種對墨西哥豆甲的抗性水平 ， 由此獲得了引自日本的 P 份抗性資源 。 2、害蟲生長發(fā)育變化情況 在一定 的 控制條件下 ， 調(diào)查被害植 物個體 或群體上的著卵量、蟲口密度、發(fā)育速度、蟲體大小、存活率等情況 ， 是抗蟲性鑒定的重要內(nèi)容。黃惠英（ 1999）在研究豇豆不同品種對豇豆莢螟的抗性時 ， 以花朵和豆莢幼蟲數(shù)為檢測項目 ； 侯有明等（ 1995）研究發(fā)現(xiàn) ， 蚜累 積存活率、平均發(fā)育歷期等指標(biāo)可以反映一個油菜品種的抗蚜性 ； （ 2001）鑒定馬鈴薯對科羅拉多甲蟲抗性時 ， 把檢測一齡幼蟲死亡率作為重要內(nèi)容之一 ； 許多轉(zhuǎn)基因蔬菜抗蟲性鑒定也把害蟲死亡率作為重要內(nèi)容（余建明等 ， 2001； 鐘仲賢等 ， 2000） ； （ 1996）在調(diào)查辣椒對蚜蟲的抗性時發(fā)現(xiàn) ， 易感型牛角椒的平均單株蟲口數(shù)大大超過抗性牛角椒 ， 差異極顯著。 3、 植物 相關(guān)形態(tài)或生理 生化 特性 通過某些 特殊 的 形態(tài)或生理 生化 特性 ， 可以判斷 植物的抗蟲性能。花椰菜中光葉型品種對菜粉蝶和甘藍(lán)尺蠖有明顯 抗性（ 1975） ； 辣椒中葉片上具有短柔毛的類型可以抗蚜蟲（ 1996） ； 多酚氧化酶活性很高的馬鈴薯類型高抗桃蚜（ 1983）。 4、分子檢測 轉(zhuǎn)基因抗蟲材料的鑒定可以通過 林等， 1999、 宏筠等，1997）等基因的活性表達(dá)進(jìn)行檢測 , 也可以通過 子雜交技術(shù)進(jìn)行檢測（方宏筠等，1997； 2001）。 蟲 鑒定方法 間自然鑒定法 在蟲 口密度較大的地區(qū)或年份 , 依靠田間自然發(fā)生的害蟲群體鑒定不同種質(zhì)材料的抗性程度。很多抗蟲材料都是利用此方法鑒定 和篩選出來 的 （鄧望 喜 ， 2001；1983； 1990） 。 間接種鑒定法，在蟲口發(fā)生較少的地區(qū)或年份 , 人為在田間補充接種一定量蟲源 , 增加害蟲對作物的危害壓力 , 強化種質(zhì)材料間的抗蟲性差異 (1996；韓文智等， 1991；黃惠英等， 1992)。 室鑒定法 在田間建造的網(wǎng)室內(nèi)種植被鑒定的種質(zhì)材料 , 并接種一定數(shù)量的害蟲 , 使這些害蟲在控制范圍內(nèi)危害 種質(zhì) 材料 , 以鑒定材料的抗蟲性 (2001； 1990)。 王海平 等（ 2005）將羽化歷期基本一致的小菜蛾成蟲放入網(wǎng)室，對國家蔬菜種質(zhì)資源中期庫的 90份材料進(jìn)行 了 抗小菜蛾鑒定。 體鑒定法 離體葉片放置于 培養(yǎng)皿 中，并將害蟲接到離體葉片上，通過調(diào)查害蟲的取食狀況、生長發(fā)育等，根據(jù)害蟲對寄主植物的適應(yīng)性反應(yīng)進(jìn)行抗蟲評價。 離體鑒定法是一種簡便、快速的檢測方法，是抗蟲機理研究的必要手段 （雷朝亮等， 1996） 。 1971）首次采用離體接 蟲的方法進(jìn)行了楊樹對楊平翅棉蚜的抗性鑒定。雷朝亮等（ 1996）應(yīng)用離體葉片法從排趨性和抗生性角度鑒定棉花種質(zhì)抗螨性。王忠華等 （ 2000） 利用離體葉片快速鑒定方法通過調(diào)查食葉中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 3 面積和幼蟲死亡率兩項指標(biāo)研究了粳稻 “克螟稻”與秈 、 粳稻雜交后代對二化螟(的抗性。 同時，離體鑒定法可以詳細(xì)觀測到植物對取食害蟲的生長、發(fā)育和繁殖是否產(chǎn)生不利影響，以及它們的生活力和發(fā)育速度，包括體形、體重、代謝過程是否受到抑制。離體鑒定速度快，周期短，一般一周就可以完成全部鑒定過程，在 實驗室就可以完成。而且還可以進(jìn)行全生育期鑒定，從出苗之后可在其生長發(fā)育的不同階段取葉接蟲鑒定，從而可以分析出不同品種在苗期到成株的抗性變化。 接鑒定法 根據(jù)供試材料與抗蟲性顯著相關(guān)的 某些 性狀表現(xiàn)來間接估測抗蟲性能的強弱程度 , 如馬鈴薯腺毛中多酚氧化酶活性高的品種 , 抗桃蚜能力強 （ 1983） 。在轉(zhuǎn)基因抗蟲甘藍(lán)中 , 因為 因連鎖 , 所以可通過檢測幼苗 對含量來間接鑒定該種質(zhì)的抗蟲性能 （ 方宏筠等 ,1997； 余建明等， 2001） 。間接鑒定法需要有大量 的抗蟲相關(guān)性試驗作為基礎(chǔ)。 蟲的 形態(tài)和 生理生化機制 關(guān)于植物抗蟲機制方面的研究目前國內(nèi)外已經(jīng)有很多報道，抗蟲機制較為復(fù)雜，其復(fù)雜性表現(xiàn)在同種植物的不同品種對同種害蟲 的 抗性機制可能不同，同一品種對同種害蟲的抗性機制不會僅限于一類。根據(jù)現(xiàn)今研究結(jié)果 ， 抗蟲機制大體可分為以下幾個類型： 趨性 排趨性 是指由于抗蟲植物具備一定的 形態(tài)特征和生理生化 特性 ， 使害蟲對其無偏嗜性 ,不喜歡趨向該種植物上取食、產(chǎn)卵或棲居 ， ,因此能避免或減輕蟲害。排趨性主要因植株的顏色、形狀、體表毛狀物、表面蠟質(zhì)、組織 厚度、物候特性以及植物揮發(fā)性次生物質(zhì)等因子不適宜其寄生而表現(xiàn)出抗蟲性。 態(tài)特性 。 1963）報道，豌豆蚜趨向黃綠色豌豆而不喜歡綠色。 1976）認(rèn)為，抱子甘藍(lán) 品種的紅色葉片對菜粉蝶的引誘力比綠色葉片小，較能抗菜粉蝶的侵害 。 林舉儒等 (1983)通過人工接蟲的方法，對 71個十字花科蔬菜品種和品系對小菜蛾的產(chǎn)卵選擇性、抗生性進(jìn)行了實驗室、溫室和田間測定，在溫室試驗中，初步明確了小菜蛾成蟲喜歡選擇葉色深綠的品種產(chǎn)卵，著卵量和被害程度成正相關(guān)。 近年來發(fā)現(xiàn)，葉 表蠟層中的化學(xué)物質(zhì)作為信息物質(zhì)與植食性昆蟲的取食、產(chǎn)卵等行為有著十分微妙的關(guān)系。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些蠟質(zhì)組分是昆蟲的誘食劑或抑食劑，一些蠟質(zhì)組分則能誘使或阻遏昆蟲在其潛在的寄主葉表面產(chǎn)卵（馬文儒， 1993）。 1991） 研究不同甘藍(lán)葉表提取物對初孵小菜蛾行為的影響時，發(fā)現(xiàn)初孵小菜蛾在抗蟲光葉甘藍(lán) 比在緊湊型普通蠟葉甘藍(lán) 葉片上移動更快速、爬行時間更長、參與搜尋行為較頻繁；初孵幼蟲在敏感甘藍(lán)上取食選擇時間較長，且比光葉甘藍(lán)差異顯著，而咬食和吐絲時間也較長但差異不顯 著。用己烷和二氯甲烷提取兩種甘藍(lán)的葉表蠟層物質(zhì)，初孵幼蟲對兩種物質(zhì)的趨性亦呈現(xiàn)相同差異趨勢，因而葉表蠟層物質(zhì)與小菜蛾選擇性有相關(guān)性。兩種甘藍(lán)的葉表提取物的化學(xué)組分差異顯著，光葉甘藍(lán)中含有三萜類物質(zhì) 8通蠟葉甘藍(lán)沒有這類物質(zhì)。蠟質(zhì)組分的差異可能 影響 著光葉甘藍(lán)的抗蟲性。 1998）將 香樹素加入感蟲品種中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 4 蠟質(zhì)組分中，發(fā)現(xiàn)減少了取食幼蟲數(shù)量、減少了取食時間和增加了爬行時間，進(jìn)一步驗證了光葉中的特殊蠟質(zhì)成分影響昆蟲的寄主選擇。 2002） 研究了小菜蛾在光葉型和蠟質(zhì)型兩種油菜品系上的產(chǎn)卵選擇性和幼蟲抗生性，發(fā)現(xiàn)在光葉品系上產(chǎn)卵較蠟質(zhì)葉片多但差異不顯著，一齡幼蟲在蠟質(zhì)葉上存活率較在光葉品系上的高，且差異顯著。在葉片飼養(yǎng)試驗中，光葉品系上四齡幼蟲重量較蠟