高粱丝黑穗病群体生理指标测定与抗病基因分子标记分析

摘要

高粱属禾本科，是世界第五大粮食作物，具有耐干旱，耐高温等特性。丝黑穗病的存在和发生，严重影响了高粱的质量和产量。本实验对高粱抗、感丝黑穗病品种进行相关生理指标的分析，并且采用RAPD和SSR两种分子标记方法对高粱抗丝黑穗病基因进行分析，筛选与抗丝黑穗病基因相关的分子标记。并将生理指标鉴定方法与分子标记筛选方法相结合，为抗性品种的鉴定和抗性品种的选育奠定基础。主要研究结果如下：
　　1.测定了高粱抗、感丝黑穗病品种的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性及丙二醛含量（MDA）在苗期、拔节期、抽穗期和成熟期四个时期的变化。结果表明：在高粱的各个生长时期，经实验测定的SOD、POD、CAT活性都表现为抗病群体高于感病群体，说明抗病群体的抗性较强。SOD活性在抽穗期最高，表明在这个时期SOD清除超氧根离子的能力较强。而POD、CAT活性分别在抽穗期和拔节期表现活性较高，表明植物体在这两个时期清除过氧化氢的能力较强。MDA含量在苗期最低，表明植物体在苗期受损害程度最轻，膜脂过氧化程度较弱。
　　2.本实验选取70对SSR引物，对高粱丝黑穗病抗病恢复系感病恢复系矮四及抗病群体和感病群体进行SSR-PCR扩增实验，虽然扩增结果在琼脂糖凝胶电泳检测时出现了条带，但是在后续的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测并没有发现多态性条带，所以没有找到与抗丝黑穗病基因连锁的SSR分子标记。
　　3.本实验选取了100对RAPD分子标记引物对高粱丝黑穗病抗病恢复系2381R，感病恢复系矮四及抗病群体和感病群体进行RAPD-PCR扩增实验，结果显示100对引物中有88对引物扩增出了条带，扩增率达到了88％。经过共分离分析得出S405与抗丝黑穗病基因的重组率为11.7%。将S405扩增的多态性条带进行回收、克隆和测序，结果表明长度为320bp，根据测序得到的序列进行SCAR引物的设计，将RAPD分子标记转化为SCAR分子标记，结果显示其连锁性与RAPD分子标记一致。这可以说明SCAR分子标记转化成功。

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主要符号表

第一章 文献综述

1.1 高粱的概况

1.1.1 高粱生产的意义

1.1.2 高粱的用途

1.1.3 高粱主要病害

1.1.4 高粱的发展前景

1.2 抗氧化酶类、丙二醛

1.2.1 抗氧化系统

1.2.2 抗氧化酶类

1.2.3 丙二醛（MDA）

1.3 自由基和活性氧

1.3.1 自由基

1.3.2 活性氧

1.4 分子标记

1.4.1 分子标记特点

1.4.2 分子标记种类

1.4.3 分子标记在高粱抗丝黑穗病基因研究中的应用

第二章 高粱丝黑穗病群体各生长时期生理指标测定

2.1 材料与方法

2.1.1 实验材料

2.2 实验试剂及器材

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 高粱叶片酶液的提取过程

2.3.2 高粱叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定

2.3.3 高粱叶片过氧化物酶（POD）活性的测定

2.3.4 高粱叶片过氧化氢酶（CAT）活性的测定

2.3.5 高粱叶片丙二醛（MDA）含量的测定

2.4 结果与分析

2.4.1 高粱抗、感丝黑穗病群体超氧化物歧化酶（SOD）活性的分析

2.4.2 高粱抗、感丝黑穗病群体过氧化物酶（POD）活性的分析

2.4.3 高粱抗、感丝黑穗病群体过氧化氢酶（CAT）活性的分析

2.4.4 高粱抗、感丝黑穗病群体丙二醛（MDA）含量的分析

2.5 小结

2.5.1 高粱抗、感丝黑穗病群体抗氧化酶活性的分析

2.5.2 高粱抗、感丝黑穗病群体丙二醛含量的分析

第三章 高粱抗丝黑穗病基因的SSR分析

3.1 实验材料

3.1.1 实验植物试材

3.1.2 实验试剂及引物

3.1.3 实验仪器

3.2 实验方法

3.2.1 DNA提取及检测

3.2.2 SSR-PCR扩增反应体系及反应条件

3.2.3 琼脂糖凝胶电泳检测

3.2.4 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析SSR-PCR扩增产物

3.3 结果与分析

3.3.1 DNA提取纯度分析

3.3.2 高粱抗丝黑穗病基因的SSR分析

3.4 小结

3.4.1 DNA提取

3.4.2 高粱抗丝黑穗病基因的SSR分析

第四章 高粱抗丝黑穗病基因的RAPD分析

4.1 实验材料

4.1.1 植物试材

4.1.2 实验试剂

4.1.3 实验仪器

4.2 实验方法

4.2.1 DNA提取方法

4.2.3 琼脂糖凝胶电泳检测RAPD-PCR产物

4.3 结果与分析

4.3.1 DNA检测

4.3.2 高粱抗丝黑穗病基因的RAPD-PCR分析

4.3.3 高粱抗丝黑穗病基因RAPD多态性差异的共分离分析

4.3.4 RAPD多态性标记的回收及克隆测序

4.3.5 将RAPD分子标记转化为SCAR

4.4 小结

结 论

参考文献

附录Ⅰ 实验所用药品名称及来源

附录Ⅱ SSR引物序列

附录Ⅲ RAPD引物序列

个人简历

致谢