山药种质资源抗性鉴定、抗病机制研究和遗传多样性分析
摘要
针对目前山药生产上的突出问题和研究现状，本研究广泛收集了栽培和野生的山药品种资源，进行了抗病性鉴定、抗病机制研究和遗传多样性分析。
对山药品种资源的抗病性鉴定表明：收集的38个品种中，从嵩县、偃师等地收集的野生资源对当前生产上普遍发生的山药炭疽病抗性较好，达到高抗水平。目前的栽培品种没有免疫和高抗品种，少数如温科2号、铁棍山药、云台山野山药等11个品种达到中抗水平，大部分表现为感病。
针对山药白涩病，栾川野山药对白涩病表现出免疫；偃师野山药、嵩县野山药、云台山野山药等野生品种和铁棍山药、日本圆山药2个栽培品种共7个品种表现为高抗水平；沁阳野山药、白铁山药、白玉山药等9个品种表现为中抗，菏泽3号山药、南沙村太谷山药、47号山药等12个品种为中感水平，南阳村太古山药、沁阳太古山药、冀城1号山药、安国山药、南城山药、晋南阳山药和河北山药等7个品种表现为高感水平。
对于山药资源抗病机制，在其物理抗性和化学抗性方面进行了研究。研究结果表明，山药叶片的气孔密度、蜡质含量和酚物质含量与品种抗病性有显著的相关性，呈显著正相关。本研究中山药品种对炭疽病的抗性和酚类物质含量相关性最为显著，其相关系数到达0.90024，蜡质含量和气孔密度与抗病性也显著相关，相关系数分别为0.74098和0.646。可见这些物理结构和化学物质在山药品种的抗病性中有重要作用。气孔密度和抗病性呈显著正相关性，这和其他资料中的研究结果不太一致，表明可能由于山药资源叶片气孔密度大，可增强病原侵染过程中的抵抗能力，提高抗病性；而且病原菌是否是从气孔侵入以及气孔的结构、开度等还需进一步的研究。蜡质和酚物质也由于其自身的物理抵抗特性和在体内对病原菌的毒杀和直接抑制作用，在山药资源对病原侵染的抵御过程中起着重要的作
河南农业大学硕士毕业论文
用。过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶作为植物抗病性中的关键酶，其酶活性
在山药品种接菌前后变化明显，但有的升高有的降低，在本研究中与抗病
性没有显著相关性。可见其在山药品种中的作用机制比较复杂还有待于进
一步研究。
对山药品种资源进行了RAPD分析，从100条随机引物中共筛选出扩增
产物清晰、稳定的引物n条，对15个山药品种进行扩增，共扩增出95
条带，多态性达到100%，每个引物扩增的DNA带数在4~14之间不等，平
均为8.64条。扩增带的分子量在0.2一Zkb之间。利用Ward法进行聚类分
析，取DZ二40为阀值，共分为3类:
第I类:为沁阳太谷山药、云台山野山药、冀城3号山药、河北山药、
沁阳野山药、冀城1号山药和黑皮菏泽3号山药7个品种。
第n类:为日本圆山药、花籽山药、山东牛腿米山药、47号山药和太
谷山药。
第m类:由农科3号山药、嘉祥细长毛山药和南城山药组成。
聚类分析表明，RAPD分析结果与植物学性状分类的结果基本一致。怀
山药作为我国重要的中药材品种有其独特的遗传特征和地域特征，山东的
地方品种则可能是部分由来自不同地域的外地品种演化而来，因此其有的
品种没有聚到一类。由此可见，我国山药品种资源具有丰富的遗传多样性，
在品种选育亲本选择上有很大的利用空间。
This paper includes three parts, the first part is the identification of resistance to the yam diseases, the second part is the research on resistance mechanism, the third part is the genetic diversity analysis.
38 yam varieties were identified and the results showed that the Luan chuan wild yam was immune to the the leaf spot(Cylindrosporium dioscoreae Miyabe et Ito), the wild yam varieties from Yanshi and Songxian and a few of cultivars such as Tiegun yam, Japanese round yam demonstrated high- resistance level, some cultivars such as Wenke yam No. 2 demonstrated moderate high-resistance to the anthracnose(Gloeosporium pestis Massee). Most of the cultivars such as Taigu yam are susceptible to the diseases in Huai yam-growing area.
Through the reseach of the resistance mechanism, it was found that there was significant positive correlation between the density of leaf pore, the waxiness content, the phonel content and the resistance to the yam diseases. The correlative coefficient was 0.90024 between the phonel content and the resistance level. In this reseach, the significant positive correlation between the density of leaf pore and the resistance demonstrated that it can enforce resistance in the infection when there is high density of lesf pore in the yam germplasms. The waxiness is also important for resistance because of its physical character; the phonel can directly poison or inhabit the pathogens in the plant body so that it is important in the resistance. As the pivotal enzymes in the plant resistance, PO and PAL occurred obvious change between the injected leaf and non-injected leaf, but some raise, other reduce.there was not obvious correlation in this reseach. So the process mode is more
complicated and more reseach are required about the rule of PO and PAL in the plant resistance.
The genetic diversity of 15 yam variaties were analysed using random amplified polymorphic DNA(RAPD), 11 random primers were selected from 100 ones. A total of 95 DNA bands were amplified, all(100%) were polymorphic. The number of DNA band amplified by each primer was 8.64. The MW of the amplified bands were between the 0.2-2kb. 15 yam can be classified into 3 groups by cluster analysis. The results showed that the Huai yam obtain the uniq genetic characrer and some variaties were not classified into one group because of different zone origin. These yam germplasms exhibited extensive genetic variability, there were plent of utilize space in breed-cultivated process.
对山药品种资源的抗病性鉴定表明：收集的38个品种中，从嵩县、偃师等地收集的野生资源对当前生产上普遍发生的山药炭疽病抗性较好，达到高抗水平。目前的栽培品种没有免疫和高抗品种，少数如温科2号、铁棍山药、云台山野山药等11个品种达到中抗水平，大部分表现为感病。
针对山药白涩病，栾川野山药对白涩病表现出免疫；偃师野山药、嵩县野山药、云台山野山药等野生品种和铁棍山药、日本圆山药2个栽培品种共7个品种表现为高抗水平；沁阳野山药、白铁山药、白玉山药等9个品种表现为中抗，菏泽3号山药、南沙村太谷山药、47号山药等12个品种为中感水平，南阳村太古山药、沁阳太古山药、冀城1号山药、安国山药、南城山药、晋南阳山药和河北山药等7个品种表现为高感水平。
对于山药资源抗病机制，在其物理抗性和化学抗性方面进行了研究。研究结果表明，山药叶片的气孔密度、蜡质含量和酚物质含量与品种抗病性有显著的相关性，呈显著正相关。本研究中山药品种对炭疽病的抗性和酚类物质含量相关性最为显著，其相关系数到达0.90024，蜡质含量和气孔密度与抗病性也显著相关，相关系数分别为0.74098和0.646。可见这些物理结构和化学物质在山药品种的抗病性中有重要作用。气孔密度和抗病性呈显著正相关性，这和其他资料中的研究结果不太一致，表明可能由于山药资源叶片气孔密度大，可增强病原侵染过程中的抵抗能力，提高抗病性；而且病原菌是否是从气孔侵入以及气孔的结构、开度等还需进一步的研究。蜡质和酚物质也由于其自身的物理抵抗特性和在体内对病原菌的毒杀和直接抑制作用，在山药资源对病原侵染的抵御过程中起着重要的作
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用。过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶作为植物抗病性中的关键酶，其酶活性
在山药品种接菌前后变化明显，但有的升高有的降低，在本研究中与抗病
性没有显著相关性。可见其在山药品种中的作用机制比较复杂还有待于进
一步研究。
对山药品种资源进行了RAPD分析，从100条随机引物中共筛选出扩增
产物清晰、稳定的引物n条，对15个山药品种进行扩增，共扩增出95
条带，多态性达到100%，每个引物扩增的DNA带数在4~14之间不等，平
均为8.64条。扩增带的分子量在0.2一Zkb之间。利用Ward法进行聚类分
析，取DZ二40为阀值，共分为3类:
第I类:为沁阳太谷山药、云台山野山药、冀城3号山药、河北山药、
沁阳野山药、冀城1号山药和黑皮菏泽3号山药7个品种。
第n类:为日本圆山药、花籽山药、山东牛腿米山药、47号山药和太
谷山药。
第m类:由农科3号山药、嘉祥细长毛山药和南城山药组成。
聚类分析表明，RAPD分析结果与植物学性状分类的结果基本一致。怀
山药作为我国重要的中药材品种有其独特的遗传特征和地域特征，山东的
地方品种则可能是部分由来自不同地域的外地品种演化而来，因此其有的
品种没有聚到一类。由此可见，我国山药品种资源具有丰富的遗传多样性，
在品种选育亲本选择上有很大的利用空间。
This paper includes three parts, the first part is the identification of resistance to the yam diseases, the second part is the research on resistance mechanism, the third part is the genetic diversity analysis.
38 yam varieties were identified and the results showed that the Luan chuan wild yam was immune to the the leaf spot(Cylindrosporium dioscoreae Miyabe et Ito), the wild yam varieties from Yanshi and Songxian and a few of cultivars such as Tiegun yam, Japanese round yam demonstrated high- resistance level, some cultivars such as Wenke yam No. 2 demonstrated moderate high-resistance to the anthracnose(Gloeosporium pestis Massee). Most of the cultivars such as Taigu yam are susceptible to the diseases in Huai yam-growing area.
Through the reseach of the resistance mechanism, it was found that there was significant positive correlation between the density of leaf pore, the waxiness content, the phonel content and the resistance to the yam diseases. The correlative coefficient was 0.90024 between the phonel content and the resistance level. In this reseach, the significant positive correlation between the density of leaf pore and the resistance demonstrated that it can enforce resistance in the infection when there is high density of lesf pore in the yam germplasms. The waxiness is also important for resistance because of its physical character; the phonel can directly poison or inhabit the pathogens in the plant body so that it is important in the resistance. As the pivotal enzymes in the plant resistance, PO and PAL occurred obvious change between the injected leaf and non-injected leaf, but some raise, other reduce.there was not obvious correlation in this reseach. So the process mode is more
complicated and more reseach are required about the rule of PO and PAL in the plant resistance.
The genetic diversity of 15 yam variaties were analysed using random amplified polymorphic DNA(RAPD), 11 random primers were selected from 100 ones. A total of 95 DNA bands were amplified, all(100%) were polymorphic. The number of DNA band amplified by each primer was 8.64. The MW of the amplified bands were between the 0.2-2kb. 15 yam can be classified into 3 groups by cluster analysis. The results showed that the Huai yam obtain the uniq genetic characrer and some variaties were not classified into one group because of different zone origin. These yam germplasms exhibited extensive genetic variability, there were plent of utilize space in breed-cultivated process.
引文
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