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第一篇绪论3

第1章 高粱在世界农业生产中的地位与作用3

1.1 高粱在世界粮食生产中的特殊地位3

1.2 高粱的生物学特点5

1.2.1 光合效率高5

1.2.2 抗逆性强5

1.2.3 杂种优势强5

1.3 高粱的经济学优势6

1.3.1 高粱食品业6

1.3.2 高粱酿酒业7

1.3.3 高粱饲料业8

1.3.4 高粱能源业10

1.3.5 高粱淀粉业11

1.3.6 高粱色素业12

1.3.7 其它应用12

第2章 分子标记技术及其应用14

2.1 分子标记及其特点14

2.2 几种主要分子标记简介15

2.2.1 RFLP15

2.2.2 RAPD17

2.2.3 SCAR19

2.2.4 AFLP19

2.2.5 SSR20

2.2.6 ISSR21

2.2.7 AP-PCR和DAF22

2.2.8 SNP22

2.2.9 STS（序列标志位点）23

2.2.10 RGA标记24

2.2.11 几种主要分子标记技术的比较24

2.3 分子标记在植物遗传和育种研究中的应用25

2.3.1 基因定位25

2.3.2 构建遗传图谱32

2.3.3 研究植物遗传多样性34

2.3.4 鉴定品种纯度35

2.3.5 用于基因克隆35

2.3.6 分子标记辅助选择36

第二篇 高粱丝黑穗病抗性分子机理研究41

第3章 丝黑穗病及其对高粱生产的影响41

3.1 高粱丝黑穗病的分布41

3.2 高粱丝黑穗病的发病症状42

3.3 高粱丝黑穗病病原菌及其生理分化42

3.3.1 高粱丝黑穗病病原菌42

3.3.2 高粱丝黑穗病菌的生理分化42

3.4 高粱丝黑穗病发病因素与防治措施43

3.4.1 高粱丝黑穗病的发病因素43

3.4.2 高粱丝黑穗病的防治措施44

3.5 高粱抗丝黑穗病鉴定技术45

3.5.1 土壤接种法45

3.5.2 病圃鉴定法45

3.5.3 菌粉拌种法46

3.5.4 苗期注射接种法46

3.5.5 苗期鉴定法46

3.6 高粱抗丝黑穗病遗传机制47

3.7 高粱抗丝黑穗病育种进展48

3.7.1 抗病资源鉴定筛选48

3.7.2 抗病杂交种选育48

第4章 高粱抗丝黑穗病菌3号生理小种遗传机制研究50

4.1 材料与方法50

4.1.1 供试材料50

4.1.2 试验方法51

4.1.3 高粱丝黑穗病鉴定分级标准51

4.2 结果与分析52

4.2.1 F1代植株抗病性与亲本的关系52

4.2.2 F2代对丝黑穗病3号生理小种的抗性遗传模型初探54

4.3 结论与讨论56

4.3.1 高粱对丝黑穗病3号生理小种的抗性属于质量性状遗传，F1代抗性为显性，只要亲本之一抗病，F1代即表现抗病56

4.3.2 高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性可能受2对彼此独立的非等位基因影响，并且基因之间存在着互作56

4.3.3 高粱育种选育要有适当的分离群体56

4.3.4 高粱对丝黑穗病遗传机制研究的结果不完全一致57

第5章 高粱抗丝黑穗病生理生化机制58

5.1 材料与方法62

5.1.1 实验材料62

5.1.2 实验设计62

5.1.3 测定指标63

5.1.4 数据分析65

5.2 结果与分析65

5.2.1 苗期抗、感高粱的生理差异65

5.2.2 拔节期和抽穗期抗、感高粱差异81

5.3 讨论92

5.3.1 抗、感高粱防御酶与抗丝黑穗病的关系92

5.3.2 抗、感高粱可溶性糖与抗丝黑穗病的关系93

5.3.3 抗、感高粱细胞壁酶与抗丝黑穗病的关系94

5.4 结论95

5.4.1 高粱抗丝黑穗作用过程是多种因子起作用95

5.4.2 酶活性升高来增强植株的抗病性95

5.4.3 鉴定成熟期高粱抗、感丝黑穗病的生化指标95

第6章 高粱DNA提取方法的优化与比较97

6.1 材料与方法98

6.1.1 实验材料98

6.1.2 实验方法99

6.2 结果与分析101

6.2.1 DNA样品纯度分析101

6.2.2 DNA的SSR-PCR扩增结果102

6.2.3 高盐低pH法提取高粱DNA过程的优化103

6.3 结论105

第7章 高粱抗丝黑穗病3号生理小种基因RAPD标记的筛选以及SCAR标记的建立106

7.1 材料与方法107

7.1.1 实验材料107

7.1.2 实验方法108

7.2 结果与分析111

7.2.1 DNA纯度检测111

7.2.2 RAPD反应体系的优化111

7.2.3 抗丝黑穗病基因的RAPD多态性标记筛选118

7.2.4 抗丝黑穗病基因RAPD多态性差异谱带标记分析125

7.2.5 抗丝黑穗病基因RAPD多态性差异的共分离分析128

7.2.6 RAPD多态性标记的回收克隆及测序130

7.2.7 RAPD标记转化为SCAR标记133

7.3 结论136

第8章 高粱抗丝黑穗病3号生理小种基因SSR标记的筛选138

8.1 材料与方法138

8.1.1 实验材料138

8.1.2 SSR引物及PCR扩增试剂139

8.1.3 仪器设备139

8.1.4 试剂及其配制139

8.1.5 实验方法140

8.2 结果与分析143

8.2.1 反应体系中各组分对SSR-PCR扩增的影响143

8.2.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳两种染色方法147

8.2.3 高粱抗丝黑穗病基因近等基因池的SSR分析149

8.2.4 高粱抗丝黑穗病基因SSR多态性标记152

8.3 结论与讨论162

8.3.1 建立了SSR最佳反应体系162

8.3.2 优化了两种PAGE的电泳方法162

8.3.3 筛选了SSR引物162

8.3.4 找到了与抗丝黑穗病基因紧密连锁的SSR分子标记162

8.4 结论163

第三篇 高粱抗蚜虫抗性分子机理研究171

第9章 高粱抗蚜性鉴定方法的研究171

9.1 材料和方法171

9.1.1 材料171

9.1.2 方法171

9.2 结果分析172

9.2.1 田间鉴定172

9.2.2 叶片化学物质含量的分析173

9.2.3 高粱叶片中游离氨基酸含量的分析174

9.2.4 叶片形态及组织结构与抗蚜的关系175

9.3 结论与讨论178

9.3.1 高粱抗蚜的鉴定采用自然初鉴和人工复鉴相结合的方法178

9.3.2 测定不同高粱叶片中某种化学物质含量进行抗性鉴定179

9.3.3 高粱植株抗蚜性与其内部化学物质有关179

9.3.4 抗性试材单宁的含量高于感性试材且呈显著差异179

9.3.5 可抗感鉴定为辅助手段，减少田间调查的工作量180

9.3.6 游离氨基酸的含量作为抗蚜性鉴定的辅助指标180

9.3.7 以田间鉴定为基础，找出植株本身抗蚜的特征180

第10章 高粱叶片DNA提取纯化方法的比较及RAPD反应条件的建立及优化182

10.1 材料和方法183

10.1.1 植物材料183

10.1.2 DNA的提取183

10.1.3 DNA纯度检测方法184

10.1.4 RAPD反应条件185

10.2 结果分析185

10.2.1 不同提取方法所得DNA纯度的检测185

10.2.2 高粱RAPD反应体系的建立186

10.3 结论与讨论190

第11章 应用RAPD技术筛选与抗蚜基因连锁的分子标记并将RAPD标记转化为SCAR标记192

11.1 材料和方法193

11.1.1 供试材料193

11.1.2 F2分离群体抗蚜性鉴定193

11.1.3 仪器设备193

11.1.4 近等基因池的建立194

11.1.5 RAPD分析194

11.1.6 产物检测194

11.1.7 连锁分析194

11.1.8 多态性片段的回收195

11.1.9 回收片段的克隆与鉴定195

11.1.10 含有目的片段的重组质粒的测序199

11.1.11 RAPD标记转化为SCAR标记199

11.2 结果分析200

11.2.1 高粱抗蚜基因近等基因池的RAPD分析200

11.2.2 高粱抗蚜基因的RAPD多态性标记202

11.2.3 高粱抗蚜基因的RAPD多态性标记图谱分析203

11.2.4 与抗蚜基因连锁的RAPD多态性标记205

11.2.5 与抗蚜基因连锁的RAPD多态性标记的回收，克隆及测序208

11.2.6 将RAPD标记转化为SCAR标记211

11.2.7 抗蚜基因连锁群的建立212

11.3 结论与讨论213

第12章 对高粱F3代及部分抗感品种的SCAR分析215

12.1 材料和方法216

12.1.1 材料216

12.1.2 方法216

12.2 结果与分析217

12.2.1 对BTAM428×ICS-12B杂交F3代的跟踪鉴定217

12.2.2 对几种抗感品种的SCAR分析219

12.3 结论与讨论220

12.4 结论221

第四篇 高粱抗螟虫抗性分子机理研究227

第13章 高粱抗螟育种研究进展227

13.1 玉米螟的为害227

13.2 玉米螟的研究进展228

13.3 高粱的抗螟机制228

13.4 高粱抗螟性筛选与鉴定229

13.5 抗螟育种的方法及现状231

13.6 高粱抗螟育种的发展趋势和建议232

第14章 亚洲玉米螟高粱上蛀孔分布及其与产量损失的关系233

14.1 材料和方法233

14.1.1 供试材料233

14.1.2 蛀孔分布的调查233

14.1.3 产量损失测定234

14.2 结果分析234

14.2.1 两代蛀孔在高粱植株上的分布234

14.2.2 蛀孔及其在植株上的部位对高粱产量的影响236

14.3 讨论237

第15章 高粱抗螟虫SSR分子遗传图谱的构建及偏分离分析239

15.1 材料与方法240

15.1.1 作图群体240

15.1.2 SSR引物240

15.1.3 样品总DNA提取241

15.1.4 SSR标记分析241

15.1.5 数据收集和连锁分析242

15.2 结果与分析242

15.2.1 SSR多态性引物筛选242

15.2.2 SSR标记在作图群体中的分离检测与分析242

15.2.3 遗传图谱的构建245

15.3 讨论246

15.4 结论247

参考文献248

附录266

附录Ⅰ 抗丝黑穗病基因SSR分析中所用引物名称（165对）266

附录Ⅱ 抗螟虫基因SSR分析中所用引物名称（104对）279

附录Ⅲ RAPD分析中的随机引物表（生工——400条）288

附录Ⅳ RAPD分析中的随机引物表（Operon公司500条）292

附录Ⅴ OPN-07727及OPN-08373克隆菌落298

附录Ⅵ pMD 18-T Vector克隆及酶切位点299

附录Ⅶ OPN-07727酶切位点图谱300

附录Ⅷ OPN-08373酶切位点图谱301

附录Ⅸ 特异片段OPN-07727R端测序彩色波形图302

附录Ⅹ OPN-07727F端测序彩色波形图303

附录Ⅺ OPN-08373测序彩色波形图304

附录Ⅻ 英文缩写的中文名称305

附录ⅩⅢ Marker图谱307

作者发表的相关论文和著作308

后记312