《棉花黄萎病致/抗病机理与抗病种质创制》

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黄萎病是棉花生产头号病害,也是世界性难题。揭示黄萎病为害机理、挖掘利用抗病种质是该领域国际研究的主流。针对黄萎病为害变异机理不清、抗病机理不明、鉴定评价技术落后和抗病种质缺乏的突出问题开展系统研究,取得如下创新成果。1.揭示了黄萎病流行、致病型变异和毒素为害分子机理,突破了黄萎病菌变异和致病机理不清制约其防控理论与技术发展的瓶颈。明确了强致病力菌株在主产棉区逐年上升、危害加重的规律,构建了世界首个含1062株菌种变异库;基因组重测序发现黄萎病菌分化成4种致病型,研发了鉴定不同致病型的基因标记10个、分子标记48个;阐明了黄萎病菌侵染过程,发现病菌蛋白毒素中的细胞壁降解酶是导致黄萎的关键,揭示了5个关键毒素因子致萎机理,突破了黄萎病菌变异和致病机理不淸而制约防控理论与技术发展的瓶颈。2.阐明了棉花抗黄萎病遗传规律,明确了6个抗黄萎病位点与抗病机制,创新了棉花抗黄萎病遗传多基因协同控制理论。通过抗/感杂交组合抗性鉴定,阐明棉花对黄萎病抗性由多个主效基因协同控制的遗传规律。开发3988对SSR分子标记并构建遗传图谱,发现D7和D9染色体富集63%的抗病QTLs,精细定位获得6个抗黄萎病紧密连锁新位点;发掘5个主效抗病基因并阐明其调控细胞壁相关蛋白合成以增强组织结构抗性的机制,创新了棉花抗黄萎病遗传多基因协同控制理论。3.创建了棉花抗病快速鉴定、抗病基因分子检测、离选择压复合病圃筛选与分子标记辅助聚合选宵技术体系,解决了棉花抗病鉴定和育种技术的世界性难题。明确了毒素浓度、病原孢子量与棉花抗、感关系,建立了苗期毒素和裸根接种抗性快速鉴定技术,发明了菌量高、致病型全的高选择压复合病圃鉴定新方法;开发了6个抗黄萎病位点紧密连锁分子标记,创建了快速跟踪棉花抗黄萎病基因的分子检测技术;构建了以苗期快速筛选为基础、病圃抗性鉴定和分子标记跟踪为核心的棉花抗黄萎病选育技术体系,解决了棉花抗病鉴定和育种技术的世界性难题。4.筛选出抗黄萎病棉花种质46份,创制抗黄萎病新种质/材料162份,选育突破性抗黄萎病棉花新品种中植1号等,大面积应用有效控制了头号病害黄萎病对棉花危害。筛选出抗黄萎病棉花种质46份,创制出中植372等抗黄萎病新种质/材料162份,选育出聚合6个抗病位点的突破性抗黄萎病新品种中植棉2号等14个,中植棉2号被作为国家区试抗病对照品种、农业部和多省主导品种。获国家授权发明专利3件,植物新品种权3项,发表论文46篇,获农业部、教育部一等奖2项、中国优秀专利奖1项。多个品种被定为主导品种,累计推广面积7990万亩,种植区产量损失由过去年均15%以上降至1%以下,挽回直接经济损失199.2亿元,减少杀菌剂使用等间接经济效益365.1亿元,取得重大经济、社会和生态效益,引领了棉花抗黄萎病理论研究与技术发展。

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