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植原体(phytoplasma)是一种不能人工培养的,没有细胞壁的原核微生物,感染上千个植物种,引起严重的植物病害。其感染的植物往往呈黄化,丛枝等症状,与植物的内源激素水平失衡所呈现的表型相似。脱落酸(Abscisic acid,ABA)作为植物内源激素之一,在植物遭遇逆境时产生相应应答。本实验以马铃薯紫顶病(Potato Purple Top,PPT)植原体及其宿主植物番茄为实验材料,(1)集中调查了ABA在PPT感染植物中的组织分布及其含量的变化(2)对ABA在植原体与植物间的相互作用及植物显症过程中可能扮演的角色展开了研究。结果如下:
(1) ABA在PPT感染植物中的组织分布及其含量的变化的测定
本实验优化了以photoshop图像处理软件为基础的半定量的免疫组织化学技术,并运用这一技术对植原体嫁接感染番茄植物5个不同组织部位(顶端茎、中间茎,侧芽、成熟叶片及根部)在6个不同感染时间点(5、7、10、15、21和28d)的ABA累积进行了定位与半定量分析。
ABA主要存在于木质部中,尤其是在导管附近;韧皮部中,只有在嫁接感染21 d以后才发现少量ABA;皮层中除根皮层含有少量ABA外,其他部位皮层均没有发现ABA的存在;髓细胞中没有发现ABA的存在。与健康植株相比,感染植株ABA信号强度较高,不仅在木质部中,韧皮部和皮层中的ABA含量也明显高于健康植株。
从感染植株和健康植株体内ABA特异性染色强度的半定量比较结果来看,与健康植株相比,感染植株体内ABA总体水平明显上升,且嫁接感染21 d后,两者ABA含量差距比之前明显;同一时间点,不同组织部位中,健株与病株的根和茎的ABA含量差距最明显。从ABA含量变化趋势上看,不同组织部位的ABA含量变化趋势不同,同一组织位点中,感染植株和健康植株相比,趋势也会有所不同,但总体呈上升趋势。
(2) ABA在植原体与植物间的相互作用的研究
本实验对PPT感染的野生型和ABA缺失突变型番茄植株进行了ABA外源施加处理。与未处理植株相比,经ABA处理过的,无论是野生型还是ABA缺失突变型感染植株显症时间明显推迟,且病症有所减轻,巨型花蕾(Big bud)数量有所减少。但ABA的外源施加对ABA缺失型病症减缓的效果不如野生型明显。
通过对感染植株中植原体DNA浓度的测定可知,经ABA外源处理过的感染植株,在感染早期嫁接枝中的植原体浓度高于未处理过植株,由此推测,ABA的外源施加可能在某种程度上抑制了植原体的移动,从而延缓了植原体感染的显症时间。