论文部分内容阅读
由于丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)对寄主无严格的专一性,可以同时侵染多种植物,因此通过根外菌丝在同种或不同种植物的地下部分问能形成庞大的菌根菌丝网络(又称为菌根菌丝桥)。很多研究表明邻近植物之间存在化学通讯,植物能识别到邻近受害植株释放的挥发性物质,通过增加抗性物质和蛋白酶抑制剂,迅速提高自身的抗性。已有研究报道菌丝桥能够作为同种和不同种植物间信息交流的地下通道,传递番茄间抗病和抗虫信号。然而,植株间传递的是什么信号分子并不清楚,这些信号分子是不是植物抗病抗虫的防御信号分子茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)值得深入研究。另外,外源信号物质水杨酸甲酯(MeSA)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导的防御反应信号能否通过共有的菌丝桥在植株间进行传递,以及供体和受体番茄植株内源水杨酸和茉莉酸含量的时序性变化还不清楚,值得进一步的研究。
本研究以番茄为材料,采用网室分隔法,利用摩西球囊霉(Glomus mosseae)在供体与受体番茄植株间建立菌根菌丝桥,供体番茄叶片喷施10mM的MeSA和10mM的MeJA,在处理后0h,3h,6h,12h和24h测定供体和受体番茄叶片和根系内苯丙氨酸解氨酶(PAL)和脂氧合酶(LOX)酶活性的变化以及内源SA和JA含量的变化,同时测定供体和受体番茄叶片内病程相关非表达基因NPR1,病程相关蛋白基因PR1和冠毒素不敏感基因COI1的相对表达量。主要研究结果如下:
供体番茄被G.mosseae侵染后,根外菌丝通过30μm的筛网穿过中室到达受体番茄根室,侵染受体番茄根系,经曲利苯蓝染色检测到在供体和受体番茄间形成丛枝菌根菌丝桥。
GC-FID能够测定番茄内源SA和JA含量,用GC-FID方法测定内源SA和JA的检测限低,测定SA含量的最低检测限能达到0.1ng/μl,而JA含量的LOD能够达到0.08ng/μl;同时用GC-FID方法测定内源SA和JA的回收率较高,SA测定的回收率能达到90％,JA测定的回收率也能达到65%。
供体番茄植株喷施10mM MeSA后,与供体植物有菌丝桥连接的邻近健康受体植株(处理A)的叶片和根系中PAL,和LOX酶活性与没有菌丝桥连接的对照处理B相比都有显著提高,而且受体番茄叶片中NPR1、PR1和COI1都被间接的诱导表达,同时MeSA处理24h后,处理A叶片和根系内源SA含量分别是无菌丝桥连接的对照处理B的3.2倍和2.5倍,内源JA含量分别是处理B的3.7倍和4.9倍。
供体番茄植株喷施10mM MeJA后,与供体植物有菌丝桥连接的邻近健康受体植株(处理A)的叶片和根系中PAL和LOX酶活性与没有菌丝桥连接的对照处理B相比都有显著提高,而且受体番茄叶片中NPR1、PR1和COI1都被间接的诱导表达,同时MeSA处理24 h后,处理A叶片和根系内源SA含量分别是无菌丝桥连接的对照处理B的2.8倍和2.3倍,内源JA含量分别是处理B的1.8倍和2.1倍。
10mM MeSA或10mM MeJA处理预先接种丛枝菌根真菌摩西球囊霉的供体番茄叶片后,形成的菌丝桥间接的提高了邻近健康受体番茄的抗虫性,使斜纹夜蛾取食受体番茄叶片量明显减少,体重增量下降。
综上,本研究探索了植物内源SA和JA测定的方法,证明了丛枝菌根菌丝网络能够介导信号物质MeSA和MeJA诱导的防御反应信号的通讯,同时这种通讯能够介导供体和受体植株内源信号分子的合成以及提高邻近健康受体植株的抗虫性。进一步补充完善了菌丝桥介导的信号通讯研究。