论文部分内容阅读
脱落酸(abscisic acid,ABA)是植物内源性生长调节物质和抗逆诱导剂,在田间应用时表现出显著的诱导抗病活性。本论文通过研究外源ABA对番茄早疫病的诱导抗病活性,检测在外源ABA诱导下番茄植株体内与抗病性紧密相关的酶系活性动态,分析外源ABA对番茄防卫相关基因及转录因子WRKY基因表达的影响,从而对ABA诱导番茄抗早疫病的机理进行了初步探索。
论文主要包括以下4方面研究内容和结果:
第一章:外源ABA对番茄早疫病的诱导抗性作用研究
测定了不同处理方式、预处理时间和浓度下,施用外源ABA对番茄早疫病的诱导效果。首次发现外源ABA对番茄早疫病具有明显的诱导抗性作用,表现为病斑扩展较慢或不扩展,病情指数显著低于对照。在ABA叶面喷施和灌根2种处理下,番茄早疫病病情指数分别为26.42和37.26,对照为43.98,其中,ABA叶面喷施处理对番茄抗早疫病的诱导效果最明显,达到40%以上。进一步研究发现,诱导效果还与外源ABA的施用时间有关。采用外源ABA处理番茄后间隔2d再挑种早疫病菌能够产生最大的诱导效果,为40%左右,且诱导抗性的持续期至少为4d或更长。分别采用不同浓度ABA进行叶面喷施处理时,2mg/L ABA的诱抗效果最佳,达到43.11%;较高浓度的ABA(50mg/L)处理后也表现出一定的诱抗作用,诱导效果为24.68%。可见,外源施用ABA能有效诱导番茄对早疫病菌的抗性,达到抑制病害的目的。
第二章:外源ABA诱导番茄抗早疫病生理机制研究
设计了清水对照、外源ABA诱导、外源ABA诱导并挑战接菌和直接接种病原菌4种处理,研究各处理下番茄体内防御酶系苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性及POD、PPO同工酶等生理变化与诱导抗性的可能关系。结果表明,与对照相比,其余3种处理的PAL、POD、PPO、SOD酶活性均有不同程度的增强。其中,外源ABA诱导下,PAL和SOD酶都在第ld即出现活性高峰,分别比对照高出了22.49%和104.8%,POD和PPO酶则是在第2d达到活性高峰,且POD酶活性在第4d再次大幅度上升,提高了215.11%。只接种病原菌处理,除了SOD酶在第ld即出现活性高峰外,其余3种酶都是在3-4d才达到活性高峰。在4种处理中,以外源ABA诱导并接菌处理时这些防御酶活性增强幅度最大,且PAL、POD和PPO酶活性一般在处理的2-3d达到高峰。以上结果表明,外源ABA能够迅速诱导番茄体内防御酶类的产生,使其活性水平升高,可能由此产生相应的抗病反应,增强了番茄对早疫病的抗性。同工酶电泳发现,在外源ABA诱导、外源ABA诱导并接菌和直接接菌3种处理下,POD和PPO同工酶分别出现了7条和4条酶带,均比对照新增1条酶带,且大部分酶带有所增强,进一步证明外源ABA诱导处理能够促进番茄植株防御酶的产生。
初步认为,防御酶系活性增强、同工酶等生理变化是ABA诱导番茄抗早疫病的途径之一。
第三章:外源ABA对番茄防卫反应基因表达的影响
采用实时荧光定量PCR技术,分别检测了外源ABA诱导、病原菌胁迫等处理下番茄体内一系列防卫反应基因:病程相关蛋白(PRl)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、β-1,3-葡聚糖酶(GLU)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)基因的应答情况。结果显示,上述基因在番茄体内的转录表达均受外源ABA诱导、外源ABA诱导并接菌和接菌3种处理的明显诱导。外源ABA诱导处理下24h,所有防卫反应基因的表达水平均急剧升高,以PR1、GLU基因升高幅度最大,比对照分别提高约491.5倍和172.6倍。此外,PR1、GLU和CAT基因的表达还受到病原菌胁迫处理的迅速诱导,在接菌24h即显著增强,分别提高了187.59倍、229.84倍和11.96倍。4种处理下,以外源ABA诱导再接菌处理对番茄体内各防卫反应基因表达的诱导效果最强,并且POD、PPO基因的表达水平均在36h明显升高,早于只接菌处理的(48h).可见,单一的外源ABA处理即能够迅速启动防卫基因的转录表达,在病原菌的进一步胁迫诱导下,这些防卫基因的响应达到最强,初步推测这些防卫相关基因可以通过ABA信号传导途径被迅速诱导激活,并参与了番茄的抗病反应。
第四章:外源ABA对番茄WRKY基因表达的影响
采用荧光定量PCR技术分析了番茄体内4个WRKY转录因子在病原菌胁迫和外源ABA诱导处理下的表达模式。研究发现,番茄体内的4个WRKY基因:WRKYⅡd-6、WRKYⅡ d-3、WRKYⅡ d-1和WRKYⅡe-1的转录表达均受到早疫病菌胁迫的明显诱导。其中,WRKYⅡ d-6、WRKYⅡ d-3和WRKYⅡe-1基因响应较快,在接种病原菌24h即可被迅速诱导,表明这些WRKY基因都积极参与了番茄对早疫病菌侵染的应答反应。同样,在外源ABA处理下,WRKYⅡd-6、WRKYⅡ d-3和WRKYⅡ d-1基因的表达也受到明显诱导。其中,以WRKYⅡ d-6基因响应最强烈,24h即迅速被诱导上调达到最高峰,比对照提高了31.26倍。而WRKY IIe-1基因的转录水平在外源ABA处理24h受到了一定的抑制。以上结果表明,WRKYⅡ d-6、WRKYⅡ d-3和WRKYⅡ d-1基因的转录表达除能对病原菌胁迫作出积极的响应外,还能明显受到外源ABA的诱导,初步推测这些WRKY基因可能依赖于ABA信号途径的调控而被激活,并且介导了番茄对早疫病菌的防卫反应。