绿豆响应变灰尾孢菌侵染的防卫酶活性变化及抗性基因表达模式分析

发布时间：2021-06-29 21:10

由变灰尾孢菌(Cercospora canescens)引起的绿豆叶斑病是我国及亚洲地区绿豆生产上危害最为严重的病害之一,国内外对绿豆变灰尾孢菌叶斑病的抗病机理方面的研究报道较少,导致病害防治不力,严重影响绿豆的产量和品质。因此,本研究从病原菌分生孢子的产生及萌发条件入手,明确了该病菌的适宜接种方法,在此基础上对绿豆品种的抗病性进行了鉴定,并对绿豆不同抗性品种响应病菌侵染不同阶段防御相关酶活性及防卫基因表达的影响进行深入分析,为进一步开展绿豆变灰尾孢菌叶斑病的植物病理学的相关研究和品种抗病性利用奠定基础。取得以下重要研究结果:1.研究明确了变灰尾孢菌的产孢条件和分生孢子萌发条件。供试的9种培养基中,高粱粒培养基上病菌产孢最快且产孢量最大,于培养后10 d开始产孢,培养14 d后产孢量可达9×105个·mL-1;最适产孢条件为25℃、12 h/12 h光暗交替。分生孢子萌发的适宜条件为25℃、pH 6~7、全黑暗条件,该条件下培养3 h即可萌发,培养后24 h,萌发率最高可达88%。分生孢子萌发的最适碳氮源为蔗糖和蛋白胨,萌发率分别为87.0%和86.3%。然而,变灰尾孢菌分生孢子在无菌水中的萌发率也可达72.33%,表明碳氮源不是变灰尾孢菌分生孢子萌发的必要条件。2.从接种体、接种方法、培养温度、保湿时间等方面开展了变灰尾孢菌的适宜接种方法研究。试验结果表明,菌丝块刺伤接种和孢悬液微伤接种均可用于绿豆与变灰尾孢菌互作体系的研究,但菌丝块刺伤接种更为方便。菌丝块刺伤接种的最佳条件为25℃,保湿培养24h。采用菌丝块刺伤接种法对18份绿豆品种资源进行了抗病性鉴定,共鉴定获得抗病品种1份,中抗品种11份,中感品种4份,重感品种2份。3.研究了不同抗性品种接种后叶片中CAT、SOD、APX、POD等酶活性变化,接种后抗病品种CAT活性快速升高,并一直维持在较高水平,感病品种接种后CAT活性虽有所升高,但与对照相比无显著差异;SOD活性在抗病和感病品种中均表现快速上升然后回落的变化趋势,但抗病品种在接种后第1d迅速升高达到峰值,感病品种在接种后3d才达到显著高于对照的峰值;APX活性在接种后1d迅速达到峰值,且活性是对照的2倍,随后一直保持较高的活性水平,而感病品种在接种后没有明显变化,仅在接种后10d活性略高于对照;接种后抗病品种和感病品种POD活性均显著升高,抗病品种在接种后3d达到最高值之后迅速下降,至第15d时再次升高,呈现双峰变化趋势,感病品种POD虽在接种后第6d才达最大值,但活性升高幅度显著高于抗病品种。以上结果表明,病原菌接种后SOD、CAT、APX、POD等防御相关酶活性变化总的趋势是抗病品种响应时间早、响应强度大,为植物抵御病菌入侵和扩展,启动防御反应赢得时间。4.研究分析了不同抗性品种接种后叶片中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、β-1,3-葡聚糖酶(GLU)与几丁质酶(CHI)基因的相对表达量,抗病品种接种后PAL、GLU和CHI基因显著上调表达,且基因表达的响应时间显著早于感病品种,表达倍数也显著高于感病品种,说明病菌侵染激发了编码这三种抗病相关蛋白的基因的表达,编码产物参与了绿豆对尾孢叶斑病菌侵染的防御。
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S435.22

文章目录

摘要

Abstract

1 文献综述

1.1 变灰尾孢菌及其生物学特性

1.2 绿豆尾孢叶斑病菌的侵染循环

1.3 尾孢菌属的接种方法

1.4 绿豆的抗叶斑病品种筛选

1.5 植物抗病生理生化机理研究进展

1.5.1 超氧化物歧化酶（SOD）与病害的关系

1.5.2 过氧化物酶（POD）与病害的关系

1.5.3 过氧化氢酶（CAT）与病害的关系

1.5.4 抗坏血酸过氧化物酶（APX）与病害的关系

1.5.5 苯丙氨酸解氨酶（PAL）与病害的关系

1.5.6 β-1, 3-葡聚糖酶（GLU）与病害的关系

1.5.7 几丁质酶（CHI）与病害的关系

1.6 研究的目的和意义

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 供试菌株

2.1.2 培养基

2.1.3 供试品种

2.1.4 化学试剂和仪器

2.2 方法

2.2.1 产孢培养基的筛选

2.2.2 产孢条件的筛选

2.2.3 分生孢子的萌发条件

2.2.4 接种方法对发病率的影响

2.2.5 接种条件对发病率的影响

2.2.6 绿豆种质资源抗叶斑病评价

2.2.7 绿豆抗叶斑病的生理生化和分子机制

3 结果与分析

3.1 绿豆尾孢叶斑病菌分生孢子的产生和萌发条件

3.1.1 产孢培养基

3.1.2 培养温度和光照条件对分生孢子形成的影响

3.1.3 分生孢子萌发条件

3.2 绿豆尾孢叶斑病菌的接种方法及绿豆种质资源抗叶斑病评价

3.2.1 接种方法对发病率的影响

3.2.2 侵染条件对发病率的影响

3.2.3 绿豆种质资源抗叶斑病评价

3.3 绿豆抗尾孢菌叶斑病的生理及分子机理

3.3.1 病原菌侵染对抗病相关酶活性的影响

3.3.2 抗病相关基因的表达模式分析

4 讨论

5 结论

参考文献

致谢

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