弱毒黄萎病菌Vn-1诱导向日葵抗黄萎病的机制研究

发布时间：2020-05-15 02:01

【摘要】：向日葵作为一种重要的油料作物具有极高的经济价值,在中国广泛种植。向日葵黄萎病连年发生且日益严重,严重限制了向日葵产业的发展,但目前还没有一种化学药剂能够切实有效地防治向日葵黄萎病。利用植物的诱导抗性作用进行生物防治,为向日葵黄萎病的有效防控提供了新的思路,而探索其生防机制就显得尤为重要。本研究利用前期分离筛选到的一株致病力极弱的黄萎病菌菌株Vn-1,变黑轮枝菌Gibellulopsis nigrescens(Pethybr.)Zare(之前名为Verticillium nigrescens),探究其对向日葵黄萎病交互保护作用的防病效果及持续时间;在此基础上,对Vn-1诱导后的向日葵植株进行生理生化和转录组分析,从组织、代谢及分子层面揭示交互保护作用的诱抗机制。本文得到了以下结果:1.筛选得到1株符合弱毒菌株评价标准的菌株Vn-1,其病情指数为9.43,致萎指数为15.27。在后续交互保护验证试验中选择弱毒菌株Vn-1作为诱导接种菌株,明确了弱毒菌株Vn-1可以诱导向日葵产生对黄萎病菌的交互保护作用。进一步对菌株Vn-1诱导间隔期和诱导浓度进行了条件优化得到菌株Vn-1诱导向日葵交互保护作用的最佳诱导间隔为5 d,最佳诱导浓度为1×10~6个孢子/mL。并在最优条件下探究其交互保护作用的防效得出其防效最大可达72.3%,且在挑战接种44 d后维持防效在30%以上;对比直接接种强毒菌株处理,最佳诱导条件下向日葵株高和根长显著提高,表明菌株Vn-1诱导能够减小强毒菌株对向日葵植株生长的抑制作用。2.对菌株Vn-1对向日葵黄萎病进行交互保护作用的生理生化机制进行研究发现,菌株Vn-1能够诱导向日葵叶片中POD(过氧化物酶)、SOD(超氧化物歧化酶)、PAL(苯丙氨酸解氨酶)、CAT(氧化氢酶)的活性升高,都可以在12 h、24 h或48h达到峰值,且菌株Vn-1能够诱导的防御酶的活性高于强毒大丽轮枝菌株Vd-33。Vn-1能够诱导向日葵下胚轴木质部加厚,能够诱导向日葵叶片抵御Vd-33的侵染,能够诱导向日葵胚芽抵御Vd-33的侵染,出芽率提高6%,抵抗Vd-33侵染的防效达44.43%。3.利用RNA-seq测序技术对向日葵受Vn-1和Vd-33分别诱导后的基因表达情况进行分析,筛选向日葵受两种致病力不同的黄萎病菌诱导后的差异表达基因。各处理平均获得的clean read平均为48439410个,且数据量最少的为6.19 G。各试验处理组中的测序序列占参考基因组的序列的百分比均大于85.89%。各处理平均获得的clean read平均为48439410个,且数据量最少的为6.19G。各处理重复间数据相关性R~2均大于0.8相关性较高。Vn-1与接种菌株Vd-33后24 h和48 h的向日葵幼根中上调表达的最显著地20个差异基因。其中有多个与抗病反应相关的基因如:MYB4相关蛋白基因、木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶蛋白基因、抗病相关蛋白基因和一些与钙离子结合相关的基因、凋亡相关抑制酶、几丁质酶、谷氨酰胺转移酶、细胞壁相关受体激酶等。GO分析发现Vn-1诱导向日葵抗黄萎病与氧化还原酶活性及氧化还原过程密切相关,同时脂质代谢;辅酶因子结合;调节氮化合物代谢过程;细胞生物合成过程的调节等也有显著的富集。
【图文】：

弱毒菌株,继代培养,病情,小写字母

图 1 弱毒菌株 Vn-1 继代培养对病情及致萎指数的影响Fig.1 Influence of Subculture of hypovirulent strain Vn-1 on Virulence and Disease Index短栅上的不同小写字母表示不同菌株间在 P㩳0.05 水平差异有统计学意义。(下同)The different lowehe short grid indicate that the difference between the different strains at P㩳0.05 was statistically signie below）.

病情指数,间隔期,弱毒菌株,诱导接种

图 2 诱导间隔期对向日葵病情指数的影响Fig.2 Effect of induced Interval Days on Sunflower Disease Index试验表明，如图 2 所示，，在一定条件下诱导接种弱毒菌株 Vn-1 后再挑战接株 Vd-33，向日葵黄萎病病情指数随不同诱导间隔时间的增加而出现先降低
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.655

【参考文献】