两种生长调节剂刺激埃及列当萌发机制及对其防治效果的研究

发布时间：2020-06-17 13:47

【摘要】：目的:寻找能高效、稳定刺激埃及列当种子萌发的物质,筛选出高效、稳定的刺激物质后,通过转录组测定分析不同物质刺激埃及列当种子的萌发机制,同时通过盆栽试验来探索采用“自杀式萌发”防治列当的效果,最终为采取“自杀式萌发”来防治列当提供依据。方法:采用改进的培养皿法进行埃及列当种子萌发实验,用不同浓度的独脚金内酯生物合成抑制剂TIS108、不同浓度的植物激素、无机盐与不同浓度的氟啶酮(Fluridone)混配制剂处理埃及列当种子,分别统计不同处理及不同条件下埃及列当种子萌发率,并通过正交试验来优化刺激物浓度、温度、相对湿度、pH等埃及列当种子萌发条件。通过转录组测定分析能够高效稳定(Fluridone、TIS108和GR24)刺激埃及列当种子萌发的机制,最后通过盆栽试验验证采用“自杀式萌发”防治列当的效果。结果:1、独脚金内酯生物合成抑制剂TIS108单独使用、氟啶酮(Fluridone)与赤霉素混合使用都能够刺激埃及列当种子的萌发,并且具有较高的萌发率与较好的稳定性。通过正交试验得到TIS108刺激埃及列当种子萌发的最佳浓度为100mg/L,最佳温度为25℃,最佳相对湿度为70%,最佳pH为5,该条件下埃及列当萌发率高达79.42%以上。氟啶酮与赤霉素的最佳组合浓度为50mg/L+1000mg/L,最佳温度为25℃,最佳相对湿度为50%,最佳pH为5,该条件下埃及列当萌发率高达85.61%以上。两种生长调节剂均可作为新的萌发刺激物质,能够高效、稳定、快速的刺激埃及列当种子萌发,从而达到减少埃及列当种子库的目的,为之后采用“自杀式萌发”防治埃及列当提供一定的理论与技术支持;2、对TIS108、氟啶酮+赤霉酸、GR24、预培养、休眠的埃及列当种子转录组分析,筛选到大量的差异表达基因,其中TIS108与预处理之间共筛选到119个差异表达基因,多数差异基因被注释到与脱落酸、赤霉素生物合成通路相关,通过对激素相关基因的分析可以看出:TIS108、氟啶酮+赤霉酸、GR24都能够刺激埃及列当种子萌发的共同途径是降低ABA浓度同时增加GA浓度,降低ABA的浓度主要是通过抑制ABA的生物合成同时加快ABA的降解,该特征有助于我们发现更多的萌发刺激物质。3、不同浓度的氟啶酮和赤霉素组合都会对寄主甜瓜造成不同程度的药害,主要表现为新生成的叶片变白,最终抑制甜瓜植株生长直至死亡,但药害会随着时间的延长而逐渐减弱,直到120天之后,氟啶酮产生的药害完全消失,寄主甜瓜可以正常生长发育,在温室条件下生长45天后结果表明:各浓度处理对甜瓜植株的出苗率、叶片数、茎粗和根冠比几乎没有影响,而对株高、列当寄生率和寄生强度均有较显著的影响。其中FL,50mg/L+GA_3,50mg/L和FL,50mg/L+GA_3,1000mg/L对植株株高具有一定的促进作用,其中FL,50mg/L+GA_3,50mg/L的株高为45.13cm,显著高于对照37.43cm,而其他浓度与对照没有显著差异。对于列当寄生率,其中浓度为FL,50mg/L+GA_3,50mg/L处理下,寄生率与对照相比降低了62.50%,显著低于对照的寄生率100%,而其他浓度处理下列当寄生率与对照没有差异。而对于寄生强度而言,其中FL,50 mg/L+GA_3,50mg/L和FL,50 mg/L+GA_3,1000 mg/L处理下列当的寄生强度与对照相比分别降低了12.30和10.30,都显著低于对照的寄生强度13.43,而FL,100mg/L+GA_3,100mg/L浓度处理下寄生强度为12.14,与对照的差异不显著。4、吡氟酰草胺盆栽试验结果表明,当甜瓜长出1-2片真叶后再施加各浓度的吡氟酰草胺和赤霉酸,则不会对植株造成明显影响,通过2-3片真叶施加不同浓度的吡氟酰草胺对植株茎粗和根冠比几乎没有影响,而对株高、叶片数、列当寄生率和寄生强度均有一定的影响。其中Di,1mg/L+GA_3,100mg/L、Di,10mg/L+GA_3,50 mg/L和Di,50mg/L+GA_3,50对列当具有一定的防治效果,并且对寄主甜瓜不会造成不利影响,而且对株高和叶片数具有一定的促进作用,当浓度为Di,10mg/L+GA_3,50 mg/L时对列当防治效果最好,与对照相比寄生率降低了83.33%,寄生强度降低了2.94,而Di,100mg/L+GA_3,10 mg/L浓度处理下时寄生率和寄生强度与对照都没有显著差异;不同播种时间盆栽试验结果表明:当播种后同时施加不同浓度的吡氟酰草胺与赤霉酸,列当的寄生率、寄生强度和寄主甜瓜相关生物量的测定表明,同样浓度为Di,10mg/L+GA_3,50 mg/L时对列当防治效果最好,与对照相比寄生率降低了40%,寄生强度降低了13.20,并且与对照具有显著差异,而其他浓度处理下的列当寄生率和寄生强度与对照都没有显著差异。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S45
【图文】：

生活史,列当,种子,刺激物质

1-1.小列当的生活史。(a)种子萌发由宿主分泌的萌发刺激物质引起，包括独脚金内rigolactones)。(b)刚萌发的列当种子依附于寄主根部。(c-d)在开花结枝前，寄生结节已在地下数周或数月。(e)寄生植物产生大量种子，将在土壤中多年保持活力[3]。g.1-1. Life cycle of Orobanche minor. (a) Seed germination was stimulated by germicidal stimulcreted by the host, including strigolactones. (b) The newly emerged seeds attached to the root ofst with haustoria. (c d) Parasite tubercles have been growing underground for weeks or months bewering and branching (e) Parasitic plants produced a large number of seeds that will remain active soil for many years.1.2 列当的种类、危害及其分布

结构图,刺激物质,结构图,内酯

植物的种子的萌发。植物的分枝情况主要是有遗传因素决定的，分枝情况决定了植物形态结构，但是，植物也可以根据不同的环境来改变自身的生长状况[39,40]，目前研究表明，独脚金内酯同样可以抑制植物芽的分枝[41,42]。独脚金内酯合成基因MAX3/CCD7/RMS5/HTD1 和 MAX4/CCD8/RMS1/D10 的拟南芥、豌豆、水稻等突变体都表现出分枝或分蘖增多、同时内源独脚金内酯含量有所降低，并且通过施用外源的独脚金内酯可以恢复突变体表型。这些证据都表明，独脚金内酯是一类新的能够抑制植物分枝的激素[43-45]。同时，独脚金内酯还可以刺激丛枝菌根真菌菌丝的分枝，从而促进其与植物的共生。当土壤中营养条件不足时，植物会产生更多的独脚金内酯分泌到土壤当中，促使其与丛枝菌根真菌的共生，从而帮助植物获取更多营养；然而由于独脚金内酯含量的增加，寄生性种子植物也会寄生的更多。另一部分独角金内酯会被运输到植物的芽，从而在营养条件不足的情况下抑制芽的生长。当共生关系建立，植物获得充分养分以后，植物就会减少分泌独脚金内酯含量，从而抑制新的丛枝菌根共生，并解除对芽生长的抑制作用[46]。目前已证明独脚金内酯可以在极低浓度下(10 7-10 15mol/L)刺激根寄生植物独脚金(Striga spp.)、列当(Orobanche and Phelipanchespp.)种子的萌发[3,47]。

【参考文献】