不同氮肥对番茄青枯病发生的影响研究

发布时间：2020-09-30 20:42

　　番茄(Solanum lycopersium)是目前我国栽培面积最大的蔬菜之一,但是近年来各种病虫害的发生严重影响了番茄作物的生长、产量及品质。其中,由茄科劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum,简称青枯菌)所引发的番茄青枯病的危害最为严重,给农业生产带来巨大的经济损失。青枯病是一种土传病害,土壤中的温度高、湿度大,易引起青枯病的发生。番茄是一种高需肥的作物,其主要从土壤中汲取生长发育所需要的营养物质,在各种肥料中,氮肥的利用最为广泛。氮肥会对作物的产量和品质产生重要的影响,但是过施、偏施也会引起灰霉病、细菌性斑点病等植物病害的发生。目前关于氮肥对于青枯病发生的影响尚不清楚,为此,本文以番茄为实验材料,研究了不同氮肥对番茄青枯病发生的影响,所取得的结果如下:1、番茄青枯菌的鉴定、分离与保存为了得到对番茄具有强致病性的青枯菌菌种,通过培养基筛选出具有致病性的病原菌,接种野生型番茄植株后从茎部提取病原菌作为分离源,并用常规接种检测的方法验证其致病性强弱,将具有强致病性的番茄青枯菌进行分离、保存,用于后续研究。2、根际不同氮肥处理对番茄青枯病发生的影响采用水培的栽培方式,对番茄施用7 mM NO3--N、7 mM Mix-N[NO3--N、NH4+-N(浓度比为7:3),下同]、1 mMNO3--N、1 mM Mix-N的氮肥营养液,番茄叶片中的NO3--N含量和硝酸还原酶(Nitrate reductase,NR)活性依次降低。对番茄植株的根部接种青枯菌R.solanacearum后,7 mM Mix-N处理的番茄植株发病最严重,1mM NO3--N处理的植株发病最轻,表明与7mM相比较,1mM浓度的氮肥可以减轻番茄青枯病的发病情况,同时,在相同浓度条件下,较高的NO3--N含量可以减轻番茄青枯病的发生。番茄根部氮代谢途径起催化作用的关键酶硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Nitrite reductase,NiR)、谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthase,GS)、谷氨酸合成酶(Glutamate synthase,GOG AT)所调控的基因NR、NiR1、NiR2、GS2、Fd-GOGAT的表达量表现出7 mM NO3--N高于7 mM Mix-N高于1 mM NO3--N高于1 mM Mix-N的变化趋势。在接种青枯菌R.solanacearum后,病程相关蛋白路径上的PR基因被诱导上调表达,激素水杨酸(Salicylic acid,SA)、茉莉酸(Jasmonic acid,JA)的含量上升 50%。由此表明,高浓度的氮肥和铵态氮肥会加剧番茄青枯病的发生;根际不同氮肥处理通过影响氮代谢关键酶的活性来影响番茄植株对R.solanacearum的敏感性。3、氮代谢关键基因沉默对番茄青枯病发生的影响利用病毒诱导的基因沉默(Virus-inducedgenesilencing,VIGS)技术构建氮代谢关键基因沉默植株,并接种R.solanacearum后,TRV:NR、TRV:NiR12、TRV:GS2、TRV:Fd-GOGAT番茄植株的病情指数与TRV:0相比较下降25%-40%,发病症状减弱;根部抗病相关基因PR1、PR5的表达量显著上调,且在基因沉默植株中的上调倍数显著高于TRV:0植株;接病后植株根部SA、JA的含量也显著上调,且在氮代谢关键基因沉默植株中SA的含量是TRV:0植株的1.5-2.25倍,而JA的含量则少于TRV:0。由此证明,将氮代谢关键基因沉默后,番茄植株对青枯病的抗性提高,并促进抗病激素水杨酸SA的积累,但是其具体的调控机制有待于进一步的深入研究。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S436.412.15
【部分图文】：

作用模型,植物,病原菌

而产生的诱导系统抗性（Ｉｎｄｕｃｅｄ邋ｓｙｓｔｅｍｉｃ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＩＳＲ）邋（Ｈｅｉｌ邋ａｎｄ邋Ｂａｌｄｗｉｎ，邋２００２）。逡逑水杨酸（Ｓａｌｉｃｙｌｉｃ邋ａｃｉｄ，邋ＳＡ）和茉莉酸（Ｊａｓｍｏｎｉｃ邋ａｃｉｄ，邋ＪＡ）在植物防御病逡逑原菌入侵的过程中发挥着重要的作用，是植物体内重要的信号分子（图１．１）。ＳＡ逡逑是植物体内的小分子酚类化合物，参与调节植物的许多生理生化过程，如种子萌逡逑发、细胞呼吸、气孔关闭、膜通透、离子吸收以及植株衰老等，但ＳＡ最主要的逡逑作用之一是参与植物对病原菌的防御反应（Ｈｕｂｂａｒｄ，邋２００２）。现已发现，ＳＡ可以逡逑抑制病原菌分泌的植物细胞壁降解酶活性，能诱导多种植物对真菌、细菌及病毒逡逑病害产生抗性，从而减少病原菌对植物的危害，在植物抗病反应中发挥着非常重逡逑要的诱导作用（Ｏｈａｓｈｉ邋ａｎｄ邋Ｍａｔｓｕｏｋａ，１９８７）。ＳＡ也是ＳＡＲ途径的重要信号物质，逡逑是植物受病原菌入侵后启动一系列防卫反应的信号传导途径的重要组成部分。植逡逑物在病原菌入侵后可以通过ＳＡ的积累，激活自身的免疫机制。ＪＡ则主要参与逡逑死体营养型病原菌诱导的抗病反应

产物,植物,生命元素,氨基酸

氮是植物生长发育必不可少的营养元素，其营养作用贯穿于植物的整个生命逡逑周期，被称为植物的“生命元素”。氮是植物体内许多代谢产物的重要组成成分，逡逑如蛋白质、氨基酸、酶等（图１．２），在植物的生命活动过程中具有重要的生理调逡逑节功能（张子义等，２００９；邋Ｉｎｏｋｕｃｈｉｅ／ａ／．邋，邋２０１０）。氮是植物营养生长过程中所需逡逑的大量元素，也是植物生理代谢过程中起催化作用的主要物质。大多数植物主要逡逑通过吸收和利用土壤中可溶的有机氮化合物，如尿素和氨基酸等，以及无机态形逡逑态的氮来用于自身的营养生长（陶爽等，２０１７）。植物主要吸收的是硝态氮（ＮＣＶ－Ｎ）逡逑和铵态氮（ＮＦＵ＋－Ｎ），它们是植物整个生命过程中主要吸收的矿质营养氮源（童学逡逑军等，２００１）。不同形态的氮对植物生长与生理代谢过程的影响也不同，进而对逡逑植物产生不同的生理效应（曹翠玲和李生秀，２００４）。逡逑Ｎｉｔｒｏｇｅｎ邋Ｉ邋Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ逡逑ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ逦１邋＂邋＂邋■邋．逡逑ｒ邋逦逦邋ｉ邋＾逡逑Ｓｕｇａｒｓ邋｜ｋ－逦＾邋Ｓｔａｒｃｈ逡逑Ｓｕｇａｒ邋ｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ逦Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ逡逑Ｆａｔｔｙ邋ａｃｉｄｓ＾－逦－｜逦＿邋ｗ邋＾ｆｔｒｏｍａｔｉｃ逡逑Ｌｉｐｉｄｓ逦ａｃｉｄｓ逡逑＾＾＾ＴＯｐｈｙｌｌ逦一－－’逡逑屓▲逦Ｍｒ逡逑Ａ邋Ｓｔｅｒｏｉｄｓ逦＿邋＿逦ｊ＾ｅｏｎｄａｒｙ逡逑Ａｍｉｎｏ邋ａｃｉｄｓ逦ｂｏｌｉｔｅｓ逡逑★邋＾＼＾ＴＣＡ邋ｃｙｄｅｙ＾逦Ｎ—ｔｉｄｅｓ逡逑Ｐｕｒｉｎｅｓ邋Ｐｏｌｙａｍｉｎｅｓ逡逑图１．２植物氮代谢产物？（Ｋｕｓａｎｏ过ａ／．

菌落形态,致病性,青枯菌,菌落形态

逦番茄青枯菌的鉴定、分离与保存逡逑形状不规则，流动性强（图２．１ｂ）。已有的研究表明，非流动性菌株的致病性减逡逑弱或丧失，流动性强的菌株对寄主的致病力强，这种粘液状物质主要是菌株分泌逡逑的胞外多糖，是青枯菌重要的致病因子（韦中，２０１２）。因此，以图２．１ｂ所示的番逡逑茄青枯菌为材料开展后面的实验研究。逡逑ｍｍ邋－｜ｆｅ逡逑图２．１无致病性（ａ）和致病性（ｂ）青枯菌在ＴＴＣ平板上的菌落形态逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ｖｉｒｕｌｅｎｔ邋ａｎｄ邋ａｖｉｒｕｌｅｎｔ邋Ｒ．邋ｓｏｌａｎａｃｅａｒｕｍ邋ｃｏｌｏｎｉｅｓ邋ｏｎ邋ＴＴＣ逡逑ｍｅｄｉｕｍ邋ｐｌａｔｅ逡逑２．２．２菌种的分离与保存逡逑用具有致病性的青枯菌菌株接种番庙植株后，从感病的番庙植株签部提取病逡逑原菌作为分离源，用无菌水稀释后点在固体扩繁平板上，在２８邋°Ｃ恒温箱中培养，逡逑形成两种形态的单菌落。为便于标记，将菌落颜色稍亮且多独立存在的命名为Ｉ逡逑型番茄青枯菌，颜色较暗且集中分布的命名为ＩＩ型番茄青枯菌（图２．２ａ）。将Ｉ逡逑型、ＩＩ型青枯菌分别用无菌水重悬形成ＯＤ６Ｇ（）＝１．０的菌液灌根接种野生型番茄植逡逑株以验证致病性的强弱，结果如图２．２ｂ所示，接种后的番茄植株与对照植株相逡逑比均明显矮小

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