质外体铵离子水平影响烟草—野火病菌互作的初步分析

发布时间：2020-11-02 18:14

　　 2015-2017年,通过室内试验及田间研究,模拟分析了烟草质外体铵离子水平对野火病菌生长繁殖、毒素产生以及病菌致病性的影响;比较测定了不同抗感品种烟草氮代谢途径相关酶活性,分析了其与抗病性、质外体铵离子水平的相关关系;从谷氨酰胺合成酶活性角度,分析了生育期、施氮量、移栽期、天气等因素影响病害发生的理化机制。主要试验结果如下:1、利用叶片注射法,研究了盆栽烟草不同生育期、不同叶位的烟叶对氨溶液的敏感性。结果表明生育期不同其对氨的敏感性不同,团棵期和旺长期烟叶对氨有较强的忍耐性,成熟期烟叶对氨的忍耐性明显降低。对团棵期和旺长期烟叶安全的氨溶液浓度上限为10~(-4)mol/L,对成熟期烟叶安全的氨溶液浓度上限为10~(-5)mol/L。不同叶位的烟叶对氨的敏感性由高到低依次是:下部叶中部叶上部叶。2、通过添加氨溶液的KB摇菌试验,发现氨对野火菌繁殖的抑制作用在24hpi之后比较明显,氨浓度愈高其抑制作用愈大。高浓度氨溶液(10~(-3)mol/L)对野火菌繁殖的抑制达到极显著水平,但低浓度氨溶液(10~(-8)-10~(-4)mol/L)却能够明显刺激病菌在8-12hpi的繁殖。进一步研究发现,被10~(-6)-10~(-5)mol/L氨刺激的细菌KB培养物(12hpi)经过除菌、除蛋白后的滤液,注射烟叶后造成的褪绿症状比对照(无氨刺激)提早12h出现,且能导致供试叶碟出现更严重的细胞损伤。说明病菌在铵离子的刺激下可能产生了更多的致病毒素。3、分别离心收集经10~(-6)-10~(-4)mol/L氨刺激6h、12h的野火菌菌体沉淀,制备再悬浮液并无针注射活体烟叶。结果发现刺激12h的病菌其导致褪绿及坏死症状的能力明显强于刺激6h的病菌,且不论是刺激6h还是12h的病菌,均以10~(-6)、10~(-5)mol/L这两个氨浓度刺激后的病菌具有更强的致病性,褪绿和坏死症状总是最先出现。为了更加说明氨对病菌侵染的激发作用,设计了氨与菌的混合接种试验,即接种前将10~(-6)-10~(-4)mol/L氨溶液混合至没有经过氨刺激的野火菌菌悬液,混合后立即无针注射接种活体烟叶。这个混合接种试验的结果再次表明,在铵离子的刺激下,病菌接种后48h便出现水渍状及褪绿症状,比无氨刺激的接菌对照早约24h,不接菌的氨溶液对照直至108hpi仍无症状出现。由此说明病菌的侵染能力得到了明显增强。综合考虑氨对病菌毒素产生以及病菌侵染的增强,初步认为一定浓度的铵离子能够引发野火病菌的致病性,这一结果尚属首次发现。4、通过比较烟草不同抗感品种的碳氮代谢相关理化指标:谷氨酰胺合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、蔗糖酶(INV)、叶片氨态氮含量、质外体铵离子水平等,发现GS活性与品种的抗病性关系密切。抗病品种在旺长期具有较高的GS活性,但在叶片衰老过程中GS酶活性下降较慢,而感病品种在衰老过程中GS酶活性下降迅速。抗病品种因其GS活性高、氨同化能力强,其叶片的氨态氮含量往往也较高,质外体铵离子积累相对较少。此外还发现,野火菌接种后烟叶的GS活性在48hpi之前呈连续上升趋势,之后才下降。抗病品种的GS在48hpi之后下降较慢,而感病品种下降迅速。当抗病品种的叶片GS活性用草胺膦抑制后,接菌发病更快。因此,正反两个方向的证据均表明GS酶活性的变化可能与烟草感染野火病的内在机制具有重要关系。5、通过田间试验,比较测定了移栽期、施氮量、降雨、GS酶抑制剂等因素对成熟期烟叶GS活性的影响。结果表明,推迟移栽有降低GS活性的趋势,施氮量的增加可造成下部叶GS活性的增加,降雨则明显抑制烟叶GS活性。这一研究结果为进一步解析烟草野火病发生流行的理化机制奠定了基础。综合分析试验结果,初步认为一定水平的质外体铵离子可以激发病菌的致病性,很可能是影响烟草-野火病菌互作的重要因素之一。本研究是首次对环境铵离子影响植物寄主-病原细菌互作的系统性探索。
【学位单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S435.72
【部分图文】：

4 结果分析4.1 烟草叶片对氨浓度的敏感性试验氨溶液叶片注射试验结果（图1）表明，不同生育期的烟草叶片对氨的敏感性不同。团棵期和旺长期烟草叶片较为幼嫩，具有较强的解氨毒能力，而成熟期烟叶较为敏感。能够造成所有三个生育阶段烟叶在室温下出现快速（最短0.5hpi）氨中毒症状的只有氨溶液浓度10-3mol/L这一个处理，而在团棵期和旺长期10-4、10-5、10-6mol/L浓度的氨即便注射后多天也一直无氨中毒现象。因此，本研究选用了10-4mol/L、10-5mol/L、10-6mol/L作为安全的氨离子浓度用于后续试验，10-4mol/L也是对烟草安全的氨溶液浓度上限。图1 烟草不同生育期对氨的敏感性试验Fig.1Sensitivitytestofammoniatotobaccoatdifferentgrowthstages注：-3：10-3mol/L浓度氨水；-4：10-4mol/L浓度氨水；-5：10-5mol/L浓度氨水；-6：10-6mol/L浓度氨水4.2 环境氨离子浓度对野火菌侵染烟草能力的影响4.2.1 氨对离体培养野火菌繁殖的影响离体培养试验表明，KB培养液中添加不同浓度的氨，对野火菌的繁殖生长具有一定的影响（表1

河南农业大学硕士学位论文图2 不同浓度的氨对烟草野火菌数量(OD600)的影响Fig2 EffectsofdifferentammoniaconcentrationsonteproductivegrowthofPspv.tabaci从图2可以看出，培养24h后野火菌数量无氨处理>10-8mol/L氨和菌混合培养>10-7mol/L氨和菌混合培养>10-5mol/L氨和野火菌混合培养>10-6mol/L氨和野火菌混合培养>10-3mol/L氨和野火菌混合培养>10-4mol/L氨和野火菌混合培养。数据表明在氨的存在下会影响野火菌数量且产生抑制效果。整体而言，高浓度的氨极大的抑制了野火菌的生长，在10-3mol/L氨浓度情况下，野火菌数量增长缓慢，10-4mol/L浓度氨在4-8h快速增长，生长量大于对照，可能是氨被野火菌所利用，加速了菌的生长。综合表1图2可以看出，氨对野火菌生长是起抑制作用，浓度不同抑制效果不尽相同，但是高浓度的氨对菌的生长抑制效果最为明显，低浓度的氨对菌抑制效果较为轻缓。这些试验都表明随着氨浓度的提高细胞生长繁殖速率减慢，但存在一合适浓度，在这一浓度下细胞繁殖速率反而会提高。4.2.2 氨对离体培养野火菌野火毒素产生的影响野火毒素的产生是野火病菌致病手段之一。为了考察环境氨离子水平是否能够影响野火毒素的产生

野火毒素的产生是野火病菌致病手段之一。为了考察环境氨离子水平是否能够影响野火毒素的产生，本研究采用离体培养细菌与氨溶液混合培养的方法，研究了混合培养液中的野火毒素量。毒素量定性评价采用烟草叶圆片细胞损伤率法以及除菌滤液无针注射接种法。测定结果见图3及图4。毒素量多少直接影响着野火菌进入植物的速度。从图3可以看出，低浓度的氨有利于野火毒素的产生，而高浓度的氨使野火菌产生较少的毒素。各处理之间达到了极显著性差异。毒素产生量:野火菌12
【参考文献】

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本文编号：2867389