多年生黑麦草—内生真菌共生体抗病性及其对根腐离蠕孢（Bipolaris sorokiniana）抗病机制的研究

发布时间：2020-10-20 03:07

　　 多年生黑麦草(Lolium perenne)简称黑麦草,作为品质优良的牧草和草坪草在草业的生产中发挥着重要作用。大部分黑麦草可与Epichloe festucae var. lolii内生真菌形成共生体,内生真菌的共生对其共生体抵抗生物和非生物因素胁迫的能力有增益作用。目前国内外对黑麦草-内生真菌共生体与病原真菌相互作用的研究尚不多见。本研究以坪用的多年生黑麦草(球道)-内生真菌共生体为材料,研究了感染(E+)和未感染内生真菌的(E-)黑麦草的种带真菌区系及其致病力,而后分别在温室和田间条件,对E+和E-幼苗及植株人工接种数种病原菌,测定了其生理学和生物化学的异同,探讨了黑麦草-内生真菌共生体抗根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)病原菌的机制。主要结果如下1 黑麦草种带真菌及其致病力。自黑麦草E+和E-植株中收获的种子中分离获得细交链孢菌(Alternaria alternata),根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana),新月弯孢菌(Curvularia lunata),燕麦镰刀菌(Fusarium avenaceum)和小孢壳二孢(Ascochyta leptospora)等真菌。表面消毒处理后E+种子比E-种子的种带真菌分离率低7.1%,但二者之间差异不显著(P0.05)。2 幼苗对数种病原菌的抗性。室内发芽试验中,分别接种上述病原菌后,E+种子的发芽率、发芽势和种苗活力均显著高于E-种子(P0.05)。E+幼苗的苗长和干重亦显著高于E-幼苗(P0.05)。生理指标测定发现,E+幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)的活性,脯氨酸含量等均显著高于E-幼苗,同时E+幼苗的丙二醛(MDA)含量显著低于E-幼苗(P0.05)。3 盆栽植株对根腐离蠕孢的抗性。温室盆栽试验中,接种根腐离蠕孢后15天内,E+植株的发病率、病斑数和病情指数比E-植株降低的范围分别为34.7%～37.1%、50.9 %～61.6%和24.8%～34.0%。接种后10周内,E+植株的分蘖数、株高和叶绿素含量均显著高于E-植株(P0.05)。4 成株对锈病的抗性。田间试验中,黑麦草感染锈病后,E+和E-植株的发病率分别为21.9%和65.0%。轻度病株和重度病株条件下,E+植株的病叶损失率比E-植株分别低了49.4%和18.3%；净光合速率、蒸腾速率和气孔导度比E-植株的分别高出71.7%和78.0%,64.5%和55.5%,26.1%和45.5%；E+植株的叶片相对含水量、叶绿素含量和可溶性糖含量比E-植株的分别高出8.2%和29.4%,22.1%和64.5%,17.1%和28.2%；E+植株的脯氨酸含量、SOD和POD活性比E-植株的分别高出25.7%和22.6%,16.9%和24.5%,39.5%和21.5%。同时E+植株的MDA含量比E-分别低了49.6%和62.3%。5抗根腐离蠕孢的机制。显微观察发现,E+叶片表面的根腐离蠕孢孢子萌发率,芽管长度以及侵染点的数目显著低于E-叶片(P0.05)。接种后10周内观测发现,接种根腐离蠕孢的E+植株的多酚氧化酶(PPO)活性、几丁质酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性分别比E-植株最高增加25.1%,36.3%和26.1%(P0.05)。E+植株的全氨基酸含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量分别比E-植株最高增加53.4%,49.0%和37.7%(P0.05)。6生物碱含量及其活性。接种根腐离蠕孢后E+植株的叶片、叶鞘和根中麦角酰胺的含量比未接种的对照组中的含量均显著增高(P0.05),增高幅度最高可分别达95.0%、115.1%和93.6%；接种后E+植株的叶片、叶鞘和根等部位中麦角新碱的含量以比对照组显著增加(P0.05),增高幅度最高可分别达87.7%、126.4%和88.5%。E十植株中麦角生物碱对根腐离蠕孢的菌落生长、孢子萌发及芽管伸长均有显著的抑制作用,但抑制作用的强弱因生物碱存在部位而异,表现为叶片生物碱的抑制率叶鞘生物碱的抑制率根部生物碱的抑制率。E+植株叶片的乙醇提取液对根腐离蠕孢的菌落,孢子及芽管生长的抑制率均高于E-植株的。似可说明黑麦草中的共生菌即内生真菌能诱导植株产生更多的抗真菌物质。7氮和磷含量。E+植株的氮含量在接种后第5周呈逐渐下降趋势,而E-植株的氮含量则呈上升趋势,在接种后的第7-10周内,E+植株的氮含量比E-植株显著低了13.1%～17.7%(P0.05)。E+植株的磷含量在接种后第7周呈逐渐下降趋势,而E-植株的磷含量则在第4周开始下降。在接种后的第5-10周内,E+植株的磷含量比E-植株显著高出8.8%-18.6%(P0.05)。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S435.4
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
第二章 文献综述
    2.1 黑麦草概述
    2.2 黑麦草真菌病害
    2.3 黑麦草-内生真菌共生体的研究进展
        2.3.1 内生真菌对黑麦草生长的影响
        2.3.2 黑麦草-内生真菌的共生体对非生物因素胁迫的响应
        2.3.3 黑麦草-内生真菌的共生体对生物因素胁迫的响应
    2.4 黑麦草-内生真菌的共生体与病害互作
        2.4.1 离体叶片条件下内生真菌与病原菌的相互作用
        2.4.2 盆栽条件下内生真菌与病原菌的相互作用
        2.4.3 田间条件下内生真菌与病原菌的相互作用
        2.4.4 内生真菌的体外拮抗及其提取液对病原菌的作用
    2.5 禾草-内生真菌的共生体抗病机制
        2.5.1 生态位防护
        2.5.2 诱导保护酶表达
        2.5.3 产生次生代谢产物
        2.5.4 抗病原菌物质的产生
        2.5.5 改变寄主营养促进生长以提高寄主抗病性
    2.6 内生真菌对寄主植物受逆境胁迫的调节机制
        2.6.1 内生真菌对寄主植物体内活性氧及抗氧化系统的作用
        2.6.2 内生真菌产生生物碱及其它次生代谢物质对寄主植物的作用
    2.7 内生真菌在草地农业系统中的应用前景
第三章 黑麦草-内生真菌共生体的种带真菌
    3.1 材料与方法
        3.1.1 供试黑麦草种子
        3.1.2 种子内生真菌的检测
        3.1.3 幼苗叶鞘中内生真菌的检测
        3.1.4 感染(E+)与未感染内生真菌(E-)黑麦草种群的建立
        3.1.5 E+与E-黑麦草种带真菌检测
    3.2 结果
        3.2.1 种子和幼苗中内生真菌的带菌率
        3.2.2 自E+与E-黑麦草种群所获种子中内生真菌的带菌率
        3.2.3 E+与E-种子种带真菌的总分菌率
        3.2.4 E+与E-种子消毒后种带真菌的分离率
        3.2.5 E+与E-种子未消毒后种带真菌的分离率
    3.3 讨论
第四章 黑麦草-内生真菌的共生体种子及幼苗对病原菌胁迫的响应
    4.1 材料与方法
        4.1.1 供试黑麦草种子与病原菌
        4.1.2 病原菌泡子悬浮液的制备
        4.1.3 种子发芽与幼苗生长测定
        4.1.4 幼苗酶液的提取
        4.1.5 超氧化物歧化酶(SOD)测定
        4.1.6 过氧化物酶(POD)测定
        4.1.7 脯氨酸测定
        4.1.8 丙二醛(MDA)测定
    4.2. 结果
        4.2.1 发芽率与活力指数
        4.2.2 幼苗苗长与根长
        4.2.3 幼苗鲜重与干重
        4.2.4 SOD酶和POD酶活性
        4.2.5 脯氨酸与MDA含量
    4.3 讨论
第五章 盆栽与田间条件下黑麦草-内生真菌共生体对病原菌胁迫的响应
    5.1 材料与方法
        5.1.1 感染(E+)与未感染(E-)黑麦草种群的建立
        5.1.2 病原菌
        5.1.3 盆栽植株根腐离蠕孢的接种
        5.1.4 盆栽植株生长及病害的测定
        5.1.5 田间锈病调查及严重度分级
        5.1.6 田间条件下植株的生长
        5.1.7 田间条件下锈病植株生理响应的测定
    5.2 结果
        5.2.1 盆栽植株的发病率
        5.2.2 盆栽植株的生长与叶绿素含量
        5.2.3 田间条件下黑麦草锈病的发病率与植株生长
        5.2.4 田间条件下感染锈病黑麦草的光合指标
        5.2.5 田间条件下锈病植株的生理响应
    5.3 讨论
第六章 黑麦草-内生真菌共生体抗根腐离蠕孢机制的研究
    6.1 材料与方法
        6.1.1 材料
        6.1.2 接种
        6.1.3 根腐离蠕孢侵入离体叶片的观察
        6.1.4 黑麦草抗病相关酶活性及渗透性物质含量的测定
        6.1.5 黑麦草E+植株中麦角生物碱类浓度的测定
        6.1.6 黑麦草麦角生物碱及乙醇提取液对病原菌生长的测定
        6.1.7 E+和E-植株N元素与P元素含量的测定
    6.2 结果
        6.2.1 根腐离蠕孢侵入黑麦草离体叶片的过程
        6.2.2 抗病相关酶活性及渗透性物质的含量
        6.2.3 E+植株中麦角生物碱的含量
        6.2.4 麦角生物碱及乙醇提取液对根腐离蠕孢的影响
        6.2.5 植株N和P营养元素的含量
    6.3 讨论
第七章 总结与建议
    7.1 总结
    7.2 今后的研究方向
参考文献
在学期间研究成果
项目资助
致谢
附表

【参考文献】

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本文编号：2848117