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壳聚糖诱导植物抗病反应及机制研究

廖春燕

  1.在马铃薯蔗糖培养基(PDA)上测定了两种酸溶性壳聚糖(C-1和C-2)和一种水溶性壳聚糖(C-3)对17种植物病原真菌的拮抗作用,初步探索了壳聚糖分子量及浓度对其抗菌性能的影响,水溶性壳聚糖C-3的抗菌能力最佳且随着浓度增大而增强,酸溶性壳聚糖C-1和C-2的抑菌强度差异不显著,但两者的最佳抑菌浓度对不同病原真菌表现不一致。不同分子量的壳聚糖对病原真菌的抗性机制不同。2.用含毒介质法测定了壳聚糖对番茄枯萎病菌、早疫病菌菌丝生长和孢子萌发的抑制作用,浓度大于1mg/ml的壳聚糖能明显地抑制菌丝生长,各设定浓度均可在一定程度上抑制孢子萌发,而且抑制效果随着处理浓度的增大而增强;浓度大于0.1mg/ml的壳聚糖处理可诱导初生菌丝发生菌丝肿胀、分枝增多且菌体分隔增加及体细胞变短等形态学变化。壳聚糖的抑菌作用机制与其增加菌丝细胞膜的透性有关。3.不同浓度壳聚糖喷施对番茄幼苗株高、茎粗、叶绿素含量、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重及磷的含量均无明显影响,而显著的增加地下部干重、根冠比及地上和地下部氮钾含量,适当的壳聚糖浓度(1mg/ml)还可调节番茄幼苗氮磷钾比例。根冠比值的增加有利于提高幼苗的抗逆能力,植株体内钾含量的提高与抗病能力有关。4.在番茄四叶期用1mg/ml的壳聚糖进行诱导接种,可诱导番茄植株产生对早疫病的抗病性。经壳聚糖诱导后,番茄高抗、中抗、敏感品种的病叶率和病情指数均显著地低于接种对照,相对防效分别为39.8%、49.9%和56.4%;壳聚糖诱导番茄叶片过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶、β-1,3葡聚糖酶活性提高,诱导活性在不同抗性品种中表现不同,不同酶的时序变化也有所不同。5.POD和PPO在接种早疫病病菌或喷施壳聚糖后,接种早疫病病菌组的POD和PPO活性均高于壳聚糖处理组。壳聚糖对PAL、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性的诱导能力更强,在处理早期,壳聚糖处理组的活性均高于接种早疫病病菌组。喷施壳聚糖提高植株POD和PPO的活性可能是植株的应激反应,而提高 PAL、几丁质酶和 P1,3-葡聚糖酶的活性是壳聚糖的直接诱导机制。6.壳聚糖处理、早疫病病菌接种处理下番茄叶片*OD同工酶带谱与未接种基本相同,只是带的强弱与测定的酶活一致,此结果表明早疫病和壳聚糖诱导POD活性主要是增加原有POD同工酶的酶分子数日,而不是诱导新的同工酶的表达。7t 根扼同源序列设计特异性引物,以CTS处理后for、4hr、61。r的p A混合样品作为反转录的膜板,合成CDNA,再以此CDNA作为PCR扩增的膜板,通过RT PCR扩增出番仙卜1,}葡聚糖酶*in c**A的一个片段,测序结果在NCBI网站上进行blastn比较,其序列与番茄p刁,3-葡聚糖酶某囚同源性很高,表明通过RTPCR扩增出的片段为番茄pl,3-葡聚糖酶GI[J CDNA的一个片段。通过NOrthefflblottiflg分析表明,壳聚糖确实能够诱导卜1,3-葡聚糖酶的快速表达,在壳聚糖处理l’J山,6-1,3-葡聚糖酶的表达很快增强,并在12小时内保持在较高水平,接种处理卜1,3-葡聚糖酶的表达与对照相比略有提高,但远低于壳聚糖诱导处理。可见壳聚糖诱导番茄对’I疫病的抗性机制是在转率水平诱导了抗性基1习的表达,而非组成性酶的活性增强。8.不同分于量不同浓度的壳聚糖在接种iiJ一天D-l。面喷雾处理对诱导玉米小斑病的抗性均有一定效果,其中以低分子量壳聚糖C上 mg/ml浓度最好。壳聚糖*-1和*-2随着处理浓度的增人,其防病效果呈下降趋势。接种后一天、接种后三天壳聚栅喷施处理,川W1队效叨显下1籽,说叨)’c聚糖仪只有较灯的防病效果,而非抗病效果。9.壳聚糖处理番茄种子后接种枯萎病菌与对照相比发芽数增多,成活率提高,发病数减少。在同一接种量条件下,壳聚糖对枯萎病菌引起的番茄苗期狩倒病具有较好的防效,特别是较大接种量时,成活率差异更加明显但随着病原菌接种最的增大,壳聚糖防病的总体趋势逐渐下降。川.壳聚糖对玫瑰白粉病的防效低于甲基拖布津,高于对照和氨基寡糖。施用甲基拖介津后三大基本控制住了白粉病的发病率,府情指数与对照相比有极显著地下降,喷施后第10天川对阶效达79.5%。壳聚糖施J-IJ后玫瑰白粉病的发病率及病情指数均显著地低于对照,而且处理后第10天发病率厂始下降,但*!2所要求的浓度较大,成本过高,直接大规模应川于生产有待于进一?……