外源海藻糖增强烟草对普通花叶病抗性的研究

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烟草花叶病是烤烟生产中主要的病害之一,在国内各烟区普遍发生且日益严重。感染烟草花叶病的植株出现生长困难,畸形、矮化甚至死亡等现象,这给烟农造成了极大的经济损失。花叶病的防治困难,与传统农业措施防治和化学制剂相比,利用植物或微生物提取物防治花叶病的方法,以其安全、无残留并且经济实惠的优势越来越受到关注。  海藻糖是一类广泛存在于自然界的非还原性双糖,它具有特殊的理化性质可以在高温、高寒、高渗透压及干燥失水等胁迫条件下有效地保护蛋白质分子不变性失活,从而维持生命体的生命过程和生物特征。已有研究证明,海藻糖与植物的抗病和抗逆响应有关。采用转基因技术增加植物体内海藻糖合成,或通过外源海藻糖处理,都能增强植物对低温、干旱、盐害等非生物胁迫与病害、虫害等生物胁迫的耐受性。但海藻糖能否增强烟草对普通花叶病的抗性还未见研究。因此,本次试验以心叶烟与K326为实验材料,检测海藻糖在增强烟草抗TMV方面的作用,以及喷施不同浓度海藻糖(10mmol/L和50mmol/L)的烟草在2h和24h时,烟草叶片内POD酶、SOD酶、脯氨酸、丙二醛和可溶性糖含量变化以及APX、RbohD、RbohF基因表达水平的变化,初步分析海藻糖对烟草抗逆性与抗病性的影响。同时通过气孔实验与转录组测序对其抗病抗逆的分子机理进行详细分析。  结果分析如下:  (1)通过半叶枯斑法检测发现,海藻糖具有钝化TMV、治疗和预防普通花叶病的作用。通过气孔开度和生理指标检测,初步认为,喷施海藻糖可能通过激活质膜NADPH氧化酶,诱导活性氧的产生,增加渗透调节物质,诱导PR等抗病相关蛋白积累,增强烟草的抗病性。  (2)通过转录组数据分析发现,海藻糖促进烟叶中抗病相关基因的表达。在烟草对海藻糖的前期(2h)响应中,出现大量HSP,其中HSP90与disease resistance RPP8-like protein3互作,HSP70与具有抑制促细胞凋亡BAX基因功能的Bax inhibitor蛋白互作,以及PP2C、LRR-RLK、CaM、-CCCH锌指域蛋白、JAZ和8-脱落酸羟化酶等多种抗病蛋白,启动烟草抗病功能。在24h时,大量抗病蛋白出现,如PR蛋白和WRKY蛋白,从而多方面增强烟叶抗病能力。  (3)通过转录组数据分析发现,海藻糖促进烟叶中抗逆相关基因的表达。海藻糖处理2h后,烟叶内HSP、PP2C、CaM、-CCCH锌指蛋白、JAZ和8-脱落酸羟化酶等抗逆蛋白的编码基因表达,24h后,又有多种受体蛋白酶如F-box protein、Amino acid/auxin permease、Aux/IAA family、ARR、CRE的编码基因及BHLH转录因子差异表达。对比2h与24h可知,喷施海藻糖可激活ABA、JA、Ca2+等信号途径从而增强烟草抗逆性。
其他文献
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学位
自然界中存在和每年产生最多的有机物是多糖,多糖中数量最大的是纤维素,其次是甲壳素,再次是淀粉。纤维素和淀粉早已为人所知,直到1811年才有人对甲壳素进行研究。将甲壳素放在浓