抗性机制

抗性机制（共10篇）

抗性机制 篇1

玉米纹枯病是我国多个玉米产区普遍发生的土传病害, 研究发现, 引起玉米纹枯病的病原菌有立枯丝核菌 (Rhizoctonia solani) 、禾谷丝核菌 (R.cerealis) 和玉蜀黍丝核菌 (R.zeae) 3种, 其中立枯丝核菌是最主要的病害来源[1]。20世纪60年代该病害在吉林省首次发现, 70年代以来, 随着玉米种植面积的迅速扩大和高产栽培技术的推广, 纹枯病病情加重, 危害也日趋严重, 已成为限制玉米高产和品质的重要病害。丛枝菌根真菌 (Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 是陆地植物根内广泛存在的一类内生菌根真菌, 能与80%以上的植物形成共生关系, 发挥重要生态学功能[2]。大量研究证实, AMF与作物形成共生关系后不仅可以增加植物对矿质元素的吸收, 促进植物生长, 还能提高植物对干旱、病害、高温、低温、高盐和重金属等不良环境胁迫的抗性[3]。因此, 利用菌根真菌诱导玉米抗性可成为解决玉米纹枯病病害潜在的方法和思路。

1968年, Safir首次证实接种摩西球囊霉能降低洋葱红腐病危害, 经大量实验证实, AMF在增强植物对土传病害的抗病、耐病能力方面有良好表现[4,5]。许多研究表明, 接种AMF能有效减少大麦、花生、大豆、棉花、菜豆、洋葱、烟草、柑橘、桃、杨树、草莓、红三叶草和人参等作物由土传病原菌引起的根腐病、维管束病等的发病率或减轻病害程度[6]。利用丛枝菌根真菌进行生物防治, 既能促进作物生长和营养吸收, 又能防病, 并且对植物的抗病性也有持续性。因此, AMF在植物抗病性方面的应用成为农业可持续发展的理想选择。

AMF对玉米根系形成有益的共生联合体后, 对玉米的促生作用已被证实[7,8,9]。研究表明, 接种AMF能促进玉米生长发育, 提高玉米产量及玉米对土壤磷元素的吸收;增强玉米对石油和盐分胁迫下的抵抗能力;提高玉米对重金属的抗性等。在AMF对玉米病害影响方面, 已有研究表明预先接种摩西球囊霉能明显减轻玉米纹枯病的发病率和病情指数, 减轻病害[10]。但目前, 尚未见AMF提高玉米抗病性的生理和分子机制的报道。为了深入了解AMF诱导玉米抗病性的机理, 以玉米品种云瑞47为对象, 结合前人的研究结果, 通过盆栽接种试验, 研究接种摩西球囊霉 (Glomus mosseae) 的玉米根系在受立枯丝核菌侵染后, 根系防御相关酶活性的变化, 来揭示AMF诱导玉米抗性加强的生理机制, 旨在为通过生物防治的方法缓解玉米连作障碍提供新的参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用的玉米品种为云南广泛种植的云瑞47。接种所用的AMF为摩西球囊霉 (Glomus mosseae Nicolson&Gerdemann) , 由北京市农林科学院植物营养与资源研究所王幼珊研究员提供, 经玉米扩繁后并选择高侵染率的根系应用于试验, 接种剂为含有宿主植株根段、AMF孢子和根外菌丝体的混合物。病原菌立枯丝核菌 (Rhizoctonia solani) AGI-IA, 由华南农业大学资源学院周而勋老师提供, 病原菌在马铃薯培养基中25℃暗培养数天, 待菌丝布满培养皿立即用于病原菌接种试验。供试土壤理化性质为:有机质20.73g·kg-1、碱解氮310.67g·kg-1、速效磷42.86g·kg-1、有效钾267.95g·kg-1、pH 7.96。土壤过2mm筛后于烘箱中160℃高温灭菌2h, 自然冷却后继续160℃烘2h, 备用。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验于2012年6月在昆明学院农学院种植基地进行。试验设不接菌剂 (CK) 、在播种时接种摩西球囊霉 (Gm) 、玉米种植40d后根系感染立枯丝核菌 (Rs) 、播种时接种摩西球囊霉生长40d后根系感染立枯丝核菌 (Gm+Rs) 4个处理, 每个处理4个重复。每盆先装入2kg灭菌土, 然后接菌处理覆盖100g包含玉米根段的菌根菌剂, 不接菌剂处理则覆盖以不接菌剂扩繁的沙土及玉米根段混合物, 以保证微生物区系一致。每个品系选取饱满、大小一致的种子 (经10%H2O2预处理5min) 播种, 每盆一株, 发芽后每隔5d每盆浇灌1×Hoagland营养液50mL, 并按生长需要补充水分。需接种病原菌的处理在玉米出苗生长40d后接种立枯丝核菌, 用灭菌后的打孔器 (孔径1.0cm) 取生长在PDA上的立枯丝核菌菌丝块接种到玉米苗茎基部。接种前先用消毒过的针轻轻划伤接种部位表皮, 将菌丝块贴在划伤处, 并用高压灭菌后的棉球浸透无菌水覆盖保湿, 对照接种无菌PDA块。接病后转移至自制搭建塑料棚内, 保持高温高湿 (温度28~35℃, 相对湿度95%以上) , 在接种病原菌开始连续观察记录玉米发病情况, 直至第11天结束。

1.2.2 测定项目与方法

分别于发病前期 (接病后第1天) 、发病初期 (接病后第4天) 、发病中期 (接病后第7天) 、病情严重期 (接病后第11天) 和发病后期 (接病后第14天) 对玉米根系取样, 进行各生理酶指标测定, 并检测接病后第14天的菌根侵染率及相关酶活性。

玉米纹枯病的病害分级和病情指数统计参照黄京华等分级方法[10];玉米根系菌根侵染率测定参见Phillips等的方法[11];碱性磷酸酶ALP活性测定采用Tisserant等方法进行酶活性染色[12];琥珀酸脱氢酶SDH活性测定采用Smith等的方法[13];超氧化物歧化酶 (SOD) 活性采用氯化硝基四氮唑蓝 (NBT) 比色法测[14];过氧化物酶POD活性测定参见愈创木酚法[14];过氧化氢酶 (CAT) 活性采用紫外分光光度法测定[14];几丁质酶测定参照肖拴锁等方法[15];β-1, 3葡聚糖酶活性测定参照余永延等方法[16]。

1.2.3 数据统计分析

所有数据通过SPSS 13.0软件进行统计分析, 多处理间差异采用单因素方差分析 (one-way ANOVA) 和Duncan多重比较, 2个平均数的差异显著性检验采用成组数据的t检验, 差异显著性水平均为0.05。

2 结果与分析

2.1 病原菌侵袭对玉米菌根侵染率以及菌丝酶活性的影响

菌根侵染率是反映真菌和植物亲和力的指标, 接种Gm的玉米根系均被成功侵染, 而未接种Gm的玉米根系未被侵染。由表1可以看出, 与Gm处理对比, Gm+Rs处理重要的菌根侵染参数有不同程度的下降, 其中F、M和A参数差异显著, 可见丛枝菌根真菌与病原菌之间存在着一定的相互竞争作用, 导致菌根侵染率降低。ALP酶活性是判断菌根菌丝是否具备活化磷功能的重要指标, 病菌侵袭14d后玉米根系AMF的ALP酶活性也表现出不同程度的降低, 其中F差异达到极显著, A亦出现显著变化, 随着病原菌进入玉米根系AMF生长发育受阻, 菌根效应降低, 菌丝对磷的活化功能受到影响。琥珀酸脱氢酶活性是对AMF的活力菌丝进行检测, 病原菌对SDH活性的影响与ALP反应一致, Gm+Rs处理的SDH酶活性各参数比Gm处理均有一定程度的降低, 其中A差异达到显著水平。综上, 病原菌的进入能够降低玉米根系AMF侵染率及菌丝酶活性, 影响具有一致性。

注:表中数据为平均值±标准误, **为P<0.01, *为P<0.05。其中F、M、m、a和A分别代表菌根侵染频度、整个根系的菌根侵染强度、侵染根断的菌根侵染强度、侵染根断的丛枝丰度和整个根系的丛枝丰度参数。Note:The data are means±standard error.**mean significant difference at 0.01level (P<0.01) , *mean significant difference at0.05level (P<0.05) .F, M, m, a and A respectively represent the parameters of frequency of infected roots, relative infection intensity within the whole root system, relative infection intensity within the infected parts, relative arbuscule formation in mycorrhizal portions and relative arbuscule formation in the whole root system.

2.2 接种AMF对玉米纹枯病病情的影响

试验结果表明, 接种立枯丝核菌的处理所有植株都被成功侵染, 发病率达到100%。由图1可以看出, 接种第1天, 玉米无病情表现, 从第2天开始两处理玉米的病情指数逐渐增加, 病情越发严重。接病原菌第2~14天, Gm+Rs处理的病情指数比Rs处理下降了5.26~33.3百分点。可见, 预先接种Glomus mosseae能减轻玉米的纹枯病病害, 增强抗性, 降低病情指数。

2.3 接种AMF对玉米根系防御酶活性的影响

2.3.1 AMF对受到病原菌侵袭的玉米根系抗氧化酶活性的影响

当病原菌入侵植物体内后, 引发膜脂过氧化产生大量的超氧自由基, 而SOD、POD和CAT保护酶受病原菌刺激活性提高, 清除细胞内的超氧自由基, 保护细胞。同时, POD还可以催化细胞壁富含羟基脯氨酸的糖蛋白发生交联作用而使细胞壁得以加强, 阻挡病原菌的侵入。由表2可以看出, 自然状态下的玉米植株根系POD活性较为稳定, 随接种时间推移无明显变化, 而Gm处理的POD活性普遍高于CK处理, 其中在接病后第1、7天差异显著, 分别提高了14.0%和14.8%;Rs处理的POD活性随着时间推移呈现先升高再下降的趋势, 从第4天开始大幅度升高, 在第7天达到峰值, 随后下降;接种AMF的处理能够明显提高受到病害的玉米 (Gm+Rs) 根系POD活性, 与单受病害侵袭 (Rs) 的玉米对比, 在第4、7天其根系POD活性分别增加了9.8%和7.3%。

SOD测定结果表明 (见表2) , 玉米根系在自然状态下的活性相对恒定, 随时间推移无明显变化, 而Gm处理在多个观测点都能提高根系SOD活性, 其中在第1、7天差异显著, 分别提高了17.0%和16.5%;受立枯丝核菌侵染的玉米根系SOD活性变化明显, 呈现先升高后下降的特点, 从第4天开始不断升高, 第11天达到峰值, 随后下降;与Rs处理对比, Gm+Rs处理普遍提高SOD活性, 其中第7天差异显著, 幅度达到8.1%。

由表2可以看出, 自然状态下玉米根系的CAT活性变化不大, 较为稳定, Gm处理能提高CAT活性, 其中在第1、14天差异显著, 分别提高了7.9%和9.0%;Rs处理的CAT活性变化迅速, 与CK相比, 在接种后第1天开始快速增加, 第4天达到峰值, 随后下降, 说明病原菌侵染后CAT快速升高来提高防御;预先接种Gm的玉米根系一旦受到病原菌侵染, 亦能够诱发根系CAT活性提高来应对病害的侵染, Gm+Rs处理的CAT活性普遍高于Rs处理, 第4、11天差异显著, 分别提高了5.7%和5.0%。

注:表中数据是4次重复的平均值, 同列数据后有不同小写字母表示P=0.05水平差异显著。下同。Note:The data mean the average of four replications.The different lowercases indicate significant difference at 0.05level.The same below.

玉米根系与AMF形成共生关系后, 其POD、SOD和CAT活性相应提高, 防御功能加强;同时, 这种共生关系的建立使得玉米再受到病害侵染后可相应促进3种抗氧化酶活性来提高防御。

2.3.2 AMF对受到病原菌侵袭的玉米根系的几丁质酶和β-1, 3葡聚糖酶的影响

在植物与真菌相互作用过程中, 几丁质酶起重要作用, 其与抵抗病原物的侵入扩展有关, 能够水解真菌细胞壁中的几丁质, 使菌丝停止生长, 粗缩畸形, 甚至完全消化。由表3可知, CK和Gm处理玉米根系的几丁质酶活性随时间推移虽有一定的动态变化, 但幅度不大, 两处理对比, 预先接种AMF使得酶活性普遍增加, 其中在1、7和11天差异显著, 分别提高了11.2%、16.3%和12.1%;Rs处理根系几丁质酶活性变化迅速, 从第1天起开始大幅度增加, 第4天达到峰值, 随后不断下降;Gm+Rs处理与Rs处理变化趋势一致, 两者对比, Gm+Rs在第1、4和11天的几丁质酶活性显著增加, 幅度分别为8.2%、10.3%和13.5%。

β-1, 3葡聚糖酶通过催化水解β-1, 3葡聚糖酶多聚体部分地降解真菌细胞壁, 抑制真菌的生长繁殖, 保护植物抵抗病原菌侵害。自然状态下玉米根系的酶活性维持在较为稳定的水平, 动态变化不明显;对比CK处理, 接种AMF在第1、7天显著增加根系β-1, 3葡聚糖酶活性;单受到病害侵染的玉米根系, 其酶活性呈现先升高再降低的趋势, 从第1天开始迅速增加, 第7天达到峰值, 随后下降;预先接种AMF玉米根系在受到病害侵染时可增加β-1, 3葡聚糖酶活性, 对比Rs处理, Gm+Rs处理第1、4和7天的酶活性显著提高, 分别提高5.0%、5.2%和4.6%。

可见, 预先接种AMF在自然状态下就能促进玉米根系几丁质酶和β-1, 3葡聚糖酶活性的增加, 当受到病原菌侵染时亦能诱导两个防御酶的活性提高来应对病原菌的侵染。

3 结论与讨论

丛枝菌根真菌与宿主植物根系建立的互惠共生体, 参与植物多种生理生化的代谢过程, 在拮抗由真菌、线虫和细菌等病原体引起的土传性植物病害方面发挥重要作用, 此观点在多种作物上已证实[17]。AMF对玉米纹枯病抗性的影响已有报道, 证实了接种摩西球囊霉能明显缓解玉米纹枯病病害, 但并未深入探究其作用机理。近年来, 利用AMF开展植物病虫害生物防治已成为植物病理学家和生态学家的研究热点。对于AMF提高植物抗病性的认识已提出多种机理[18], 但这些机制并不具备通用性, 若要准确解释AMF提高某种植物抗病性的机制, 仍需从个例出发, 深入探究现象背后涉及的机理。

普遍认为, AMF与病原微生物的相互竞争是解释AMF防治病害的重要机理之一[18]。该研究发现, 立枯丝核菌侵染14天后, 玉米根系的菌根侵染率以及ALP和SDH活性均有不同程度的降低, 说明菌根菌和病原菌之间存在着一定的竞争作用。AMF作为一种土壤根际活体营养寄生性微生物, 与病原菌间存在着空间竞争关系, 它们竞争相同的生态位和侵染位点。因此, 病原菌的入侵必然会限制AMF的侵染过程, 降低AMF的侵染率;同时, AMF的存在又能减少土传病原菌在根表皮的初侵染和再侵染。另外, AMF与病原微生物都是异养生物, 对光合产物的竞争抑制了两者的充分生长繁殖。可推测在营养资源不充分的条件下, AMF活化难溶解磷的功能以及菌丝活力都会受到影响, 导致AMF的ALP和SDH活性下降。但该研究仅能初步证实两者之间存在着竞争现象。

前人研究表明, AMF诱导植物抵御病原菌侵染与抗氧化系统密切相关[19,20,21]。该研究表明, 预先接种AMF在自然状态下能够提高玉米根系的POD、SOD和CAT活性, 再受到病原菌侵染时亦能通过增加3种抗氧化酶活性来抵御病原菌伤害。因此认为AMF对保护酶的影响可以从两方面解释:一方面, AMF与植物形成共生关系后, 能够普遍提高保护酶活性, 使其含量处在较高水平, 提前诱导寄主防御体系加强, 做好应对不良环境的准备;另一方面, 菌根化的植株在面对病原菌侵染时能产生快速防御反应, 使得抗氧化酶含量增加, 有效清除病原菌入侵所形成的氧化逆境, 二次增强植物对病原菌的抵抗能力。AMF诱发保护酶活性增加的双重机制, 对于增强植物抗病性, 缓解病原菌入侵带来的伤害具有重要意义。

几丁质酶和β-1, 3葡聚糖酶是植物防御途径中重要的病程相关蛋白, 两种防御蛋白协同作用能充分发挥抑菌活性[22]。该研究结果表明, 菌根化玉米根系的两种水解酶活性有明显的增加, 再受到立枯丝核菌侵染时能累积防御反应, 增强抗病性, 这与在其它植物上的报道相一致[20], 因此, AMF诱导植物水解酶活性的增强是提高植物抗病性的重要机制。同时, 可知菌根化的玉米根系在病原菌侵染的第1天, 几丁质酶和β-1, 3葡聚糖酶活性大幅度提高, 这两种酶含量的增强可能代表了较早的防御反应。可见, AMF在植物初期抵御病原菌的侵入发挥着重要作用。

丛枝菌根真菌诱导植物抗病性的机理是一个关于植物组织结构和生理生化发生变化的复杂过程, 涉及其改善植物营养、与病原物竞争光合产物和侵染位点、激活植物防御机制等方面。该研究主要从AMF对抗氧化酶和水解酶的影响来探明其诱导植物抗病性提高的机制, 下一步将根据该研究结论, 从分子水平上来解释AMF对玉米纹枯病抗性影响的机制, 为AMF成功地应用于生物防治奠定基础。

摘要：为了探明AMF诱导玉米纹枯病抗性的生理机理, 以玉米云瑞47为对象, 通过盆栽试验研究了预先接种摩西球囊霉对玉米纹枯病抗性的影响, 并揭示了其提高玉米抗病性的生理机制。结果表明:接种AMF能降低玉米纹枯病的病情指数;与对照相比, AMF能不同程度地提高玉米根系防御酶 (POD、SOD、CAT、几丁质酶和β-1, 3葡聚糖酶) 的活性, 在个别时期个别指标差异显著;菌根化的玉米植株根系在受到病原菌侵染时, 亦能通过提高5种防御酶活性来增强抗性;同时, 当纹枯病病原菌侵染后, 玉米AMF侵染率及菌丝酶活性明显下降, 说明两者之间存在一定的竞争关系。因此, AMF诱导玉米纹枯病的抗性与其根系的防御酶活性密切相关。

关键词：摩西球囊酶,生理机制,防御酶,纹枯病抗性

水稻用药：抗性治理是关键 篇2

杀虫剂谁更优比武一见高下

眼下正是水稻病虫害防治高峰期，近日，在湖北省孝感市孝南区陡岗镇朝阳村的水稻田里，上演了一场水稻杀虫剂“大比武”。这里是国家公益性行业专项“作物害虫抗药性监测及治理技术研究与示范”项目组联合全国农技中心设立的水稻害虫抗性治理试验示范区，连片的水稻田被分割成多个区域，分别施用具有不同特点的杀虫剂，包括防治第三代稻飞虱的26种药剂、防治第二代二化螟和第三代稻纵卷叶螟的各15种药剂，这些药剂哪个防效佳、哪个药效差，高下立见，对比直观又有说服力。

笔者从对比实验结果表上看到，在防治第三代稻飞虱的药剂中，23种杀虫剂药后10天防效都达到了85%以上，效果比较理想，其中呋虫胺、噻虫胺、氟啶虫胺腈效果较为突出；在防治第三代稻纵卷叶螟低龄幼虫的药剂中，氯虫苯甲酰胺、茚虫威等10种药剂防效都在90%以上；在防治第二代二化螟的药剂中，毒死蜱、杀虫单、三唑磷等药剂防效明显差于氯虫苯甲酰胺为代表的双酰胺类杀虫剂。

与试验区相邻的还有农户自防区，笔者看到，应用高效杀虫剂防治的田块水稻挺拔茁壮，长势喜人，而农户自防区的水稻高矮不一，叶片有青有黄，特别地块出现了稻飞虱危害导致的“冒穿”现象。

防得好和防得不好产量上会差一大截，不同药剂之间差别也很大。“虽然从水稻长势上看不出那么大的差别，但用三唑磷、杀虫单、杀虫双这些老品种，每亩用量要用100多毫升，防效仅为百分之六七十，而用一些新型高效药剂每亩只需要十几毫升，防效好、持效期长，还能大大减少农药用量。”全国农技中心高级农艺师张帅说。

抗性快速上升治理刻不容缓

笔者了解到，在水稻害虫的防治上，杀虫剂的选择尤为重要，不光是因为防效上的差异，更重要的是要考虑延缓害虫抗药性的发生。在全国农技中心与“作物害虫抗药性监测及治理技术研究与示范”项目组联合举办的全国水稻杀虫剂科学安全使用技术培训班上，来自多家科研院所的8位植保专家介绍了水稻重大害虫抗药性的最新发展动态和治理对策。

华中农业大学作为项目的执行单位之一，2012～2014年对湖北省17个褐飞虱田间种群的抗药性进行了监测，结果表明，褐飞虱已经对吡蚜酮、噻嗪酮、吡虫啉产生了高水平抗药性，对噻虫嗪产生了中等水平至高等水平抗药性。而在我国其他稻区，水稻害虫抗药性快速上升普遍成了不容忽视的事实。

“稻飞虱是危害水稻的主要害虫之一，目前褐飞虱几乎已经对全部常用杀虫剂产生了抗药性，治理稻飞虱的抗性刻不容缓。”华中农业大学植物科技学院李建洪教授认为，抗性治理的关键是早期预警，只有在抗药性水平显著上升之前采取措施，才能有效延缓抗性发展。做好害虫抗药性监测可以及时、准确地掌握害虫的抗性分布及抗药性水平变化，筛选出可替代的农药品种，指导轮换用药。

专家告诉笔者，我国水稻病虫害每年发生面积达16亿亩次，年防治面积25亿亩次，是用药防治面积最大的作物。水稻害虫防治过程中，由于农民存在盲目用药、过量用药等问题，长期大量单一用药致使水稻害虫特别是稻飞虱、二化螟抗药性快速上升，药剂防效越来越差。针对当前水稻害虫抗药性发生的严峻形势，亟须改变以往的用药模式和习惯，强化对农民安全科学合理使用农药的指导。

延缓害虫抗性用药大有讲究

害虫抗药性上升不仅会使原本有效的药剂防效下降，还会徒增用药量和用药次数，增加防治成本。怎样才能有效延缓和治理抗性？多位专家强调了科学合理使用杀虫剂的重要性，尤其要避免长期单一使用一种药剂。

“过度依赖单一作用机理的产品、使一种害虫长期暴露在一种（类）药剂下，都可能产生抗药性，害虫的抗药性是可以通过多种手段来防止或延缓的，优化农药使用技术是抗性治理的关键。”中国双酰胺类杀虫剂工作小组主席胡全胜建议，不要在一个作物生长季连续使用同一作用机理的农药产品，也不要对同一种害虫的连续世代使用同一作用机理的农药产品。

“一定要维持药剂品种的多样性，便于选择药剂进行合理用药。”南京农业大学植保学院韩召军教授指出，要做好抗药性监测和药剂种类调整，轮换使用无交互抗性的杀虫剂，混用无交互抗性的增效杀虫剂，不用则已，用必高效，通过高效药剂和高效施药技术，尽可能提高防效、减少用药次数。

“水稻杀虫剂的使用上要坚持合理用药、交替用药和限制用药的原则。”全国农技中心高级农艺师张帅表示，一方面要注意按防治指标用药，不要见虫就打药；另一方面要根据农药的作用机理，选择在防治适期施用。同时按作用机理实施分类用药，上下代之间或前后两次用药之间选用无交互抗性或者不同作用机理的药剂进行交替轮换使用，避免连续单一使用某种农药。为了延缓病虫害抗药性的发展，对新颖、高效的药剂品种实施限制用药的原则，即在一个生长期内限制其使用次数。

抗性机制 篇3

生物冶金反应器通常含有高浓度的可溶性重金属离子, 在搅拌式反应器中, 重金属离子的浓度可达19 g/L Cu、23 g/L Ni、65 g/L Zn、3 g/L Co、14 g/L As以及40 g/L Fe[1]。高浓度的重金属离子会对冶金微生物细胞施加毒性并且抑制其氧化二价铁和还原型无机硫化合物 (RISCs) 的能力, 进而影响其冶金效率[2,3]。喜温嗜酸硫杆菌是生物冶金过程中一种重要的硫氧化微生物, 能够利用元素硫、硫代硫酸钠、硫化钠、连四硫酸钾等还原性无机硫化合物为能源进行生长, 当它和铁氧化冶金微生物混合培养时, 可以有效地促进金属离子的溶出, 提高冶金效率[4,5]。喜温嗜酸硫杆菌的砷抗性报道较早, 对其抗性分子机制研究也较为透彻[6,7]。此外, Watkin ELJ等研究表明喜温嗜酸硫杆菌对Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+均具有较强的耐受性[8]。丁建南等研究也发现, 喜温嗜酸硫杆菌对镉 (Cd) 具有很强的抗性 (耐受浓度可达31.5 g/L) , 并且经过连续3代适应性生长, 菌株的生长速度和硫氧化活性可以得到较好地恢复[9]。

相对于砷的抗性的研究, 喜温嗜酸硫杆菌其它重金属离子抗性机制的研究目前还相对较少, 由于冶金微生物普遍缺少有效的遗传操作系统, 使得对重金属抗性分子机制的认知造成困难。近年来, 随着测序技术的不断进步以及成本的不断降低, 一些研究人员开始采用基因组学方法揭示冶金微生物的重金属抗性机制, 如Luis等通过比较基因组的方法在氧化亚铁硫杆菌ATCC 53993中鉴定出参与铜抗性的基因岛[10]。基因组学被认为将在揭示冶金微生物的重金属抗性分子机制方面发挥重要作用[11], 然而对于喜温嗜酸硫杆菌, 目前还鲜有相关研究报道, 本研究采用罗氏454测序平台对喜温嗜酸硫杆菌SM-1进行全基因组测序, 并通过基因组学方法对SM-1适应冶金环境可能的重金属抗性分子机制进行了分析, 以期为进一步通过遗传改造提升其重金属抗性、提高冶金效率提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 菌株

喜温嗜酸硫杆菌 (Acidithiobacillus caldus) SM-1菌株由中国科学院微生物研究所资源前期开发国家重点实验室刘双江研究员课题组分离自生物冶金反应器。

1.2 培养基

SM-1菌株采用改良9K培养基 (不加Fe SO4) 培养[12], 加入微量元素溶液1.0 m L (2×) , 用硫酸调整p H至2.5。接种前加入10 g/L的灭菌硫粉, 37°C培养5~7 d, 所用试剂均为国产分析纯。

1.3 基因组测序

基因组DNA提取后采用罗氏454 GSFLX测序平台完成全基因组测序, 测序覆盖率为38×, 利用Newbler软件对测序读长进行组装, 共生成276个Conigs, 经Gap closure后得到全基因组系列。

1.4 基因注释与基因组学分析

采用Glimmer3.01和Fgene SB (http://linux1.softberry.com) 程序进行开放阅读框 (Open reading frames, ORFs) 预测。将预测得到的所有蛋白序列与NCBI非冗余蛋白数据库、Uniport蛋白数据库 (http://www.uniprot.org) 以及基因组百科全书数据库 (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG) 分别进行BLASTP比对 (E值设为1×10-3) , 对全基因组序列进行功能注释;采用tRNAScan-SE程序[13]确定基因组中的tRNA编码基因。比较基因组分析采用的参考基因组序列为:Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 (Gen Bank登录号NC_011761) 和Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 (Gen Bank登录号NC_011206) 。

2 结果与讨论

2.1 喜温嗜酸硫杆菌SM-1基因组的基本特征

喜温嗜酸硫杆菌SM-1含有一条环状染色体, 全长2 932225 bp, GC含量为61%。此外, 基因组还含有3个质粒 (p LAtc1、p LAtc2和p LAtc3) 和一个大质粒 (p LAtcm) , 见表1。染色体共编码2 880个ORF, 平均长度为1 017 bp, 编码蛋白基因长度占整个基因组的87%。与嗜酸硫杆菌属其它菌株一样, 喜温嗜酸硫杆菌SM-1含有两套核糖体RNA操纵元件。基因组含有47个tRNA基因, 负责编码生长所需的20种必需氨基酸。质粒p LAtc1、p LAtc2、p LAtc3和p LAtcm长度分别为9778、14 110、29 704和251 782 bp, 分别编码10个、13个、28个和255个CDSs。所有质粒的GC含量略低于基因组, 分别为:60%、58%、59%和57% (表1) 。基因组的收录序号为:CP002573, 质粒的收录序号分别为:CP002575、CP002576、CP002577和CP002574。

2.2 喜温嗜酸硫杆菌SM-1的重金属抗性机制

2.2.1 砷酸盐抗性

砷酸盐和亚砷酸盐能够抑制喜温嗜酸硫杆菌的生长并且降低其氧化还原型无机硫化合物的能力, 从而降低生物冶金效率[3,14]。通过对喜温嗜酸硫杆菌SM-1基因组的分析发现其染色体上含有一个砷酸盐抗性基因簇 (atc_0975-0977) 。该基因簇包含一个砷酸盐还原酶基因 (ars C, atc_0975) , 一个调控基因 (arsR, atc_0976) 和一个砷酸盐外排泵编码蛋白编码基因 (ars B, atc_0977) 。由于砷酸盐与磷酸盐结构类似, 它可以通过转运磷酸盐的Pst转运系统 (Atc_0835-0839, Atc_1380-1382, Atc_1731-1733) 被转运到细胞内。进入细胞后首先被砷酸盐还原酶还原为亚砷酸盐, 然后通过外排泵泵出细胞 (图1) 。喜温嗜酸硫杆菌SM-1的ars CRB基因簇与氧化亚铁硫杆菌相类似, 但是在基因的转录方向上有所不同, SM-1中基因ars B与ars H和ars C转录方向相反, 而氧化亚铁硫杆菌则相同。

与喜温嗜酸硫杆菌菌株#6不同, 同样分离自砷黄铁矿冶金反应器的喜温嗜酸硫杆菌SM-1的并不含有额外的位于Tn Atc Ars转座子上砷酸盐抗性基因簇, 而是在质粒p LAtc3上发现了一个可能与砷抗性有关的基因簇 (p Latc3_p05~08) 。该基因簇包括一个亚砷酸盐转运蛋白编码基因 (asr A, p Latc3_p05) , 一个反式阻遏蛋白编码基因 (p Latc3_p06) , 一个ArsR家族的调控因子 (p Latc3_p07) 和一个调控蛋白编码基因 (p Latc3_p08) 。是否该基因簇像菌株#6的Tn Atc Ars转座子一样能够增强喜温嗜酸硫杆菌SM-1的砷酸盐抗性[14], 还需要进一确认。

2.2.2 汞抗性

在喜温嗜酸硫杆菌SM-1基因组中还发现了编码汞抗性的相关基因, 如:汞还原酶Mer A编码基因 (atc_1058, atc_1726) , 有机汞裂解酶Mer B编码基因 (atc_1057) , 位于细胞周质的汞离子结合蛋白Mer P编码基因 (atc_1059) , 汞离子转运蛋白Mer T编码基因 (atc_1060) 和汞离子摄入蛋白Mer C编码基因 (atc_0897) 。有机汞 (Organomercurial) 通常为烷基汞化合物、苯基汞化合物、烷氧基汞化合物, 其毒性远高于Hg2+。苯基、烷氧基汞进入细胞后, 迅速分解为无机汞化合物;而烷基汞键性质稳定, 不易分解, 烷基汞进入细胞后首先被有机汞裂解酶还原, 产生的Hg2+将进一步被汞还原酶还原为单质汞, 然后通过挥发排除体外, 从而脱毒。此外, 基因组中还含有6个基因负责编码MerR家族的转录调控因子 (atc_0054/1664/2482/2521/2560和p LAtcm_076) 。与氧化亚铁硫杆菌ATCC 23270相比较[15], 阻遏蛋白Mer D编码基因没有在喜温嗜酸硫杆菌SM-1基因组中发现。而Mer P和Mer B则不存在于氧化亚铁硫杆菌ATCC 23270基因组中, 表明两者可能具有不同的汞抗性机制。

2.2.3 其它重金属抗性

由于缺少足够的还原酶所需的NADPH, 以及甲基化或其他共价修饰机制的缺乏, 使得一些二价重金属离子不能像Hg0那样挥发出细胞, 但这些离子可以被输出系统排出细胞, 其中有三种系统 (RND、CDF和P-ATPase) 参与介导二价金属阳离子的外排[16]。基因组学分析发现喜温嗜酸硫杆菌SM-1染色体和质粒p LAtcm上分别编码有外排Cd2+、Zn2+、Co2+的czc系统[17], 其中RND驱动的跨膜输出蛋白Czc CBA复合体包括位于细胞质膜的质子-阳离子反向运输蛋白Czc A (Atc_1883、Atc_0343、p LAtcm_082) , 位于周质空间的膜融合蛋白Czc B (Atc_1884、p LAtcm_083) , 位于细胞外膜的Czc C蛋白 (Atc_1885、p LAtcm_083) 以及对Czc CBA的表达起到调节作用的CDF型的Czc D蛋白 (Atc_0522、p LAtcm_075) , 两套czc系统的存在可能赋予了SM-1对于Cd2+、Zn2+、Co2+较强的抗性。此外, 在SM-1染色体还编码有一些参与其它重金属离子抗性的基因, 包括3个P类型的金属离子转位ATPase编码基因, 编码钴离子的外排泵蛋白Cor C的基因 (atc_2164) 以及一个细胞周质二价阳离子抗性蛋白Cut A编码基因 (atc_0522) 。

2.2.4 分子伴侣和蛋白水解酶系统

保持一个适宜的蛋白质折叠环境对于逆境条件下细胞的存活是非常必需的, 分子伴侣和蛋白酶是体内蛋白质正确折叠的两种重要因素, 前者用于帮助蛋白质正确折叠, 后者则用于清除错误折叠的蛋白质[18]。在喜温嗜酸硫杆菌SM-1基因组中, 分子伴侣的编码基因主要集中在两个操纵子中 (dna K和gro E) , 在其上游均含有一个CIRCE元件[19]。gro E操纵子由两个基因组成, 分别编码热激蛋白60家族的辅分子伴侣Gro ES (Atc_2204) 和分子伴侣Gro EL (Atc_2205) 。dna K操纵子由7个基因构成 (图3) , 其中包括分子伴侣蛋白Dna K (Atc_2505) 和Dna J (Atc_2504) 。基因hrc A (atc_2507) 编码一个热诱导的转录阻遏蛋白Hrc A, 该蛋白可以与CIRCE序列相结合, 从而控制其下游热激蛋白基因的转录。grp E (atc_2506) 编码热激蛋白Grp E, dap B (atc_2503) 编码二氢甲基吡啶酸还原酶, yhg C (atc_2502) 编码一个抗生素合成单加氧酶, hyp (atc_2501) 则编码一个功能未知蛋白。

此外, 喜温嗜酸硫杆菌SM-1基因组中还含有16个和18个分别编码不同类型蛋白酶和肽酶的基因, 它们构成SM-1的蛋白水解酶系统可用于清除细胞内错误折叠的蛋白质。研究表明, 长时间暴露于高浓度过渡价态的重金属离子环境中会引发芬顿反应, 在冶金微生物细胞内外产生活性氧类物质 (ROS) [20,22]。ROS在细胞内的存在时间很短, 但是其氧化活性很强, 可以对细胞内蛋白质、核酸等生物活性大分子造成氧化损伤[23]。推测SM-1基因组中分子伴侣和蛋白水解酶系统可能在消除ROS对于SM-1细胞内蛋白质的氧化损伤方面发挥着重要作用。

3 讨论

高浓度的重金属离子会对冶金微生物施加毒性并抑制其氧化二价铁和还原型无机硫化合物的能力, 从而影响其冶金效率[2,3], 因此, 如何提高冶金微生物的重金属的抗性, 是提升生物冶金微生物冶金效率的一个关键问题。构建基因工程菌株是一条可行的途径, 研究表明, 将外源砷酸盐抗性基因通过遗传操作系统导入喜温嗜酸硫杆菌细胞内, 可以有效地提高菌株的砷酸盐抗性[7,24]。山东大学在喜温流杆菌基因工程菌株的构建和遗传操作系统的开发方面也进行了有益的尝试[25,26,27], 但目前为止尚未有用于工业生产的喜温流杆菌基因工程菌株的报道。由于金属硫化矿物的化学组成较为复杂, 除了砷以外, 在浸矿过程中还会有其它有毒金属释放出来, 抑制微生物的生长和浸矿活性[9], 因此, 全面了解喜温嗜酸硫杆菌的重金属抗性分子机制对于提高其浸矿效率具有十分重要的意义。

基因组学为从整体水平研究冶金微生物的重金属抗性分子机制提供了新的策研究略, 本研究对喜温嗜酸硫杆菌SM-1进行全基因组测序, 在全基因组序列的基础之上利用基因组学方法对喜温嗜酸硫杆菌SM-1砷酸盐、汞、钴、锌、镉等重金属离子抗性可能的分子机制进行了分析, 同时对冶金环境下SM-1维持细胞内蛋白折叠内环境的分子机制进行了探讨。研究结果将为进一步揭示喜温嗜酸硫杆菌SM-1重金属抗性的调控机制以及通过遗传改造提升其重金属抗性、进而提高冶金效率提供理论指导。

牡丹红斑病抗性鉴定方法研究 篇4

关键词：牡丹；红斑病；离体鉴定；抗病性鑒定

中图分类号：S432.2 文献标志码：A 文章编号：1002—1302（2016）01—0168—03

牡丹雍容华贵，深受我国人民的喜爱。不但具有极高的经济价值，也有较高的药用价值，而且牡丹籽含油量和营养价值极高，是一种理想的油料资源，近年来栽培面积不断扩大。然而，由于管理的粗放，其病害程度逐年加重。其中发生普遍和危害严重的病害有3种：红斑病、根腐病、根结线虫病。牡丹红斑病也称霉病、轮斑病，是由牡丹枝孢霉菌（Cladosporium paeoniae Pass.）引起的，是牡丹发生最为普遍的病害之一。红斑病是一种叶部病害，发病程度可因品种和地块的不同而不同。如在山东菏泽地区，有高达80%以上的牡丹园病害发生率在50%左右，且重病园发病率甚至在90%以上。受害植株光合速率降低、光合机构破坏、抗氧化酶活性发生变化。从外部表现看，受害牡丹生长势差、丹皮、苗木产量低，花色衰退，严重时甚至死亡，严重阻碍了牡丹产业化的发展。

但不同牡丹品种抗病性不同，为了合理利用牡丹的抗病资源，达到控制病害的目的，需要有效地鉴定出抗病性强的品种，而合适的抗性鉴定方法是筛选抗性品种的保障。本试验研究抗性品种鲁菏红与感病品种赵粉离体和活体的抗病性鉴定方法，旨在为牡丹红斑病的快速鉴定及抗病机制研究提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

2013年秋天从菏泽采购的2个牡丹品种鲁菏红与赵粉移栽上盆，花盆规格45 cm×32 cm，花盆埋于大田越冬。2014年3月中旬移入温室，温室温度20～30℃。常规浇水施肥管理，植株生长正常。

1.2试验材料培养的处理牡丹枝孢霉菌分离和培养

病原菌C.paeoniae Pass.来自青岛农业大学生理实验室从病叶上用组织分离法分离并鉴定的菌种。在PDA培养基上培养，25℃黑暗培养10 d，待菌落长满培养皿时，用无菌水冲洗培养皿，用超声波将病原孢子散开，分别配成浓度为5.0×10⁴、2.0×10⁵、5.0×10⁵、3.5×10⁶孢子/mL的菌液，分别进行离体叶片和活体植株的接种。

1.3抗病性鉴定的处理方法

离体叶片接种法：选取鲁菏红与赵粉的枝条顶部的第2张、第3张，叶片以0.1%HgCl₂灭菌8 min，无菌水冲洗4～5遍，用无菌滤纸将水分吸干。分3个处理，处理1菌液孢子浓度为5.0×104个/mL；处理2菌液孢子浓度为2.0×10⁵个/mL；处理3菌液孢子浓度为5.0×10⁵个/mL。处理时将菌液40μL滴至叶片表面，在铺有无菌湿滤纸的培养皿中保湿，每处理均为50张叶。以无菌水处理叶片作对照，喷雾保湿。观察离体发病情况，10 d后统计病情指数。

活体接种法：选取鲁菏红与赵粉长势一致的植株，用喷雾法将3.5×10⁶个孢子/mL菌液喷于叶子的正反面至滴水，对照用蒸馏水代替。参照吴玉柱等的方法，利用喷雾器喷雾保湿3 d，并保持温室空气湿度达80%～90%。分别于处理后的20 d统计2个品种的发病率。

1.2牡丹病害病级鉴定标准

1.2.1活体鉴定标准 对牡丹活体喷施处理20 d进行统计，病状分级标准见表1。

染病指数（%）=∑（各级病株数×各级别代表值）/（调查总株数×最大级别代值）。

1.2.2离体鉴定标准 将牡丹红斑病进行人工离体鉴定，按照5级分级方法，将病级记录。然后根据公式算出病情指数，本试验发病情况调查分为0、1、2、3、4、5級（表2）。

染病指数（%）=∑（各级病叶数×各级别代表值）/（调查总叶数×最大级别代值）。

1.2.3丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）含量的测定 取活体处理20 d的牡丹枝条顶部第2张、第3张叶片进行MDA和H₂O₂含量的测定，方法均参照文献[8]，重复3次。

数据使用Excel处理，用SAS 8.1数据处理软件进行显著性分析。

2结果与分析

2.1牡丹离体鉴定结果

离体叶片发病初期，叶正、反面出现绿色针头状小点，后变为水渍状圆点，发病时呈现出褐色病斑，严重时发病处变为黑色，病斑扩展迅速，相连成片，并伴有霉味。鲁菏红和赵粉的对照均没表现出发病症状，但2个品种在病原菌处理下均有不同程度的发病表现。在浓度为5×10⁴孢子/mL处理中，鲁菏红发病非常轻，而在2×10⁵、5×10⁵孢子/mL处理下症状明显。赵粉在3个浓度下均表现出明显的病害症状，在所有浓度下病害症状均比鲁菏红重（图1）。随着处理浓度的增大，鲁菏红和赵粉病情指数均升高，但赵粉病情指数高于鲁菏红，说明在离体处理的过程中，所使用的鉴定方法和选用的病原菌浓度是合适的（表3）。

nlc202309031608

2.2牡丹植株活体处理发病统计

对鲁菏红和赵粉植株进行病原菌液喷施，保湿3 d后，赵粉叶正、反面出现绿色针头状小点，5 d时有病斑，而鲁菏红10 d时偶有小斑出现。30 d左右时，可扩展成10～25 mm大小的病斑，呈紫红色，大多数病斑有明显的同心轮纹，近圆形，最后病斑枯焦连成片（表4）。

2.3牡丹枝孢霉菌侵染过程中MDA和H₂O₂含量变化

MDA是细胞膜脂过氧化的重要产物，MDA的产生又可引起酶的变性和膜的损伤，会导致膜结构破坏，使膜透性增大，其含量高低可反映植物的受害程度。鲁菏红和赵粉在枝霉菌侵染20 d后，2种牡丹染病后MDA含量均高于相应对照组，其中鲁菏红比对照MDA高50%、赵粉比对照高84.6%（图2），表明MDA含量的升高反映出受伤害的程度。牡丹植株受侵染后H₂O₂的含量变化规律与MDA相似（图3）。由此可以判断，病原菌侵染后，MDA和H₂O₂含量升高，对细胞膜造成过氧化作用，膜受伤害。

4讨论

牡丹不同品种对红斑病的抗性不同，为了充分利用牡丹自身的抗病性，就要充分筛选抗病性品种进行研究，發掘抗病资源。由于离体鉴定法具有快速、节省空间等优点，因此建立合适的离体鉴定方法对筛选抗性品种非常重要。

本研究选用对红斑病抗性较强的鲁菏红和抗性较弱的赵粉作为试验材料，通过离体叶片接种病原菌和活体植株喷施病原菌，调查病情指數的大小来反映抗病性强弱。本试验结果表明，在浓度为5×10⁴、2×10⁵、5×10⁵孢子/mL处理下2个品种表现出明显差异，与活体鉴定中得出的结论一致，这说明离体鉴定所选择的浓度范围是合适的，也说明离体鉴定方法的可行性。在其他一些物种中也有离体与活体鉴定结果一致的报道，如赵志祥对水稻抗瘟性离体鉴定结果与常规的活体鉴定结果高度一致，黄振涛等报道小麦品种在抗秆锈病的离体鉴定方法与活体鉴定结论一致。然而，宋维富等发现小麦秆锈病离体与活体鉴定在个别品种上不完全一致。

在受病原菌侵染后，抗感品种的生理生化大部分具有差异。余文英等在甘薯抗疮痂病的研究中发现，感病品种的MDA上升幅度远高于抗病品种。本研究中受枝孢霉菌侵染的牡丹叶片中无论是MDA还是H₂O₂的含量，赵粉均显著高于鲁菏红。在牡丹藏枝红受病原菌Cylindrocladium caller-dense侵染后也观察到MDA和H₂O₂的含量升高的现象。柯玉琴等在研究烟草青枯病的MDA和H₂O₂含量时结果相似。然而江彤等研究却表明，在接种病原菌后抗性强的烟草品种MDA含量明显高于感病品种，这也许与寄主和病原的不同以及取材时间的不同有关系。

本研究中创建了牡丹红斑病的离体叶片鉴定法，在便于控制环境的条件下方便地鉴定品种抗红斑病的强弱，而且感病后MDA含量的变化也可作为抗病性强弱的参考，因此本研究结果可为牡丹抗病性的鉴定和抗病品种的筛选提供参考。

抗性机制 篇5

1 山区稻田土壤养分与水稻生产现状

土壤养分严重失衡, 家庭联产承包责任制以前施肥以农家肥为主, 养分虽然不高, 营养成分齐全;家庭联产承包责任制后农民为追求高产, 而盲目地投入大量元素肥料, 氮、磷、钾肥料一定程度上满足了水稻对这些营养的需求, 然而好景不长, 长期大量投入这些肥料, 使得这些肥料在土壤中不断累积, 超过了水稻正常生长的需要, 出现了稻田土壤被污染现象, 造成水稻产量下滑, 却很少人去研究土壤养分消长与水稻抗性的关系。

2 研究土壤养分与水稻抗性关系规律的重大意义

研究土壤养分与水稻抗性关系规律为合理施肥提供科学依据, 可以避免肥害现象发生, 防止稻田污染, 促进水稻正常生长, 从而提高水稻产量和品质。有利于农业可持续发展, 节本增效, 指导生产。研究土壤养分与水稻抗性关系规律是发展现代农业的需要。

3 研究土壤养分消长与水稻抗性关系规律的必要性

我们知道土壤养分是促进水稻正常生长的物质基础, 水稻一生中, 需要有大量元素, 中量元素和微量元素, 但不清楚它们在土壤中的消长情况与水稻抗性的关系如何, 因而在生产上易造成施肥盲目性, 所以研究土壤养分消长与水稻抗性的关系十分必要。

我们知道土壤养分对水稻生长的必要性, 但不知道对水稻生长的有害性, 而常年向土壤中投放某一种或几种大量元素、中量元素和微量元素, 然而水稻的生产率仍然不高, 所以研究土壤养分消长与水稻抗性的关系十分必要。

不知道土壤养分消长与水稻抗性关系, 就无法用科学方法去增强水稻的抗性, 无法用科学评价某个水稻品种的抗性, 无法为植保工作者提供科学的植保依据, 长期盲目施肥就会降低水稻生产率, 造成环境污染, 危害社会, 危害人类身体健康。

综上所述, 研究土壤养分消长与水稻抗性关系十分必要。只有弄清土壤养分的消长与水稻抗性的关系, 才能提高水稻的生产率, 避免水稻施肥的盲目性, 确保水稻生产的可持续发展, 有效避免水稻生产过程中, 因养分失衡给社会和人类身体健康造成危害从而早日实行幸福小康, 美丽中国。

4 研究方法

加强土壤养分消长与水稻抗性关系的研究。要研究稻田土壤养分消长的规律和水稻的耐肥性, 包括不同类型品种、同一类型品种、同一类型不同组合品种, 同一组合不同类型品种的耐肥性, 弄清了土壤养分消长的规律和水稻的耐肥性之间的关系就能有效地利用这一理论来指导水稻的科学栽培, 从而达到生产目的, 保护生态环境, 避免社会危害。

5 建议

加强土壤养分消长与水稻抗性关系研究;建立试验, 示范基地, 落实科研人员;要增加财政预算, 确保土壤养分消长与水稻抗性关系的科研经费得到保障, 使此项研究工作能够长期持续进行;建立激励机制, 充分调动科研人员和技术推广人员的积极性。

参考文献

[1]高辉.不同土类土壤养分时空变异与水稻精确施肥决策支持系统研究[D].扬州大学, 2010.

[2]李云, 冯跃华, 王小艳, 武彪.基于主成分回归的土壤养分与水稻产量的关系[J].贵州农业科学, 2013 (12) :50-54.

[3]张玉霞.四川盆地水稻土壤有效磷测定方法研究[D].西南大学, 2008.

[4]颜志雷, 方宇, 陈济琛, 王飞, 何春梅, 林新坚.连年翻压紫云英对稻田土壤养分和微生物学特性的影响[J].植物营养与肥料学报, 2014 (05) :1151-1160.

[5]袁红娟, 卢家仕, 徐晶, 王亚伦, 陈理军, 周芸伊, 何龙飞.抗稻瘿蚊水稻的形态结构及生理生化特性研究进展[J].安徽农业科学, 2015 (11) :88-90.

[6]田卉.重庆稻区主栽水稻品种对稻纵卷叶螟的抗性评价及防治指标研究[D].西南大学, 2013.

[7]刘艳丽.长期施肥下水稻土土壤性质变化及其与生产力的关系研究[D].南京农业大学, 2007.

[8]杨曾平.高产稻田土壤肥力特征及其退化研究[D].湖南农业大学, 2006.

玉米抗性淀粉在食品中的应用 篇6

1 玉米抗性淀粉在花卷中应用的研究

1.1 试验材料设备

主要材料:玉米抗性淀粉,上文所制;小麦粉市售中筋粉,上海国民淀粉公司;即发活性干酵母,安琪公司;纯净水。

主要设备:锅炉,蒸锅。

1.2 工艺流程

面粉→和面(加入玉米抗性淀粉)→发酵→成型→蒸制→成品

1.3 花卷具体制作方法

称取面粉250g,加入50ml纯净水,在已预热的面中加入即发性干酵母1.25g,倒入5ml纯净水使酵母溶解,配制成悬浮液。再用筷子搅拌均匀,发酵60分钟,取出,在和面3分钟,成型,醒发15分钟,放入已煮沸的蒸锅屉中蒸20分钟,关火后3分钟取出,进行感官评价。

1.4 感官评价方法

将制作好的花卷切成数块,品尝小组又5个经训练并有经验的人员组成,按下表进行逐项品尝打分,评价项目及标准如表1。

1.5 花卷的感管评价结果

以表1评价项目和标准为依据,对加入玉米抗性淀粉制作的慢头进行感官评价,结果如表2。

1.6 花卷感官评价结果与分析

从表2可知,没有加玉米抗性淀粉时,花卷的感官评分最高,随着玉米抗性淀粉的加入,感官评分越来越低,说明玉米抗性淀粉含量与花卷的质量成互相关,玉米抗性淀粉含量越高,花卷的质量越差,但对花卷的气味没有影响。所以,为了保证玉米抗性淀粉的生理功效又不失花卷的感官品质,在制作花卷中,加入玉米抗性淀粉的量应控制在4%~6%之间。

2 玉米抗性淀粉在核桃乳饮料中的应用

玉米抗性淀粉在饮料中也具有广泛的应用,RS作为食品增稠剂,具有较好的黏度,抗性淀粉因具有良好的流变特性、稳定性及低持水性,可以作为食品稳定剂使用。有资料显示,将RS、天然变性淀粉分别添加到调味汁中,于90℃蒸煮15min,结果显示添加RS的制品稠度较好。又因RS为不溶于水的物质。在黏稠不透明的饮料中可用RS来增加饮料的不透明度及悬浮度,它不会产生砂砾感,也不会掩盖饮料的风味。此外,RS还可用于汤料、乳制品中,RS不仅是双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌繁殖的良好基质,还可以用为菌体保存剂。如添加RS的酸奶,乳酸杆菌的数量明显高于对照,饮用后菌体的存活率大为提高。

2.1 实验材料与设备

试验原料:核桃、白砂糖、单甘酯、复合稳定剂、玉米抗性淀粉。

仪器与设备:打浆机、脱气机、高压灭菌锅。

2.2 工艺流程(图1)

2.3 感官评价方法

将制作好的核桃乳饮料装入小杯,品尝小组又5个经训练并有经验的人员组成,按下表进行逐项品尝打分,评价项目及标准如表3。

2.4 感官评价结果分析

参照表3核桃乳感官评价标准,对核桃乳进行逐项感官评价,价结果如表4。

通过表4的感官评价结果可知,玉米抗性淀粉在核桃乳可作为稳定剂加入,加入量控制在0.8%左右,既能发挥玉米抗性淀粉的生理功效,又不会对核桃乳饮料的感官、色泽、风味产生不良影响。

3 结论

微波法制取玉米抗性淀粉操作简便,原料易获取,实验设备不复杂而且成本较低;在最佳工艺条件下,玉米抗性淀粉得率也较高。在淀粉乳浓度30%,微波功率800W,微波时间300S,4℃回生20h的工艺条件下,玉米抗性淀粉的得率为28.4%。玉米抗性淀粉应用于食品中,不仅可提高纤维含量。还可克服传统膳食纤维的某些缺点,改进食品品质,玉米抗性淀粉添加到花卷中后,它不会像膳食纤维那样影响食品的感官和质构,在饮料中,玉米抗性淀粉还可做良好的增稠剂,使消费者能够在享受食品原有美味的同时,得到健康和营养,具有广泛的应用前景。

玉米抗性淀粉在面食中的应用 篇7

一、材料与方法

(一) 馒头的制作。

1.试验材料与设备。试验材料:小麦粉 (市售中筋面粉) ;玉米抗性淀粉;即发活性干酵母 (安琪公司) ;纯净水。

设备:盆、纱布、锅炉、蒸锅。

2.工艺流程。具体如下:

3.操作方法。称取300g面粉放置于盆中, 5g即发活性干酵母用5mL的纯净水进行溶解, 用筷子搅拌均匀后加入到面粉中。接着边往盆中加入适量的纯净水, 用手揉成光滑的面团即可。盖上纱布醒发30min后, 取出发酵好的面团, 按揉几下, 排除面团内部的气泡, 然后将面团切割成大小相等的馒头胚, 放入蒸锅屉中蒸, 开大火, 待蒸锅上气后再蒸8~10min后关火取出, 进行感官评价。

(二) 面条的制作。

1.试验材料与设备。试验材料:小麦粉 (市售中筋面粉) ;玉米抗性淀粉;食盐;纯碱;纯净水。

设备:盆、网筛、纱布、锅炉、蒸锅。

2.工艺流程。具体如下:

3.操作方法。称取300g面粉过筛后放置于盆中, 将食盐、纯碱用纯净水溶解后加入盆中, 然后在盆中不断地和面, 在和面的同时要一点点地往盆里加水, 水多了就加面, 面多了就加水, 直到面和水达到合适的比例。接着将面团静置15~20min进行熟化, 熟化是为了进一步形成面筋的网络组织。最后用擀面杖将面团擀成一张大饼, 然后用刀切成一条一条的, 加入沸水中煮5~7min后取出, 进行感官评价。

(三) 感官评价方法。将制作好的馒头、面条平均分成5份, 品尝小组由5个有经验的人员组成, 按表1进行逐项品尝打分, 评价项目及标准如表1。

1.馒头的感管评价结果。以表2评价项目和标准为依据, 对加入玉米抗性淀粉制作的馒头进行感官评价, 结果如表2。

2.面条的感官评价结果。以表1评价项目和标准为依据, 对加入玉米抗性淀粉制作的面条进行感官评价, 结果如表3。

3.馒头感官评价结果与分析。由表2可知, 加入3%玉米抗性淀粉的馒头的感官评分最高, 随着玉米抗性淀粉含量的增加, 馒头的感官评分逐渐降低。说明玉米抗性淀粉含量对馒头的质量会产生一定的影响, 玉米抗性淀粉含量越高, 馒头的质量就会越差, 但对馒头的色泽和气味没有影响。同时, 添加了玉米抗性淀粉的馒头结构要比没有添加的好, 说明抗性淀粉会和面筋形成较优的网络组织。所以, 为了保证玉米抗性淀粉的生理功效又不失馒头的感官品质, 在制作馒头时, 加入玉米抗性淀粉的量应控制在3%左右。

4.面条感官评价结果与分析。由表3可知, 加入3%~5%玉米抗性淀粉的面条的感官评分最高, 随着玉米抗性淀粉含量的增加, 面条的感官评分先是保持不变, 但当玉米抗性淀粉的含量大于5%时, 感官评分出现降低。说明玉米抗性淀粉含量对面条的质量会产生一定的影响, 其中添加了玉米抗性淀粉的面条结构要比没有添加的好, 说明抗性淀粉会和面筋形成较优的网络组织, 但对面条的气味和色泽不会产生影响。所以, 为了保证玉米抗性淀粉的生理功效又不失面条的感官品质, 在制作面条时, 加入玉米抗性淀粉的量应控制在3%~5%之间。

二、结语

由于抗性淀粉颗粒小, 吸水性低, 不会影响加工面团的粘稠度、流变性, 且在加工过程中不会与其他配料争夺水分, 可以使面筋充分利用水分形成较优的组织网络, 并且添加抗性淀粉后的面团质地和结构良好, 在气孔结构、均匀性、体积和颜色等感官品质方面均比普通面食要好, 因此更适宜作为馒头、面条、糕点等膳食纤维添加剂。

参考文献

[1]石劢, 徐贵发.抗性淀粉:一种潜在的功能食物成分[J].预防医学论坛, 2005, 11 (1) :70~72

[2]张文青, 张月明, 郑灿龙, 等.抗性淀粉临床降糖降脂效果观察[J].中华医学研究杂志, 2006, 6 (7) :732~734

[3]周世成, 刘国琴, 李琳, 等.抗性淀粉的制备与应用研究进展[J].粮油食品科技, 2009, 17 (2) :51~53, 56

抗性百合应是花农种养的首选品种 篇8

但是, 在东方百合的种养中, 镰刀菌严重地影响了百合的栽培。镰刀菌主要造成百合鳞茎基盘腐烂, 鳞茎基盘腐烂是东方百合杂种系最严重的鳞茎病害, 因为该病害毁坏鳞茎, 导致整个植物毁灭。该病害由尖抱镰刀菌、盘柱抱菌或Fusarium与Pythium共同侵染。症状为鳞片上出现暗棕色腐烂、坏死, 导致鳞片脱落, 造成地上部叶片黄化, 茎秆低矮。镰刀菌造成鳞茎基盘腐烂, 在东方百合种球繁育过程中危害更严重, 造成大量种球失收, 是我国东方百合种球国产化的重大障碍。前些年, 我国花卉市场上无论是芳香醉人的东方、雳香系列, 还是朴素大方的亚洲百合几乎都是国外培育的泊来之品, 每年需要花费国家大量的人力和财力去外购。因此, 云南省农业科学院花卉研究所和贵州省园艺研究所经过多方的共同努力, 充分利用我国丰富的百合遗传资源, 结合常规和现代育种技术, 攻克难关, 培育出具有自主知识产权的百合新品种——抗性百合。

所谓抗性百合, 就是选择健康的东方百合植株, 在离体培养条件下, 用秋水仙素进行多倍化诱导, 经染色体鉴定筛选四倍体和二倍体植株, 以四倍体东方百合为母本, 以二倍体东方百合为父本, 按常规杂交方法进行杂交, 杂交后代按常规方法进行组织培养成为试管植株, 经过鳞片继代增殖培养, 当植株的无性二倍化程度达85%以上时, 对二倍化植株按常规方法进行百合镰刀菌接种, 筛选具有抗镰刀菌特性的无性二倍化东方百合植株, 即得抗镰刀菌东方百合, 也就是抗性百合。

抗性机制 篇9

关键词 水稻 ；细条病 ；抗性 ；标准

分类号 S453.121

Elevation of Disease Index and Identification of Resistance to

Rice Bacterial Leaf Streak in Field

MA Zengfeng1） LIU Chi1） ZHANG Yuesong1）

QIN Gang1） LI Yongqing2） TAN Jianlin2） HUANG Dahui1）

（1 Rice Research Institute / Rice Genetics and Breeding Key Lab of Guangxi /

Nanning Subcenter of the National Center for Rice Improvement， Guangxi Academy

of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China

2 Guangxi Hengmao Agro-Tech Co.， Ltd， Nanning， Guangxi 530003， China）

Absract In the late season of 2014， bacterial leaf streak outbroke after the typhoon Kalmaegi at tillering and booting stage of rice. The resistance of 50 rice lines to BLS was evaluated in field conditions. The correlation or principal component analysis was carried out to study disease index. Disease index and flag leaf width was analyzed for correlations. The results indicated lesion area rate proposed by IRRI seemed to be an ideal standard for BLS resistance identification in field conditions. Lesion length was the only index that had significant correlation with flag leaf width. According to the lesion area rate proposed by IRRI， 5 lines L424， L425， L427， L433 and L443 was moderately resistant to BLS by 10%； 15 lines （30%） was moderately susceptible； 20 lines （40%） was susceptible； 10 lines was highly susceptible.

Keywords rice ； bacterial leaf streak ； resistance ； standard

水稻细条病由病原菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola， Xoc）引起，是一种世界性水稻病害，对亚洲和非洲的热带和亚热带水稻生产造成严重危害[1]。在流行爆发年份，细条病能造成高达32%的产量损失。从20世纪70年代中期起，随着杂交水稻种植面积的增加，杂交种子南制北运日渐频繁，使检疫性细条病危害范围逐步扩大，形成逐年加重的趋势[2]。培育抗病品种是防治细条病最为有效的方法之一，而抗性品种的培育和推广必须有相配套的简便、高效和准确的鉴定方法。细条病的鉴定主要有人工接种鉴定和大田自然鉴定2种。关于人工接种鉴定方法，主要从接种方法、接种菌浓度、接种时期及病情分级标准等方面进行研究[3-4]。目前人工接种常用的方法为针刺法接种，再测量病斑长度以评价发病情况[5-7]。而田间抗性评价目前国内尚无统一标准。炼德进[8]以病斑所占叶面积为准，将病情分为0～5级，以病叶率和病情指数2个指标评价田间细条病发病情况。韦发才等[9]参照水稻白叶枯病病情指数分级标准，以病情指数为指标来评价细条病发病情况。罗志勇等[10]按照IRRI标准，计算出病情指数来反应细条病田间发病情况。郦子华认为，细条病调查应调查病叶率和病情指数等内容，病情指数和病叶率密切相关，通过病叶率可推算出病情指数。

本研究采用国际水稻所（IRRI）提出的标准[11]对田间细条病抗性进行调查，以病斑占比为指标对发病情况进行评价，计算出病情指数，对病斑占比和病情指数及在国内其他标准中常用的病叶率和病斑长度进行相关分析，对抗病标准进行评价；分析剑叶宽度对抗性的影响；通过田间抗性调查希望获得可供育种利用的抗性材料。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为本课题组自主培育的50份不同基因型稳定遗传的水稻材料。试验地为广西农科院水稻研究所试验田。

nlc202309030304

1.2 方法

1.2.1 实验设计

所有材料浸种催芽，于7月24日播秧，8月7日移栽，每份材料种一小区，按随机区组排列，面积2 m2，株行距13.3 cm×20.0 cm，小区四周插种当地品种作保护行， 株行距与试验材料相同。各小区栽培管理措施一致。

1.2.2 调查方法

调查时间为台风过后2个星期，田间细条病症状最明显时调查。每小区随机选取10株，调查所有叶片。病情分级，按照国际水稻所标准：0级，没有症状，高抗；1级，病斑占叶面积小于1%，抗；3级，病斑占叶面积为1%～5%，中抗；5级，病斑占叶面积为6%～25%，中感；7级，病斑占叶面积为26%～50%，感；9级，病斑占叶面积为51%～100%，高感。病斑长度、剑叶宽度用尺子直接测量。计算出每份材料的病叶率及病斑长度、剑叶宽度、病斑面积占比的平均数（表1）。病情指数（%）=∑（各级病叶数×各级代表值）/（调查总叶数×最高级代表值）×100。

1.3 数据处理

利用Excel进行相关分析，利用Minitab软件进行正态性分布检验、主成分和多变量聚类分析。

2 结果与分析

2.1 田间调查结果

各抗性指数和剑叶宽度的田间调查结果如表1所示。如表2所示：病斑占比最小值为5%，最大值为90%，均值为34.3%；病斑长度最小值为1.5 cm，最大值为7.0 cm，均值为4.4 cm；病叶率最小值为1%，最大值为100%，均值为15.1%；病情指数最小值为0.27，最大值为81.0，均值为10.18；剑叶宽度最小值为1.0 cm，最大值为2.0 cm，均值为1.46 cm。经正态性分布检验，田间所调查性状均不符合正态性分布（P<0.05）（表2）。

2.2 相关性分析

如表3所示，病斑占比与病斑长度、病叶率均存在极显著正相关，剑叶宽度只与病斑长度存在正相关。此外，病叶率与病情指数间也存在极显著正相关性。相关分析结果表明，病斑占比是所研究指数中唯一能与病斑长度和病叶率一同反应所研究材料田间抗性的指标（病情指数由病情占比推算而来，故不进行二者的相关性分析）。

2.3 不同抗性指数聚类和主成分分析

对病斑占比（C1）、病斑长度（C2）、病叶率（C3）和病情指数（C4）进行聚类和主成分分析。聚类分析结果（图1）表明：在相似系数73.45处，4个抗性指数分为2支，病斑长度单独成1支，其余3个抗性指数聚成第2支；在82.30处，又可分为2支，病斑占比自成1支，病叶率和病情指数构成另1支。

根据特征值和贡献率将水稻细条病3个直接观察抗性指标，即病斑占比、病斑长度和病叶率转化为4个主成分。由表4可看出，第一个主成分（PC1）的特征值为2.662 7，贡献率最大为0.666；第二个主成分特征值为0.956 7，贡献率为0.239；其他2个主成分的特征值和贡献率依次减小。前2个主成分的累积贡献率为0.905（表4），说明前2个主成分因子能够很好说明水稻3个直接观察抗性指标的特性。

利用Minitab计算2个主成分PC1和PC2的因子负荷量。如表5所示，对于贡献率最大的主成分（PC1），病斑占比（C1）、病斑长度（C2）和病叶率（C3）的负荷量分别是0.654、 0.497和0.571。由于病斑占比的负荷量最大，因此将一个主成分（PC1）称为病斑占比因子。对于第二主成分（PC2），病斑占比（C1）、病斑长度（C2）和病叶率（C3）的负荷量分别为-0.081、0.796和-0.600。由于病斑长度的负荷量最大，因此将2个主成分（PC2）称为病斑长度因子。

2.4 抗性材料筛选

按照国家水稻所标准，以病斑占比为指标，对50份材料进行抗性鉴定，没有材料表现为抗或高抗，5份材料（5%）表现为中抗，15份（30%）为中感，20份（40%）为感，10份（20%）为高感（表6）。

3 结论与讨论

对于细条病田间抗性鉴定，目前国内尚无统一标准。在不同的鉴定系统中，一般以病斑占比为指标，然后按照不同的分级标准，计算出病情指数来反应田间发病程度[8-10]。在不同的鉴定标准系统中，病斑占比是一个较为统一的客观指标，最大差异是分级标准的不一致，因此导致推算出的病情指数存在差异。本研究相关分析结果表明，病斑占比是所研究指数中唯一能与其他直接观察抗性指标一同反应所研究材料田间抗性的指标。进一步的聚类和主成分分析结果也表明，病斑占比最能体现田间抗性情况。由上所述，笔者建议在以病斑占比为统一客观指标前提下，统一制定出较为科学合理的分级标准，然后推算出病情指数，以便更好地对田间细条病抗性情况进行鉴定。

王汉荣等[12]展开关于水稻叶片形态与细菌性条斑病抗性的研究，结果发现，在喷雾接种条件下，叶片较宽的水稻品种的病斑占叶面积率较大，表现为更容易感病。但本研究发现，在田间自然发病条件下，病斑占比与剑叶宽度没有显著相关性，只有病斑长度与品种剑叶宽度之间存在极显著相关。病斑长度是针刺法人工接种鉴定中常用的指标，较少利用在田间抗性鉴定中。但是前期研究发现，在人工接种鉴定中，病斑长度与品种剑叶宽度之间不存在显著相关性[12]。笔者认为，导致上述不一致的主要原因是田间自然发病、喷雾接种和人工针刺接种3者间发病条件和环境不同。因此，有必要针对田间自然鉴定制定相应的标准。

稻种资源中存在较为丰富的的细条病的抗性资源[13]，但是高抗的资源较少，且大多数来自热带地区，农艺综合性状较差，难于在育种上直接利用。本研究获得5份适合华南稻作生态种植的中抗细条病材料，对于丰富华南稻区的抗细条病资源有重要意义。

参考文献

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[8] 炼德进. 水稻细菌性条斑病大田药剂防治试验[J]. 广西植保，2003，16（1）：5-6.

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[12] 忘汉荣，谢关林. 水稻叶片形态与细菌性条斑病抗性的关系. 浙江农业科学，1993（4）：167-169.

[13] 贺文爱，黄大辉，岑贞陆，等. 水稻细菌性条斑病和抗性育种研究进展. 植物遗传资源学报，2010，11（1）：116-119.

抗菌肽对辣椒青枯病菌的抗性研究 篇10

1 材料与方法

1.1 试验材料

青皮尖椒种子 (永优青帅, 购自深圳市永利种业有限公司) 、抗菌肽 (湛江师范学院自然科学与技术研究中心研制) 。

1.2 试验方法

1.2.1 接种与取样。

平板划线致病性青枯菌, 取单菌落 (菌株编号为RS) 于Tm培养液中培养, 并将其稀释为含菌量107cfu/m L的菌悬液, 接种于辣椒植株的茎尖下1 cm处, 3 d后观察接种部位的病变情况。

在辣椒开花期, 选叶片大小、叶龄相近的辣椒叶片用青枯病菌悬浮液磨擦接种。抗病品种0号植株为对照, 1、2、3号植株为转抗菌肽辣椒。接种后每间隔12 h取样1次, 即在接种后0、12、24、36、48、60、72 h分别取样, 测定辣椒叶片的抗性相关指标。

1.2.2 H2O2提取。

用电子秤称取被接种过青枯菌的辣椒叶片50 mg, 加入预冷的p H值为6.5的磷酸盐缓冲液1.0 m L, 用磷酸盐缓冲液0.5 m L洗涤, 离心25 min, 将上清液定容至5 m L。取上清液0.9 m L置于离心管中, 加入0.1%四氯化钛0.5 m L溶于20% (V/V) 硫酸中混合, 再加入磷酸盐缓冲液0.6 m L, 混匀后离心15 min, 取上清液测OD410吸光值, 计算H2O2的含量[2]。

1.2.3 多酚氧化酶 (PPO) 活性测定。

酶液提取同上。加入0.5m L酶液至含0.05 mol/L p H值为6.5的磷酸盐缓冲液4.5m L、50μmol/L联苯三酚溶液0.5 m L的试管中, 37℃水浴5 min, 加入5%硫酸0.5 m L终止反应, 最后测OD420吸光值。以1 min内吸光度变化0.01为1个多酚氧化酶活性单位 (U) 。

1.2.4 数据处理。

使用Microsoft Excel统计软件进行分析, 文中数据均为平均值±标准差。

2 结果与分析

2.1 转抗菌肽植株对青枯菌的抗性

不同浓度青枯病菌液接种转抗菌肽植株的叶片后, 对照植株叶片出现失水和腐烂的现象;而抗菌肽植株受青枯菌诱导, 72 h后青枯菌接种部位表现出较强的超敏反应, 出现木栓化现象, 限制青枯菌的扩散。

2.2 青枯菌灌根接种7 d后辣椒生长情况

用浓度107cfu/m L青枯菌菌液灌根接种辣椒成熟植株。3~4 d后对照植株表现出现缺水迹象, 浇水不能减轻缺水症状。7 d后整个植株萎蔫, 枝条下垂, 叶片失绿, 叶绿素降解。转抗菌肽植株灌根接种青枯菌菌液后, 除了造成花脱落增多外, 无其他致病表现, 植株形态正常, 枝叶挺拔。

2.3 转抗菌肽植株接种青枯病菌后H2O2含量变化

由图1可以看出, H2O2的含量在接种0~72 h无规律地波动。接种后0~48 h, 其含量缓慢增加;接种后48~60 h, 其含量迅速减少;接种后60~72 h, 其含量变化不明显。

2.4 转抗菌肽植株接种青枯病菌后PPO活性变化

由图2可以看出, 接种初期, 对照辣椒与转抗菌肽的PPO活性均处于较高水平。随着接种后时间延长, 对照辣椒的PPO活性出现起伏, 在24、48 h出现峰值。而转抗菌肽辣椒PPO活性之后则缓慢下降, 起伏不明显。由此表明, 转抗菌肽辣椒较对照辣椒PPO活性要稳定。

3 结论与讨论

(1) 通过抗菌肽诱导辣椒使辣椒植株获得广谱抗性是理想的抗病方法。应用抗菌肽诱导辣椒在受病原菌侵染时启动免疫抗性表达, 利用植物自身防御系统, 使抗菌肽辣椒具有广谱抗病性。转抗菌肽辣椒在青枯病菌接种部位表现出抗菌木栓化, 限制了青枯菌的扩散。木质化的细胞壁机械性能加强, 不透水气, 阻止营养、水分、色素等的扩散, 使病原菌无法获得营养而死亡。

(2) PPO活性与植物抗病性紧密相关, 可催化酚类物质氧化成醌, 造成木质素大量合成并积累在细胞壁间, 抑制病原菌生存或释放毒素。抗病植株体内具有较高的PPO活性, 经催化形成的醌类物质破坏植物体内的正常代谢, 从而产生较高的防御能力[3,4]。

(3) 在植物体中H2O2有双重作用, 适量的H2O2作为胁迫信号, 通过诱导防御机制来保护植物细胞免受氧化胁迫, 但过量的H2O2则导致过氧化损伤。转抗菌肽辣椒接种青枯病菌后, H2O2可激活和调节防卫基因木质化防疫表达。在木质素合成中, H2O2作为电子受体, 使脱氢氧化形成氧自由基, 引发木质化链式反应。表明转抗菌肽辣椒抗青枯病菌的超敏反应迅速。这一现象与具有植物防卫和抗病性密切相关的“PPO活性”相似。说明辣椒受青枯病菌感染后, 抗病相关的酶活性增强, 提高了组织中H2O2的含量, 其他活性氧的水平则降低, 转抗菌肽辣椒对青枯病菌的抗性增强。H2O2可作为抗病信号[5,6], 能激活辣椒与抗病相关的代谢过程, 增强抗病能力。

参考文献

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