温度对棉花黄萎病发生及寄主防御反应的影响

【目的】解析不同温度对棉花黄萎病发生的影响以及调控寄主防御反应的机理,揭示温度对病原菌和寄主的双重作用,为该病害的绿色防控和温度调控研究提供理论依据。【方法】以棉花抗病品种中植棉2号(ZZM2)、感病品种冀棉11(JM11)为试验材料,采用室内实验与病圃实验相结合,设置恒定温度(22、25、28和32℃)、自然变温两个处理,检测温度对大丽轮枝菌(Verticilliumdahliae)生长、侵染定殖、棉花黄萎病发生的影响;通过调查活性氧(ROS)爆发、过氧化氢(H2O_(2))含量、胼胝质积累、防御相关基因表达水平等植物防御相关指标,解析温度调控棉花寄主防御反应的机制。【结果】在培养基上,25℃是大丽轮枝菌菌丝生长最适温度,22—28℃范围内适宜产孢;与培养基相比,不同棉花品种的叶片提取液对大丽轮枝菌生长均有促进作用,感病品种JM11促进作用更强;当温度为25—28℃时,ZZM2和JM11植株黄萎病发生均较重,低温22℃、高温32℃均不利于黄萎病发生。同时,在25℃处理下,棉花中大丽轮枝菌侵染定殖能力强,感病品种JM11比抗病品种ZZM2更易受到大丽轮枝菌的侵染,与棉花黄萎病病情指数的结果基本一致;进一步,温度显著影响了棉花寄主防御反应:与22—28℃相比,无论是否接种大丽轮枝菌,ZZM2和JM11在32℃处理下产生的ROS爆发更强烈;在25℃处理下,ZZM2和JM11叶片中H2O_(2)含量最低;在32℃处理下,ZZM2和JM11叶片胼胝质积累量较高,分别为817、575个/mm^(2),是未接菌对照的2.04、1.80倍;棉花叶片中PAL、POD、PPO防御相关基因在25—28℃处理下表达量降低,低于22、32℃处理。【结论】温度对大丽轮枝菌生长、寄主防御反应具有双重作用,进而影响棉花黄萎病发生。其中无论恒定温度、自然变温,25—28℃均有利于大丽轮枝菌在棉花中侵染定殖,显著降低寄主防御反应,导致棉花黄萎病严重发生。

外源茉莉酸及枸杞瘿螨危害诱导的枸杞防御反应

利用植物的诱导抗性防治病虫害越来越受重视,为寻求枸杞害虫防治的新方法,探索外源茉莉酸对枸杞的诱导反应及机制,本研究测定了外源茉莉酸(jasmonic acid,JA)及枸杞瘿螨Aceria pallida Keifer危害对枸杞叶蛋白酶抑制剂(protease inhibitors,PIs)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)活性及多糖(polysaccharide)、木质素(xylogen)含量的变化。结果表明:外源JA处理或枸杞瘿螨危害均使枸杞叶PIs,SOD和PAL活性及木质素含量显著提高,却使多糖含量显著降低。胰凝乳蛋白酶抑制剂(chymotrypsin inhibitors,CI)和胰蛋白酶抑制剂(trypsin inhibitor,TI)在喷洒JA或枸杞瘿螨危害的第5天增幅最大,且在JA浓度、瘿螨危害间差异显著(P<0.05),其中,0.1mmol/L JA处理使CI增加了96%,TI增加了128%,枸杞瘿螨危害使CI增加了94%,TI增加了122%。枸杞叶多糖含量在JA处理或瘿螨危害后显著降低(P<0.05),且与JA浓度有关,浓度越高,降低越明显。JA或瘿螨危害使枸杞叶木质素增加的最大值出现在处理后的第5天,高浓度JA、瘿螨危害及低浓度JA分别使其增加了70%,41%和36%,三者之间差异显著(P<0.05),第10天增加幅度减低。3种处理同样使SOD和PAL活性显著增加(P<0.05),第5天时增幅最大,高浓度JA处理使枸杞叶SOD活性由对照的70.77U增加到128.98U,PAL活性由10.91U增加到20.59U,第10天时呈现下降趋势。这些与抗性有关物质的变化及其变化趋势,说明外源茉莉酸及枸杞瘿螨均可诱导枸杞产生防御反应,而且反应的程度与茉莉酸浓度及处理后的时间有关。

植物挥发性物质与植物抗病防御反应

植物挥发性物质的许多组分具有抗菌活性,这可能是其抵御植物病原菌侵染的化学防卫因素;其中一些组分为防卫基因表达的高效调节子,是病原菌侵染植物过程中,植株自身或相邻植株间传递信息的信号分子。该文就植物挥发性物质的主要类群、生理作用、病原菌侵染和其他因子诱导对其影响及其在植物抗病防御反应中的作用作了介绍。

水稻和稻瘟病菌互作中的信号传导及防御反应基因诱导表达的研究

水稻和稻瘟病菌互作是研究植物与病原菌互作的模式体系。本文利用3个水稻抗稻瘟病近等基因品系(CO39、C101LAC和C101A51)和2个特异性菌株(M209和M210)构成不同亲和程度的互作关系,研究了稻瘟病菌对3个水稻信号传导途径关键酶合成基因、5个防御反应病程相关蛋白基因和1个防御反应转录因子调控基因诱导表达的作用。结果表明:稻瘟病菌诱导了各种互作关系中水稻OsLOX、OsAOS和OsPAL酶合成基因的表达,水稻启动了茉莉酸和水杨酸防御反应信号传导途径。在不亲和的互作反应中,稻瘟病菌能不同程度地诱导水稻OsPR1a、OsPR2、OsPR3-1、OsPR3-2和OsPR4基因的表达,从而有效激活了防御反应系统,使水稻植株表现为抗病;而在亲和的互作反应中,多数OsPR基因的表达水平低、时间短或没有表达,水稻植株表现为感病。OsMyb基因在各种互作关系中有不同的诱导表达。说明这些防御相关基因的诱导表达可能与水稻抗稻瘟病性相关。

玉米与矮花叶病毒互作对防御反应酶系活性的影响

选取抗、感甘蔗花叶病毒-玉米矮化株系的玉米自交系黄早四和Mo 17,与国内流行的甘蔗花叶病毒-玉米矮化B株系组成的非亲合性和亲合性互作体系为研究对象,以未接种为对照,对两类互作类型的防御反应酶系中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物岐化酶(SOD)活性变化规律进行系统研究.非亲合性互作中PAL活性始终高于对照,整个互作过程中形成两个较大的峰,亲合性互作中除96 h高于对照外,其它时间均比对照低;非亲合性互作中POD活性先升后降,形成1个明显的峰值,亲合性互作中POD活性与对照相比没有明显变化,144 h形成1个明显酶活高峰;非亲合性互作体系中多元酚氧化酶除24 h外,酶活性均高于对照,形成1个酶活高峰,亲合性互作中酶活与对照相比没有较大变化;非亲合性互作中CAT活性始终低于对照,亲合性互作中在接种24～120 h内形成两个酶活高峰均高于对照;非亲合性互作中SOD活性先降后升,72 h达到酶活高峰,亲合性互作中变化趋势与非亲合性互作相似,酶活高峰出现在120 h.

桑天牛幼虫血淋巴对球孢白僵菌的防御反应

研究球孢白僵菌侵入后桑天牛幼虫血细胞的防御反应。结果表明:对照桑天牛幼虫血细胞种类和数量基本稳定,而接种白僵菌分生孢子对桑天牛幼虫血细胞数量有显著影响。接种第1天,感染昆虫血细胞总数与对照差异不大;1天后,血细胞总数逐渐上升,显著高于对照;至2.5天达到最高值。接种2.5天后处理虫体内的血细胞总数开始下降,并逐渐降至较低水平。被感染虫体血淋巴中的浆血细胞和粒血细胞表现出类似规律。

昆虫取食诱导的植物防御反应

植物被昆虫取食后可产生直接防御或间接防御。直接防御通过增加有毒的次生代谢产物或防御蛋白对昆虫生理代谢产生不利的影响 ,但对植物的消耗较大。间接防御通过释放挥发性化合物吸引天敌昆虫 ,并以此控制植食性昆虫。特异性的昆虫激发子 (insectspecificelicitors)能够诱导挥发性化合物的释放。多种信号途径参与昆虫取食诱导的植物防御反应 ,它们之间的相互作用协同或拮抗。了解昆虫取食诱导的植物防御反应 ,对于害虫综合治理策略的完善具有重要的意义。

细胞色素P450表达在植物防御反应中的作用

细胞色素P4 5 0是广泛存在植物体中的一种多功能氧化酶 ,它在植物对病原侵袭的防御反应中起着重要的作用。本文从植物P4 5 0的多样性 ,及在寄主 病原物不亲和互作中的特异表达 ,证明了P4 5 0参与植物的抗病反应 ;同时 ,分析P4 5 0在植物抗病反应的作用途径 ,说明P4 5 0在植物抗病基因工程中存在巨大的应用潜力。

WRKY转录因子及其在植物防御反应中的作用

WRKY蛋白是只存在于植物中较为复杂的转录因子家族。由WRKY蛋白N端高度保守的WRKYGQK氨基酸序列及其特殊的锌指结构而命名的WRKY结构域能专性与其顺式作用元件W-盒[(T)(T)TGAC(C/T)]结合。根据WRKY结构域的数量及锌指结构的特征将WRKY蛋白家族分为3类,其中拟南芥中第三类家族中几乎所有的WRKY成员都与应答生物胁迫有关。WRKY蛋白的表达特性为快速、瞬时、具组织特异性诱导表达。目前,WRKY蛋白被广泛认为参与植物生物与非生物胁迫应答反应、植物衰亡、种皮及毛状体发育及果实发育等一系列的生理活动,本文综述了WRKY转录因子的结构特征及其功能特性,重点讨论了它们在植物防卫反应中的调控作用。

外源MeJA诱导烟草叶面防御反应

以中烟100为材料,研究了茉莉酸甲酯(MeJA)喷施后,烟草叶面腺毛密度类型、腺毛分泌物合成积累及叶片对蚜虫抗性的变化规律,探讨了烟草叶面腺毛的防御反应模式和作用机制。结果表明,MeJA处理后,烟草叶片对蚜虫的驱避作用明显增强,新生叶片叶面腺毛密度增加,尤其是长柄多细胞腺头腺毛密度的变化达到显著水平。GC/MS分析表明,MeJA处理使叶面分泌物含量增加,并在处理后第7天达到最大值。其中,西柏烷类二萜化合物含量增幅最大。但RT-PCR分析发现,西柏三烯一醇合成酶基因(CBT)、西柏三烯一醇羟化酶基因(CYP71D16)在转录水平上并没有明显变化,表明烟草叶面腺毛物质的合成和分泌可能具有复杂的转录后调控机制。

查尔酮合酶基因在植物防御反应中的调控作用

论述了查尔酮合酶基因 (chs)在植物防御反应中与病原物的相互关系 ,探讨了与查尔酮合酶基因诱导表达相关的顺式作用元件和反式作用因子及其DNA 蛋白质间的相互作用 ,阐明其在植物抗病性防御反应中的重要作用。

虫害挥发物对邻近枣树直接防御反应的激发作用

【目的】研究自然条件下,虫害枣树挥发物对邻近枣树直接防御反应的激发作用。【方法】以生长健壮、长势一致的枣树(Ziziphus jujuba Mill.)和3龄枣镰翅小卷蛾(Ancylis SativaLiu,又名枣粘虫)为试验材料,测试虫害枣树、邻近枣树及对照枣树叶片中蛋白酶抑制剂(Plant protease inhibitors,PI)、多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)和脂氧合酶(Lipoxygenase,LOX)3种直接防御酶活性的变化。【结果】枣树在受到枣镰翅小卷蛾幼虫危害24 h后,虫害株和邻近株的PI、PPO和LOX 3种酶活性均显著高于对照株,邻近株的PI、PPO和LOX活性分别较对照株高11.93%,19.91%和17.0%。枣镰翅小卷蛾幼虫危害3 d后,虫害株和邻近株3种酶活性均显著高于对照株,且邻近株PI活性呈曲折型下降,PPO活性呈"W"形变化,LOX活性则呈"N"形变化。从防御反应持续时间上看,邻近株PI高活性(与对照株相比)可持续5 d,PPO和LOX高活性可持续5 d以上;虫害株3种酶的高活性持续时间更长,强度更大。【结论】虫害枣树挥发物激发了邻近枣树的直接防御反应,显著提高了邻近株的防御水平,防御状态持续时间在5 d以上。

几种重要植物次生代谢防御反应物质的生物合成途径及分子调控机制研究进展

参与植物防御反应相关的次生代谢产物主要有酚类、萜类和生物碱类。近几年,随着转录组学、蛋白组学及新的分子生物学技术的广泛应用,极大地推进了植物次生代谢防御反应物质调控机制的研究进展。我们从这几类次生代谢物质的合成途径及其参与植物防御反应的分子调控机制两大方面进行概述,重点介绍这三类具有防御作用的次生代谢产物的生物合成途径、参与介导植物防御反应的相关信号分子及其转录调控机制,为正确认识植物次生代谢防御反应提供理论依据。

VAM真菌诱导植物产生防御反应的生物化学及分子生物学基础

丛枝菌根 (Vesicular -ArbuscularMycorrhizae ,VAM (AM) )是植物界分布最广的一类内生菌根。参与VAM(AM)形成的真菌 ,即AM真菌具有活体营养 (寄生 )特性 ,在其侵染植物根系过程中能诱导寄主植物产生防御反应 ,主要包括 :(1)植物细胞壁的加固 ;(2 )病程相关蛋白的积累 ;(3)次生代谢的加强。因此 ,AM真菌的侵染及其菌根的形成对于提高植物抗病性。

不同分子量壳聚糖对一些与植物防御反应相关生理生化指标的影响

经不同分子量壳聚糖处理的小麦幼苗中H2O2含量、过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶活性以及总酚含量均呈上升的趋势。低分子量壳聚糖处理的效应高于高分子量壳聚糖的。

植物防御反应的两种信号转导途径及其相互作用

植物遭到病虫害时质膜两侧的离子发生跨膜交换、释放钙离子、产生大量的活性氧并产生蛋白质磷酸化,通过水杨酸、茉莉酸以及乙烯信号转导途径激活了PR1、BGL2等防御相关基因。这些基因的表达产物如蛋白酶抑制剂(proteinaseinhibitor,PI)等能够抑制植食性昆虫的消化酶以及增加细胞壁厚度,从而增强了对昆虫和病原菌等的抵抗力。植物的各种防御信号途径之间既存在拮抗作用又有协同作用,共同组成了一个复杂的防御体系,在一定程度上有效地抵御各种生物胁迫。

植物激素调控植物防御反应的研究进展

在与以不同生活方式和感染策略的各种病原微生物的长期斗争中,植物的免疫系统不断进化、完善,发展出精细、高效防御反应网络,以抵御各种病原微生物的侵袭。植物激素在植物防御反应网络的调控中起着重要作用。本文主要综述了调控植物免疫反应的激素信号及其网络和信号网络中重要的信号传导因子等方面的研究进展,并对实践应用前景进行了展望,为作物病害的防治提供了新思路。

植物膜筏微区参与病原菌的防御反应

膜筏微区(membrane microdomains)是细胞质膜上富含固醇类和鞘脂类的高度动态的微结构域。膜筏微区及其动力学特性在植物的先天免疫反应中具有十分重要的作用。本文简要介绍了膜筏微区的概念及其功能,并着重总结了膜筏微区蛋白参与病原菌防御反应的研究进展,为阐明病原菌与宿主细胞的相互作用机制和病原菌侵染的防治提供了新思路。

小菜蛾血淋巴对玫烟色棒束孢入侵的生理防御反应

为了探讨小菜蛾Plutella xylostella血淋巴对玫烟色棒束孢Isaria fumosorosea的防御机制,利用吉姆萨染色法在光镜下观察了小菜蛾4龄幼虫血细胞感染不同致病力玫烟色棒束孢后的免疫反应。结果表明:玫烟色棒束孢的入侵可导致小菜蛾血细胞数量发生改变,表现为入侵初期血细胞总数增加,不同类型血细胞比例改变等。体表接种后8-45h,高致病力菌株PFCF-001处理的幼虫血细胞总数在24h出现最高值6250个/mm3,而低致病力菌株PFCF-D58处理在36h达到最高值3000个/mm3,比高致病力菌株处理滞后12h。不同菌株处理下虫体参与防御反应的主要血细胞类型为浆血细胞和粒血细胞。小菜蛾幼虫血细胞在感菌初期能够产生粘附、吞噬、包被及形成结节等一系列防卫反应,但最终无法抵挡高致病力菌株PFCF-001的侵染。结果说明小菜蛾幼虫血淋巴对玫烟色棒束孢的防御反应只有短暂的抑制作用,不能从根本上清除、消灭玫烟色棒束孢。

烟粉虱血细胞对白僵菌的防御反应

为了探讨烟粉虱(Bemisia tabaci)血淋巴对白僵菌(Beauveria bassiana)的防御机制,利用吉姆萨染色法在光学显微镜下观察烟粉虱3龄若虫血细胞感染白僵菌后的免疫反应。结果表明:白僵菌的入侵可导致烟粉虱血细胞数量发生改变。体表接种36h后,虫体内出现芽生孢子,血细胞数量开始增加,芽生孢子被吸附到浆血细胞表面;接种60h后菌丝段吸附到粒血细胞表面;接种96h后粒血细胞表面吸附大量菌丝段,此时昆虫体色已经呈现感染症状,说明真菌已经打破了烟粉虱的防御体系,烟粉虱幼虫血淋巴对白僵菌有短时间抑制。