寄主和非寄主种子分泌物中游离氨基酸和可溶性糖含量及其对大豆疫霉的作用

采用HPLC技术分析大豆疫霉抗病品种Williams82、感病品种Sloan及非寄主菜豆紫花油豆、玉米绥玉23种子分泌物中游离氨基酸和可溶性糖种类和含量,测定相对原位浓度氨基酸混合液和糖混合液对大豆疫霉菌丝生长、卵孢子形成及游动孢子趋化性的影响。结果表明,不同作物品种种子分泌物中氨基酸和糖的种类及含量差异显著。其中,大豆抗病品种种子分泌物中氨基酸和可溶性糖含量显著高于感病品种Sloan和其他两种非寄主作物。对于菌丝生长,除Williams82氨基酸处理表现为抑制外,其他处理均有促进。对于卵孢子形成,氨基酸处理表现为紫花油豆=Williams82>Sloan=绥玉23,可溶性糖处理表现为紫花油豆>Sloan>Williams82>绥玉23。对于游动孢子趋化性,表现为Sloan>紫花油豆>Williams82>绥玉23。4个品种种子分泌物差异主要表现在对游动孢子差异性趋化作用上,表明种子分泌物中游离氨基酸和可溶性糖在一定程度上作为信号分子参与大豆疫霉寄主选择性和寄主抗病性,研究为防治大豆疫霉根腐病提供理论依据。

大豆疫霉对根分泌物中异黄酮、氨基酸和糖的响应

用原位土培法种植大豆疫霉感病品种Sloan、抗病品种Williams82及非寄主菜豆一点红,收集3个品种根分泌物,分别测定根分泌物中异黄酮、氨基酸和可溶性糖种类及含量,从3个方面(游动孢子趋化性、孢子成囊率及孢囊萌发率首次测定单一组分和混合组分在相对原位浓度下对大豆疫霉游动孢子趋化作用。结果表明,寄主大豆与非寄主菜豆根分泌物中均含异黄酮daidzein和genistein,但含量未达到显著性差异。非寄主菜豆根分泌物中含全部供试18种氨基酸、Williams82仅含9种,Sloan为5种,共有氨基酸中,非寄主菜豆根分泌物中浓度均显著高于寄主,抗病品种略高于感病品种。测定6种可溶性糖中,非寄主菜豆根分泌物中含4种,Williams82含5种,Sloan含4种,其中半乳糖(Gal)仅在Williams82中存在,麦芽糖(Mal)在3个品种根分泌物中均不存在。所有单一组分对大豆疫霉游动孢子均具显著促进作用,除少数组分如脯氨酸(Pro)、苯丙氨酸(Phe)对孢囊萌发有抑制作用外,其他组分均显著趋化游动孢子成囊及孢囊萌发。异黄酮混合液、氨基酸混合液和可溶性糖混合液对游动孢子3个生理指标影响较各组分作用之和均显著减效,18种氨基酸混合液和6种可溶性糖混合液对大豆疫霉游动孢子萌发由促进作用转为抑制作用。将试验组分按其在3个品种根分泌物中相对原位浓度混合后,对游动孢子3个生理指标表现显著促进或抑制作用,且作用显著低于其SUM值,表明3类物质混合后减效作用显著,减效程度由强到弱依次为非寄主菜豆一点红、抗病品种Williams82和感病品种Sloan。

大豆种子分泌物对大豆疫霉发育行为的影响及其与品种抗病性关系

为分析大豆种子分泌物与品种抗病性关系,选用大豆疫霉抗病品种Williams82和感病品种Sloan,测定种子分泌物对大豆疫霉菌丝生长、卵孢子形成及萌发和游动孢子趋化行为影响。结果表明,抗、感品种种子分泌物均促进大豆疫霉发育行为变化及侵染,但抗、感品种间存在显著差异,与感病品种相比,抗病品种种子分泌物显著抑制卵孢子形成及萌发,孢囊萌发率明显降低,说明大豆种子分泌物与抗病程度密切相关。

种子分泌物中酚酸对大豆疫霉菌生长发育及游动孢子趋化性的影响

为明确种子分泌物中酚酸是否影响大豆疫霉生长发育及侵染行为,文章采用高效液相色谱(HPLC)技术分析大豆疫霉抗病品种Williams82、感病品种Sloan及非寄主菜豆紫花油豆、玉米绥玉23种子分泌物中酚酸种类及含量,测定外源单一酚酸对大豆疫霉菌丝生长和游动孢子囊形成、游动孢子趋化性及成囊的影响。结果表明,不同作物和品种种子分泌物中酚酸种类及总含量存在差异,酚酸总量菜豆>大豆感病品种≥玉米≥大豆抗病品种;酚酸对大豆疫霉菌的影响与浓度相关,对菌丝生长和游动孢子囊形成抑制程度与浓度呈正相关;低浓度(<0.1μg·mL-1)下各酚酸吸引游动孢子,而高浓度(≥0.1μg·mL-1)下排斥游动孢子;浓度越高越刺激游动孢子成囊。种子分泌物中酚酸可作为信号分子被大豆疫霉识别,在高浓度下可排斥游动孢子从而保护作物,研究为防治大豆疫霉根腐病提供理论依据。

非寄主和寄主种子分泌物对大豆疫霉活性的影响

为探寻非寄主和寄主种子分泌物中抗病信号分子,通过显微观察,采用菌丝生长速率法和离体接种法对不同种子分泌物处理后大豆疫霉Phytophthora sojae的游动孢子数、孢子囊数、游动孢子释放后残留的空囊数、成囊和未成囊的游动孢子数、萌发和未萌发的胞囊数、菌落直径、卵孢子数进行测量,并计算抑制率,明确非寄主菜豆和寄主大豆抗病品种、感病品种种子分泌物对大豆疫霉游动孢子趋化性、生长发育和侵袭力的影响。结果显示,非寄主菜豆种子分泌物不吸引大豆疫霉游动孢子,显著抑制大豆疫霉孢子囊形成、胞囊萌发和卵孢子产生,抑制率依次为97.3%、73.0%和17.5%,然后溶解胞囊,最终导致游动孢子对下胚轴侵袭力降低,抑制率为67.1%。寄主大豆种子分泌物能吸引大豆疫霉游动孢子,感病品种种子分泌物吸引力高于抗病品种。感病品种种子分泌物对大豆疫霉生长发育无显著影响,但促进大豆疫霉游动孢子侵袭力;抗病品种种子分泌物显著抑制大豆疫霉孢子囊形成、胞囊萌发和卵孢子产生,抑制率依次为86.6%、34.3%和12.8%,然后溶解胞囊,但作用强度小于非寄主菜豆种子分泌物,最终导致游动孢子对下胚轴的侵袭力降低,抑制率为24.2%。表明非寄主菜豆和寄主大豆抗病品种的种子分泌物对大豆疫霉有抑菌活性,大豆疫霉的非寄主和寄主抗病性与种子分泌物有关。

大豆疫霉对寄主大豆和非寄主菜豆根及根分泌物的响应与其对寄主选择性的关系

【背景】大豆疫霉根腐病作为大豆生产上的一种毁灭性病害已被美国、加拿大等多国报道,其病原菌大豆疫霉(Phtophthora sojae Kaufmann and Gerdemann)为典型的土传病原菌。近年来,土传病原菌与植物根系的互作成为研究土传病原菌寄主选择机制的主要方向。【目的】探究寄主大豆和非寄主菜豆根及根分泌物对大豆疫霉的不同影响,阐明这种影响与大豆疫霉对寄主选择的关系。【方法】应用原位土培法种植大豆疫霉感病品种Sloan、抗病品种Williams82和非寄主菜豆一点红,测定了单个大豆疫霉游动孢子对寄主大豆和非寄主菜豆幼根的侵染行为,收集了寄主及非寄主根分泌物,测定了根分泌物对大豆疫霉游动孢子的趋化作用,包括吸引游动孢子的能力以及对游动孢子成囊、孢囊萌发和芽管生长的影响。【结果】大豆疫霉单个游动孢子对寄主大豆幼根表现强烈趋向性,沿着根面进行多次试探性接触后在根尖伸长区快速成囊并萌发,产生的芽管顶端贴附在幼根表面,在感病大豆品种根面上的芽管比抗病大豆品种上的短且粗,而对非寄主菜豆幼根则不具有趋向性,接触一次后即远离,最终在距离幼根75μm的位置成囊萌发,且芽管生长不具有方向性。此外,大豆疫霉游动孢子对抗病、感病大豆和非寄主菜豆幼根的侵染行为差异完全在根分泌物试验中重现,即寄主大豆根分泌物对大豆疫霉游动孢子具有较强的趋向作用,能够有效吸引游动孢子,促进游动孢子快速成囊及萌发,抑制芽管的伸长,而非寄主菜豆根分泌物不具有上述作用。【结论】大豆疫霉对寄主的选择性与根分泌物有关,为进一步了解大豆疫霉的寄主选择机制提供理论依据。