外源茉莉酸对脂氧合酶基因LOX3敲除的粳稻防御响应的影响

【目的】揭示外源茉莉酸(Jasmonic acid,JA)对脂氧合酶基因LOX3敲除水稻株防御响应的影响,为利用外源JA等激发子提高农作物因抗性相关基因丧失导致的水稻防御响应降低问题提供基础数据。【方法】以感病粳稻丽江新团黑谷(LTH)及其LOX3敲除水稻株系(Δlox3#1、Δlox3#10和Δlox3#20)为材料,开展水稻株高、分蘖数和百粒重等表型分析、过氧化物酶(POD)、活性氧(ROS)和木质素等抗菌化合物活性(含量)测定,以及防御相关基因表达分析;进一步对供试水稻进行稻瘟菌接种,调查供试水稻稻瘟病症状,检测稻瘟菌接种水稻中抗菌化合物活性(含量)及防御相关基因表达等,并观察稻瘟菌在水稻中的侵染进程;在此基础上,使用外源JA处理稻瘟菌接种36和48 hpi时的Δlox3敲除水稻株和LTH,分析JA对水稻稻瘟病症状及稻瘟菌侵染的水稻中抗菌化合物活性(含量)和防御相关基因表达等的影响,同时观察JA对稻瘟菌侵染进程的影响。【结果】Δlox3敲除水稻株种子发芽速度快于野生型,但株高、分蘖数和百粒重等与野生型相近;稻瘟菌接种的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状较稻瘟菌接种的野生型水稻严重,且胼胝质数、POD活性及木质素含量降低,ROS含量和死细胞数增加,OsWRKY45、OsPR1a和OsPOX1基因下调幅度和稻瘟菌菌丝定殖量明显高于稻瘟菌接种野生型水稻;外源JA可有效减缓稻瘟菌接种36和48 hpi的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状,且JA提高了稻瘟菌接种36和48 hpi的Δlox3敲除水稻株中胼胝质数、POD活性和木质素含量以及防御相关基因OsWRKY45、OsPR1a和OsPOX1表达水平,而降低了OsRbohB表达量及ROS含量和细胞死亡数,同时限制了稻瘟菌菌丝扩展;其中JA对稻瘟菌接种48 hpi的Δlox3敲除水稻株稻瘟病症状减轻效果优于JA对稻瘟菌接种36 hpi的Δlox3敲除水稻株,主要体现在JA使稻瘟菌接种48 hpi的Δlox3敲除水稻株中抗菌化合物增加幅度、防御相关基因表达水平、细胞死亡数和稻瘟菌菌丝扩展受限等优于JA处理稻瘟菌接种36 hpi的Δlox3敲除水稻株。【结论】LOX3基因敲除提升了水稻种子发芽速度而降低了水稻抗瘟性,外源JA则减缓LOX3敲除导致的水稻防御响应降低,提高了水稻抗瘟性。JA在减缓农作物因抗性基因持久性短而造成的抗性降低或丧失方面具有潜在的应用前景。

直丝紫链霉菌A8发酵条件优化、活性成分初步分析及对水稻纹枯病的防效研究

为了获得直丝紫链霉菌Streptomyces rectiviolaceus A8最佳发酵水平,并初步确定其代谢生物活性物质以及对水稻纹枯病的防控效果。本研究通过碳、氮单因素试验,正交试验和发酵条件的优化,确定其最佳的发酵条件;通过气相色谱-质谱技术(GC-MS)对菌株A8产生的活性物质进行初步检测,将鉴定出的不同组分以立枯丝核菌Rhizoctonia solani和蜡状芽胞杆菌Bacillus cereus作为指示菌进行生物活性测定试验;同时在大田开展菌株A8对水稻纹枯病的生防效果研究。结果显示菌株A8的最佳发酵配方为:可溶性淀粉3%,黄豆粉0.6%,酵母膏0.4%,NaCl 0.05%,K_(2)HPO_(4)·3H_(2)O 0.05%,MgSO_(4)·7H_(2)O 0.05%,FeSO_(4)·7H_(2)O 0.001%;最佳发酵条件:装液量100-200 mL/500 mL,接种量3%-7%,培养温度28℃-31℃,初始pH 7.0-8.0;通过气相色谱-质谱联用技术对菌株A8发酵液粗提物进行了分离和鉴定,共鉴定出26个化合物,其中3-甲基-1,2-环戊二酮、1,2,4,5-四甲基苯和二氢-3-亚甲基-2,5-呋喃二酮对立枯丝核菌的抑菌率达到70%以上,二氢-3-亚甲基-2,5-呋喃二酮、2-呋喃羧酸,酰肼、邻苯二酚和3-甲基-1,2-环戊二酮对蜡状芽胞杆菌的抑菌作用较强,该放线菌具有潜在的同时抑制真菌和细菌的作用,对开发广谱生防制剂提供很好的材料。田间防效试验结果表明,菌株A8对水稻纹枯病有一定的防效,防治效果与枯草芽胞杆菌BT205相当。