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。

大豆种子分泌物中蛋白质鉴定及其对大豆疫霉的趋化作用

研究以大豆抗、感品种接种大豆疫霉前后种子分泌物中蛋白质为研究对象,测定其对大豆疫霉游动孢子趋化性、成囊和萌发的影响,在此基础上采用LC/MS-MS鉴定蛋白质种类。体外活性试验表明,大豆抗病品种种子分泌物中总蛋白质排斥大豆疫霉游动孢子、抑制游动孢子成囊和萌发,且接种后抑制作用更强。大豆感病品种接种前种子分泌物中总蛋白质吸引大豆疫霉游动孢子,接种后转为排斥。大豆抗、感品种接种前种子分泌物中共鉴定得到多聚半乳糖醛酸酶抑制剂、类kiwellin蛋白、Bowman-Birk型蛋白酶抑制剂、类过氧化物酶等17种已报道具有植物防御活性差异蛋白,抗病品种防御蛋白种类多于感病品种;大豆抗病品种接种后诱导表达超氧化物歧化酶、PR-4、β-1,3-葡聚糖内切酶等9种已报道与植物防御相关差异蛋白,大豆感病品种接种后诱导表达类PR-5、类α-淀粉酶/枯草杆菌蛋白酶抑制剂等8种具有防御活性差异蛋白。除已知具有防御活性的蛋白质外,其余诱导表达的差异蛋白也可能参与防御过程,在种子萌发过程中防御土壤中病原物包括大豆疫霉的侵染。

中华苜蓿根瘤菌受种子分泌物诱导的基因筛选和分析

土壤中的根瘤菌与宿主植物的共生结瘤过程中，豆科植物可以通过分泌氨基酸，有机酸，糖类，有机酚及其他的次级代谢产物的种类及丰度来影响根圈范围内微生物的群体种类及数量。豆科植物可以通过分泌趋化性物质如糖蛋白等协助根瘤菌吸附在合适的侵染位点，从而增加自身被感染的机率。植物还可以分泌抗菌类物质对根系微生物进行筛选，如在Mirabilis jalapa的种子分泌物中分离到一种抗菌肽物质，该物质对根系中的真菌有广谱的杀菌作用，同时对一些革兰氏阳性菌具有抗性，但是对革兰氏阴性菌则没有明显的抑制活性。

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。

植物种子际微生态学研究进展

种子际(Spermosphere)是植物微生态系统的重要组成部分,在种子萌发的短暂时间内富于微生物群落的形成和功能的瞬时演替特性。萌发种子分泌物的瞬时演替释放对种子际固有和接种微生物的群落多样性、增殖和活性具有调控作用;种子际微生物的趋化性对于微生物的定殖和对病原菌的拮抗能力以及生物防治效果有重要影响;在种子际微生态学研究中,应注意把握种子际分泌物释放的短暂时间框架和测试条件的统一性;将微生物传统培养方法和非培养方法相结合,该领域的深入研究将为根际微生物的起源以及有益微生物接种剂的合理应用提出新的见解和科学依据。