胞囊线虫侵染抗感大豆品种后根系谷胱甘肽代谢水平差异研究

以大豆胞囊线虫3号生理小种抗性品种灰皮支黑豆(ZDD2315)和感病品种辽豆15为材料,室内人工接种大豆胞囊线虫,检测抗、感品种侵染后二龄幼虫数量变化及根内活性氧变化,利用Real-Time Quantitative PCR分析了在大豆胞囊线虫3号生理小种互作下谷胱甘肽代谢途径相关基因在抗感大豆品种根内的相对表达量变化情况。结果表明:接种后第5天,抗感品种根内幼虫的数量大致相同;第15天,在灰皮支黑豆中,根内线虫幼虫数量减少;辽豆15根内H2O2含量始终略高于灰皮支黑豆;大豆胞囊线虫侵染后,谷氨酰胺半胱氨酸连接酶基因接种后3个时期的表达均上调;而谷胱甘肽合成酶基因在感病品种和抗病品种中处理组呈现了不同的表达趋势,尤其在接种15 d,在抗病品种灰皮支黑豆中表达下调,而在感病对照中表达上调;H型谷胱甘肽合成酶基因在抗性品种灰皮支黑豆中下调,说明谷胱甘肽相关基因的减少和下调在抗病品种灰皮支黑豆对大豆胞囊线虫的抗性呈正相关,导致大豆根系的氧化性增强,从而不利于大豆胞囊线虫的定殖和发育。     

抗感大豆品种接种胞囊线虫后根部异黄酮含量变化

本文通过对2个抗胞囊线虫大豆品种(灰皮支黑豆和五寨黑豆)和2个感胞囊线虫大豆品种(中黄13和中黄35)接种胞囊线虫4号小种(SCN4)后的异黄酮含量变化分析,初步探索异黄酮在大豆对胞囊线虫抗性中的作用。结果表明,4个抗感大豆品种接种SCN4后根部异黄酮含量均诱导增加,但诱导增加程度不同,除灰皮支黑豆外,其他3个品种的异黄酮含量相比对照均显著升高。两个抗病品种的异黄酮诱导模式也不同,表明大豆对胞囊线虫的抗性可能存在多种机制,异黄酮可能参与其中的部分抗性机制。     

灰皮支黑豆抗大豆胞囊线虫3号生理小种的生理机制

以抗感大豆胞囊线虫3号生理小种品种灰皮支黑豆(ZDD2315)和辽豆15为材料,室内人工接种大豆胞囊线虫,接种后5、10、15、20、25、30 d取样,测定抗感品种接种与未接种根内丙二醛(MDA)、可溶性糖和可溶性蛋白含量的动态变化,初步明确灰皮支黑豆抗大豆胞囊线虫3号生理小种的生理机制.结果表明:大豆受大豆胞囊线虫侵染后,抗病品种灰皮支黑豆根内丙二醛(MDA)、可溶性糖含量低于感病品种辽豆15,而可溶性蛋白含量高于感病品种辽豆15.     

抗病基因对大豆胞囊线虫3号生理小种的选择作用

为了解育成抗病品种抗性稳定性及胞囊线虫生理小种侵染力的变异,于2005～2008年,应用黑龙江省发生的大豆胞囊线虫3号生理小种及已经通过鉴定的抗大豆胞囊线虫3号生理小种的品种,哈尔滨小黑豆、灰皮支等8个品种和感病对照品种Lee68为材料,进行抗病基凶对大豆胞囊线虫3号生理小种选择作用研究.在盆栽条件下,强迫大豆胞囊线虫3号生理小种的群体在抗病品种上繁殖10代,选用5个标准鉴定大豆胞囊线虫生理小种的鉴别品种,重新鉴定经抗病基因选择后的大豆胞囊线虫的生理小种类型.结果表明:原来为3号生理小种的线虫群体,经在抗病品种抗线虫1号、抗线虫2号、抗线虫3号、抗线虫4号、抗线虫5号上连续选择10代之后,变为6号小种;经在厌皮支黑豆上选择之后变为10号小种;经在Peking上选择之后变为14号小种,经在哈尔滨小黑豆上选择之后变为15号小种.上述鉴定结果说明,原大豆胞囊线虫生理种群体,经过在抗病品种上连续强迫繁殖后,形成新的生理小种,并使原扰病品种变为感染品种,认为在生产上采用轮作方式是保持抗线品种抗性稳定性的有效途径.     

不同大豆品种根系对大豆胞囊线虫趋化性的影响

以4种不同抗性大豆品种为试材,研究了离体大豆胞囊线虫二龄幼虫对不同抗性大豆品种幼根和不同时期根系分泌物的趋化性.结果表明:在不同抗性不同苗龄大豆根系分泌物作用下,二龄幼虫在根系分泌物周围0～1 cm区间内的分布存在明显差异.感病品种辽豆10在根系分泌物周围0～1 cm区间内的平均分布率最高,达到12.21%,最高峰出现在6 d苗龄.而灰皮支黑豆等抗病品种对二龄幼虫的吸引高峰均出现在大豆出苗18 d后.研究二龄幼虫对离体幼根的趋性时发现,感病品种辽豆10的幼根对大豆胞囊线虫的二龄幼虫具有强烈的吸引性,而抗病品种灰皮支黑豆的幼根对大豆胞囊线虫的二龄幼虫具有排斥作用.     

大豆与胞囊线虫互作中GmPR的表达研究

为探究大豆在大豆胞囊线虫(Heterodera glycines)胁迫下病程相关蛋白基因(GmPR)的表达情况,以大豆(Glycine max)感病品种辽豆15和抗病品种灰皮支黑豆为材料,通过实时荧光定量PCR和亚细胞定位,检测了大豆接种大豆胞囊线虫后,六种GmPR基因的表达水平,分析这些基因在抗病品种和感病品种中的表达情况,并且构建了融合表达载体以探究GmPR2和GmPR10在亚细胞水平的分布情况。结果表明,在抗病品种中,胞囊线虫强烈诱导GmPR2(β-1,3-葡聚糖酶基因)的表达,在线虫的侵染初期和发育期大幅度上调表达,在感病品种中表达量差异不显著,表明葡聚糖酶基因可能在大豆抗胞囊线虫中起到抗性作用;GmPR3和GmPR10在线虫发育期表达量达到最高值,表明这些基因可能与大豆抗胞囊线虫发育的调控有关。通过亚细胞定位研究,GmPR2主要分布于细胞膜,GmPR10主要分布于细胞质和细胞核,与预测结果相符。大豆胞囊线虫的侵染能够不同程度地提高病程相关蛋白基因转录水平,GmPR基因的表达特点表明其在大豆抗胞囊线虫过程中起不同的作用。     

灰皮支黑豆抗大豆胞囊线虫4号生理小种的生化机制研究

以抗、感大豆胞囊线虫4号生理小种的灰皮支黑豆和晋豆11为材料,人工接种胞囊线虫,在出苗后定期取样,测定抗、感品种接种与未接种处理根系苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)活性以及根系内丙二醛(MDA)和超氧阴离子自由基(O.2-)含量的动态变化,以初步明确灰皮支黑豆抗大豆胞囊线虫4号生理小种的生化机制。结果表明,受大豆胞囊线虫4号生理小种侵染后,抗、感品种根系内PAL、SOD、POD、PPO酶活性均有增加,并且抗病品种根系酶活性增加相对较多,且持续时间长,而MDA和O.2-含量则在感病品种晋豆11中明显升高。在抗病品种根系中,接种前后MDA和O.2-含量变化不大。表明抗病品种比感病品种具有更强的防御能力和抗膜脂过氧化能力。     

大豆肌醇加氧酶基因响应线虫胁迫的表达分析

肌醇加氧酶通常与植物细胞壁的合成以及诱导合胞体发育相关。为确定大豆胞囊线虫侵染大豆根部后,肌醇加氧酶基因表达水平的变化,以感病品种辽豆15和抗病品种灰皮支黑豆、哈尔滨小黑豆和小粒黑豆为试验材料,在人工接种大豆胞囊线虫3号生理小种后,利用实时荧光定量PCR检测肌醇加氧酶家族基因表达量。结果表明,抗病品种中GmMIOX2基因均在接种后5d表达量达到最大,而感病品种变化并不明显。GmMIOX4基因在抗病品种灰皮支黑豆、哈尔滨小黑豆和小粒黑豆中表达量分别在接种后5d,20d和10d显著高于感病品种的表达量。表明GmMIOX2和GmMIOX4基因与大豆胞囊线虫发育调控相关。通过扩增Gm MIOX基因的CDS序列,构建GFP融合表达载体p CAMBIA1303-MIOX2和p CAMBIA1303-MIOX4,农杆菌浸润法注射本氏烟叶片进行亚细胞定位观察,GmMIOX2蛋白主要分布在细胞膜,GmMIOX4蛋白主要分布在细胞质和细胞膜。生物信息学分析表明,GmMIOX2和GmMIOX4蛋白结构域主要由α螺旋构成,蛋白序列进化分析发现GmMIOX2和GmMIOX4分别与拟南芥At MIOX1、At MIOX4亲缘性较近。     

抑制大豆胞囊线虫的异黄酮种类研究

为明确外源异黄酮类物质对大豆胞囊线虫的毒性,选取黄豆苷元(daidzein)、黄豆苷(daidzin)、染料木素(genistein)、染料木苷(genistin)、黄豆黄苷(glycitin)和黄豆黄素(glycitein)6种大豆异黄酮,采用贝氏皿法离体测定其对大豆胞囊线虫的卵孵化抑制率和对二龄幼虫(J2)的致死率及其田间防效,以明确对线虫有效的异黄酮种类。结果表明:6种大豆异黄酮对胞囊线虫的卵孵化和J2活性均具有一定的抑制作用,其中100μg/m L染料木素效果最好,处理24h后,对J2校正死亡率可达到45.46%,对卵孵化抑制率为43.48%,且50μg/m L染料木素处理种子后的田间防效显示对胞囊抑制率亦达到49.47%。此外,染料木苷和黄豆苷元对J2和卵孵化也有较明显效果但田间防效较其他异黄酮差;黄豆黄苷和黄豆黄素对J2毒杀作用较弱但对卵孵化抑制作用较强;黄豆苷对J2和卵孵化作用效果最弱,但是其田间防效与染料木素无显著性差异。说明供试的6种异黄酮在不同浓度和条件下均对大豆胞囊线虫有抑制作用,以染料木素的综合效果最好。研究结果为解释大豆抗线虫侵染的机制及利用大豆异黄酮防治线虫病害奠定了理论基础。     

线虫胁迫下大豆钙调蛋白基因的表达分析

为明确受到大豆胞囊线虫侵染后大豆根部钙调蛋白基因的表达水平,以感病品种辽豆15和抗病品种灰皮支黑豆(ZDD2315)为材料,分别在接种线虫(SCN3)1d,3d,5d,9d,15d,20d取样,提取接种和未接种的大豆根部总RNA,利用实时荧光定量PCR检测大豆钙调蛋白家族:SCaM1、SCaM2、SCaM3、SCaM4和SCaM5基因的表达量。通过扩增SCaM4基因编码区序列,构建与报告基因GFP融合表达的细胞定位检测载体p COMBIA1303-SCaM4,采用农杆菌介导的方法将其瞬时表达在本氏烟(Nicotiana benthamiana)叶片上,激光共聚焦显微镜观察。结果表明无论是抗性品种灰皮支黑豆还是感病品种辽豆15,在线虫侵染后5个钙调蛋白基因的表达量都在接种后第5d达最大值,其中灰皮支黑豆SCaM4基因接种后表达量高达12.73,是未接种的1.85倍,为感病品种的1.96倍,初步认为SCaM4可能参与了灰皮支黑豆抗线虫的过程。亚细胞定位的结果表明SCaM4蛋白定位在细胞膜上。