AsA-GSH循环参与2,3-丁二醇、2R,3R-丁二醇诱导后匍匐翦股颖的抗病反应

用250 μmol/L的2,3-丁二醇(2,3-BD)与100 μmol/L的2R,3R-丁二醇(2R,3R-BD)注射至匍匐翦股颖根部后接种立枯丝核菌,诱导匍匐翦股颖对褐斑病的抗性。测定两诱导剂处理对立枯丝核菌发病率的影响,分析诱导后匍匐翦股颖叶片抗坏血酸-谷胱甘肽循环中关键酶活性及氧化还原水平变化情况,确定2,3-BD与2R,3R-BD在诱导匍匐翦股颖抗病性过程中,抗坏血酸-谷胱甘肽循环的变化及其与抗病性的相关性。结果表明,2,3-BD与2R,3R-BD处理匍匐翦股颖后明显降低接菌后的病叶率,同时叶片抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性增幅低于对照,谷胱甘肽还原酶(GR)活性提高,还原型抗坏血酸(AsA)含量呈前期减少后期增加趋势,脱氢抗坏血酸(DHA)含量在第1,9天出现两次高峰,与对照相比显著提高,且两处理的AsA/DHA在第5天达到最大值,分别为对照的5.0,3.4倍,还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著提高,并且两处理的GSH与氧化型谷胱甘肽(GSSG)比值在第9天达到最大值,分别为对照的2.34,1.66倍。2,3-BD与2R,3R-BD诱导匍匐翦股颖抗褐斑病的过程中,抗坏血酸-谷胱甘肽循环维持较高效率参与植物抗病反应。     

2,3-BD多次诱导对匍匐翦股颖抗褐斑病的效果

试验研究了250μmol/L的2,3-BD分别进行1、2、3、4次诱导对匍匐翦股颖植株抗病性的影响,计算了各处理的病情指数、诱导效果并测定了抗病相关酶以及叶绿素和丙二醛(MDA)等的含量。结果表明:2,3-BD多次诱导能使匍匐翦股颖植株的抗病性提升,其中,2次诱导处理的病情指数最低,为24.60%、诱导效果最好,为65.05%,同时与其他处理相比,,2次诱导处理下的SOD、POD、CAT、PAL等酶的活性增加,始终高于对照且差异显著,MDA的积累量最低。综合分析2,3-BD能够提高匍匐翦股颖的抗病能力,且经过2次诱导处理的效果最佳。     

乙烯对匍匐翦股颖ISR抗病反应中AsA-GSH循环及胼胝质沉积的影响

以匍匐翦股颖品种“Penn-A4”为试验材料,侵染立枯丝核菌后,经丁二醇(BDO)诱导产生系统抗性(ISR),喷施不同浓度的乙烯合成抑制剂氯化钴(CoCl₂)和促进剂1-氨基环丙烷羧酸(ACC)后,检测抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量及相关酶活性的变化,并观察匍匐翦股颖ISR反应中胼胝质沉积的变化。结果表明,乙烯抑制剂处理下,匍匐翦股颖幼苗中AsA含量较低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性下降,大量GSH被催化还原为氧化型谷胱甘肽(GSSG),GSSG大量积累,同时谷胱甘肽还原酶(GR)活性较低,GSSG经GR少量还原为GSH。乙烯促进剂处理下,AsA含量较高,APX活性升高,GSSG在高活性GR作用下催化还原为GSH,使得GSH大量积累。因此在匍匐翦股颖ISR抗病反应中,高浓度乙烯促进AsA和GSH的大量积累,它们不仅参与了活性氧的代谢平衡,同时也作为信号分子在ISR抗病反应中起着重要作用。匍匐翦股颖感染褐斑病后,胼胝质主要沉积在厚壁细胞、韧皮部、木质部和表皮组织,其中厚壁细胞胼胝质沉积最多,表皮组织沉积最少。此外,胼胝质沉积面积在不同乙烯信号分子处理间存在差异,但随着处理时间的延长差异不显著。一定浓度的乙烯对ISR反应中胼胝质的沉积具有一定的影响,随着处理时间的延长显著增加,在100 μmol·L^-1ACC处理5 d后,胼胝质沉积总面积仅为9.916 mm²,处理10 d后升至最高,为38.396 mm²,但在病害侵染后期,胼胝质数量减少,在100 μmol·L^-1ACC处理15 d后,胼胝质沉积总面积降至20.052 mm²,反映了乙烯信号分子对胼胝质沉积的影响是一种短期效应,短期内可提高匍匐翦股颖植株抗病性,具有信号分子的短时效特点。研究结果为探清匍匐翦股颖ISR抗病响应中ET信号分子如何调控抗病生理特性提供了理论基础。     

2R,3R-丁二醇和2,3-丁二醇诱导匍匐翦股颖抗病性的比较

以2R,3R-丁二醇和2,3-丁二醇作为诱抗剂,在诱导匍匐翦股颖产生对褐斑病抗性的过程中,重点比较了不同施用方式的诱抗效果,筛选出了诱抗剂的最佳作用方式和浓度。结果表明:匍匐翦股颖接菌后第15d,2R,3R-丁二醇根部注射处理下,100μmol/L的病情指数最低,诱导效果最佳;而与叶面喷施相比,叶面喷施的诱导效果不明显;2,3-丁二醇根部注射处理下,250μmol/L的病情指数最低,诱导效果最佳,而与叶面喷施相比,叶面喷施的诱导效果不明显。结果表明,100μmol/L的2R,3R-丁二醇与250μmol/L的2,3-丁二醇根部注射可有效诱导匍匐翦股颖产生对褐斑病的抗性。     

2,3-丁二醇与水杨酸诱导匍匐翦股颖对镰刀菌枯萎病的抗性

分别采用不同浓度2,3-丁二醇(150、250、350、450、550μmol/L)、水杨酸(0.1、0.25、0.50、0.75、1.0mmol/L)处理匍匐翦股颖后接种尖孢镰刀菌,诱导匍匐翦股颖对镰刀菌枯萎病的抗性。结果表明,水杨酸各处理中抗病效果最高的仅为11.52%,水杨酸不能诱导匍匐翦股颖抗镰刀菌枯萎病;250~450μmol/L的2,3-丁二醇对匍匐翦股颖抗病性均有一定的诱导作用,其中250μmol/L的2,3-丁二醇处理抗病效果最佳,病情指数由对照的92降低至20,诱导效果可达78.26%,能够有效诱导匍匐翦股颖抗镰刀菌枯萎病。由此表明,SAR机制诱导剂水杨酸不能诱导匍匐翦股颖抗镰刀菌枯萎病,ISR机制诱导剂2,3-丁二醇能够有效诱导匍匐翦股颖抗镰刀菌枯萎病。     

利用RNA-seq分析诱导性系统抗性(ISR)产生时匍匐翦股颖转录因子的表达变化

研究发现经2,3-丁二醇的喷施诱导,匍匐翦股颖植株可产生对草坪草褐斑病病原立枯丝核菌的抗性,继而通过对匍匐翦股颖被诱抗剂2,3-丁二醇处理前后的转录组进行比较,发掘匍匐翦股颖ISR抗性相关转录因子,并研究其表达模式。结果表明:随着诱导时间的递增,差异表达基因增多,其中32个转录因子相关基因可归类为13个转录因子家族。抗病相关的转录因子27个可归类为bHLH,Bzip,C2C2-CO-like,C2H2,C3H,NAC,WRKY,MYB,AP2-EREBP和HSF共10个基因家族。呈持续上调的转录因子有bHLH,C2C2-CO-like,1个NAC和1个MYB转录因子,呈先上调再下调表达的有WRKY和3个AP2-EREBP家族转录因子。呈显著下调的是Bzip,C2H2,C3H,1个NAC和10个HSF转录因子。同时实时荧光定量PCR验证了转录组测序的准确性。这些转录因子的共同变化导致了匍匐翦股颖ISR抗性的产生。     

乙烯对匍匐翦股颖ISR抗病反应中AsA-GSH循环及胼胝质沉积的影响

以匍匐翦股颖品种"Penn-A4"为试验材料,侵染立枯丝核菌后,经丁二醇(BDO)诱导产生系统抗性(ISR),喷施不同浓度的乙烯合成抑制剂氯化钴(CoCl2)和促进剂1-氨基环丙烷羧酸(ACC)后,检测抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量及相关酶活性的变化,并观察匍匐翦股颖ISR反应中胼胝质沉积的变化。结果表明,乙烯抑制剂处理下,匍匐翦股颖幼苗中AsA含量较低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性下降,大量GSH被催化还原为氧化型谷胱甘肽(GSSG),GSSG大量积累,同时谷胱甘肽还原酶(GR)活性较低,GSSG经GR少量还原为GSH。乙烯促进剂处理下,AsA含量较高,APX活性升高,GSSG在高活性GR作用下催化还原为GSH,使得GSH大量积累。因此在匍匐翦股颖ISR抗病反应中,高浓度乙烯促进AsA和GSH的大量积累,它们不仅参与了活性氧的代谢平衡,同时也作为信号分子在ISR抗病反应中起着重要作用。匍匐翦股颖感染褐斑病后,胼胝质主要沉积在厚壁细胞、韧皮部、木质部和表皮组织,其中厚壁细胞胼胝质沉积最多,表皮组织沉积最少。此外,胼胝质沉积面积在不同乙烯信号分子处理间存在差异,但随着处理时间的延长差异不显著。一定浓度的乙烯对ISR反应中胼胝质的沉积具有一定的影响,随着处理时间的延长显著增加,在100μmol·L-1ACC处理5d后,胼胝质沉积总面积仅为9.916mm2,处理10d后升至最高,为38.396mm2,但在病害侵染后期,胼胝质数量减少,在100μmol·L-1 ACC处理15d后,胼胝质沉积总面积降至20.052mm2,反映了乙烯信号分子对胼胝质沉积的影响是一种短期效应,短期内可提高匍匐翦股颖植株抗病性,具有信号分子的短时效特点。研究结果为探清匍匐翦股颖ISR抗病响应中ET信号分子如何调控抗病生理特性提供了理论基础。     

植物抗病性及诱导抗性在匍匐翦股颖病害防治中的应用

针对目前匍匐翦股颖草坪病害防治的弊端,引入诱导植物抗病性的概念,从信号传导、基因表达水平、细胞防御结构和生理响应等层面阐述了诱导抗病性后植株体所发生的变化规律;系统揭示了基于SAR和ISR方式的植物抗病性诱导机理。着意综述了诱导植物抗病性理论和研究成果在匍匐翦股颖病害控制中的应用状况,旨在为匍匐翦股颖新型、环保的草坪病害管理实践提供理论指导。     

外源复合激素对匍匐翦股颖抗褐斑病的诱导抗性

以匍匐翦股颖品种“Penn-A4”为材料,研究以不同浓度的油菜素内酯(EBR)、水杨酸(SA)和乙烯(ET)组合的外源复合激素和3个连续诱导时间(5、7、10 d)为变量,通过测定病情指数、防治效果、抗氧化酶活性及抗坏血酸-谷胱甘肽循环变化,分析外源复合激素及连续诱导时间对匍匐翦股颖抗褐斑病的诱导效应。结果表明,不同激素组合和不同连续诱导时间处理均可提高匍匐翦股颖的抗病性,其中ET+EBR组合连续诱导处理7 d的病情指数最低,为13.36,显著低于其他处理,此时防治效果为40.51%;另外,此组合诱导处理后,匍匐翦股颖幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)分别比对照(CK)提高了130.53%、197.40%和101.66%;抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性分别比对照(CK)提高了316.26%、41.95%和80.34%;脱氧抗坏血酸(AsA)、氧化型谷胱甘肽(GSH)含量以及脱氧抗坏血酸/氧化型抗坏血酸(AsA/DHA)、氧化型谷胱甘肽/还原型谷胱甘肽(GSH/GSSG)也均高于对照(CK)和其他处理。表明EBR、SA和ET三种物质组成的复合外源物可以诱导匍匐翦股颖抗褐斑病,其中ET+EBR组合连续诱导处理7 d的效果最好。该研究结果为新型复合诱导抗病剂的应用推广提供了技术支持。     

匍匐翦股颖叶肉细胞原生质体瞬时表达体系的建立

为了建立稳定、高效的匍匐翦股颖（Agrostis stolonifera L.）叶肉细胞原生质体瞬时表达体系，本研究以匍匐翦股颖‘Penn-A4’的叶片为材料，分析不同因素对其叶肉细胞原生质体分离的影响，确定其原生质体分离的最佳条件。结果表明：苗龄为4周的翦股颖无菌苗叶片在甘露醇为0.6 mol·L^-1的酶解液中，28℃酶解4 h后，可分离得到较高活力原生质体、提取量约为6.75×10⁶个·g^-1；为进一步检测该原生质体是否可有效的应用在蛋白功能研究中，构建了热激蛋白基因AsHSP26.8-GFP重组质粒，并在聚乙二醇（PEG-4000）介导下将其导入叶肉细胞原生质体中进行了亚细胞定位；通过激光共聚焦显微镜观察到AsHSP26.8定位于叶绿体。综上所述，本研究建立了一套较为完整的匍匐翦股颖叶肉细胞原生质体分离与瞬时表达体系，为探究匍匐翦股颖的功能基因组学研究奠定了基础。     

对啶酰菌胺敏感性不同的币斑病菌致病性分析

为探究对啶酰菌胺敏感性不同的草坪币斑病菌致病性,本研究根据病原菌对啶酰菌胺的敏感性测定结果,将从天津的高尔夫球场匍匐翦股颖（Agrostis stolonifera）草坪上分离纯化的106株币斑病菌分为高抗（HR）、低抗（LR）、敏感（SS）类型,并在每种类型各挑选2株菌测定菌丝生长速率、生物量、草酸产量,以及接种匍匐翦股颖后的发病率、病情指数,叶片丙二醛（malondialdehyde,MDA）含量。结果表明,对啶酰菌胺敏感性不同的菌株,其致病性存在显著差异。与低抗菌株和敏感菌株相比,高抗菌株生长速率低25.2%左右,生物量少32.4%以上,草酸产量降低27.3%以上,接种匍匐翦股颖后发病率降幅为37.5%以上,病情指数减小49.5%~84.1%,叶片MDA含量降低38.4%以上。总体上看,高抗菌株的致病性最弱,敏感菌株的致病性最强,低抗菌株的致病性介于二者之间。研究结果为草坪币斑病菌对啶酰菌胺的抗性风险评价提供了参考。     

诱导剂丁二醇对匍匐翦股颖抗病相关的防卫酶活性的影响

以丁二醇作为诱导剂,水杨酸和朴海因作对比,进行了匍匐翦股颖抗病性的诱导,比较分析了丁二醇喷施前后匍匐翦股颖体内过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)的变化情况。试验结果表明,50～150μmol/L丁二醇均对匍匐翦股颖有一定的诱导作用,其中,100μmol/L丁二醇处理效果最好,病情指数由对照的93.33降至31.33。100μmol/L丁二醇处理后,匍匐翦股颖植株体内过氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶活性明显增强,在处理后的第7d,POD,PAL和PPO分别是对照的1.8,1.9和4.3倍。