稻瘟病菌侵染时水稻防御体系对外源茉莉酸的响应分析

[目的]探究特定时期稻瘟病菌与水稻互作对外源茉莉酸(JA)的响应,为揭示稻瘟病菌与水稻互作时水稻防御体系对外源JA响应的分子机制提供理论依据.[方法]以稻瘟病菌株95234I-1b和普通感病水稻品种丽江新团黑谷(LTH)为试验材料,通过外源JA以两种不同的方式(处理1,分别用100和400μmol/L JA处理水稻叶片,6 h后接种95234I-1b菌株;处理2,水稻叶片接种95234I-1b菌株72 h后,分别用100和400μmol/L JA处理水稻叶片)处理与稻瘟病菌互作过程中特定时期的水稻,调查水稻稻瘟病发病症状,并用即时聚合酶链锁反应(qRT-PCR)检测水稻防御相关基因的表达情况.[结果]外源JA的两种不同处理方式均能减轻受侵染水稻稻瘟病发病症状,并诱导水稻防御相关基因不同程度的上调表达.用100和400μmol/L JA喷雾水稻6 h后再接种稻瘟病菌株的诱抗效果分别为15.06%和25.63%;稻瘟病菌株孢子接种水稻72 h再喷雾100和400μmol/L JA的诱抗效果分别为36.60%和47.12%.与对照相比,JA抑制了水稻水杨酸(SA)途径相关基因的大幅上调表达.在一定JA浓度范围内,高浓度JA对SA途径相关基因表达抑制程度高于低浓度JA的抑制程度;高浓度JA诱导JA途径相关基因上调表达幅度高于低浓度JA的诱导程度;高浓度JA诱导PR1a上调表达幅度小于低浓度JA诱导的上调幅度,高浓度JA诱导PR10a上调表达幅度大于低浓度JA诱导的上调幅度.[结论]JA以两种不同的方式处理与稻瘟病菌互作过程中特定时期的水稻,均能诱导水稻病程相关基因和JA途径相关基因上调表达,抑制SA途径相关基因的大幅上调表达,表明水稻防御体系中的病程相关基因及JA途径的相关基因主要参与了水稻防御体系对外源JA的响应.     

茉莉酸不同方式处理水稻对稻瘟病的防控效果 及对水稻防御体系的影响

[目的]分析外源茉莉酸喷雾处理水稻后对水稻防御系统的影响,为深入开展茉莉酸在稻瘟病菌与水稻互作中的作用机制研究提供参考依据.[方法]将茉莉酸以两种方式处理水稻:将100和400μmol/L茉莉酸分别预先喷雾于水稻叶片上,6 h后再接种稻瘟病菌株孢子;用100和400μmol/L茉莉酸制备稻瘟病菌株孢子悬浮液直接喷雾接种水稻,调查水稻稻瘟病发病症状及实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测水稻防御相关基因的表达.[结果]分别用100和400μmol/L茉莉酸预先喷雾水稻6 h后再接种稻瘟病菌株孢子的诱抗效果分别为16.02%和25.51%;而以100和400μmol/L茉莉酸制备稻瘟病菌株孢子悬浮液直接喷雾水稻的诱抗效果分别为21.82%和34.09%.qRT-PCR检测发现受侵染水稻防御相关基因均有不同程度的上调或下调表达.与接种前(0h)相比,在茉莉酸预先喷雾水稻后再接种稻瘟病菌孢子的水稻和茉莉酸制备孢子悬浮液直接接种的水稻中病程相关基因PR1a在稻瘟病菌侵染水稻早期表达量有所上调、侵染后期表达量下调,病程相关基因PR10a的表达量上调;水杨酸途径相关基因EDS1和PAL在稻瘟病菌侵染水稻的整个进程中一直处于较低的表达水平;茉莉酸途径相关基因AOS2的表达量显著上调(P<0.05).[结论]水稻病程相关基因及茉莉酸途径相关基因参与了水稻防御体系对外源茉莉酸的响应.     

茉莉酸甲酯诱导水稻后对褐飞虱的抗性研究

进行茉莉酸甲酯诱导水稻后对褐飞虱的抗性试验,结果表明,应用茉莉酸甲酯0.25、0.50、1.00mM 3个浓度处理水稻品种后,IR26的抗虫水平分别提高了50.8%、46.6%、55.4%,IR36的抗虫水平分别提高了40.1%、36.8%、46.6%;茉莉酸甲酯0.25mM诱导IR26、IR36后褐飞虱的存活率显著低于对照,而对TN1则没有诱导效应;茉莉酸甲酯0.25mM诱导IR26、IR36、TN1后褐飞虱若虫发育历期显著长于对照;茉莉酸甲酯0.25mM诱导IR36、TN1后褐飞虱的取食量明显减少,拒食率分别达75.3%、62.7%;0.50mM茉莉酸甲酯诱导IR26后对褐飞虱的拒食率达87.1%.表明水稻经茉莉酸甲酯诱导后能对褐飞虱产生抗性,可诱导水稻植株产生系统防御反应.     

水稻茉莉酸响应基因的分析

茉莉酸是植物体内天然的调节剂,在植物生长发育过程及响应外界环境胁迫方面具有重要的作用。为了分析水稻中茉莉酸的响应基因,设计了Os PDF1.2,Os VSP2,Os JAZ8的定量PCR引物,利用100μmol/L茉莉酸和100μmol/L菲尼酮(内源茉莉酸合成抑制剂)处理的叶片为材料,分析了Os JAZ8,Os PDF1.2,Os VSP2等3个基因对茉莉酸的响应情况。结果表明,Os JAZ8,Os PDF1.2随着茉莉酸处理时间的延长,表达量逐渐升高,随着菲尼酮处理时间的延长,表达量逐渐降低,而Os VSP2则与之相反;Os JAZ8对于茉莉酸的响应较Os PDF1.2,Os VSP2这2个基因更加敏感。据此结果认为,Os JAZ8的表达量可以作为水稻叶片中茉莉酸相对含量的指标。     

外源茉莉酸处理对Bt玉米直接防御物质含量及其相关基因表达的影响

 【目的】Bt（Bacillus thuringiensis）玉米（Zea mays L.）是全球商品化程度最快的抗虫转基因作物之一，协调利用其内在防御机制和人工导入抗性是目标害虫抗性风险综合管理和第2代抗虫转基因作物培育的主要策略之一。【方法】采用基因表达分析、化学物质分析和ELISA蛋白定量方法，研究外施信号物质茉莉酸对Bt玉米34B24 (Mon810)及其同源常规玉米34B23幼苗叶片直接防御物质含量及其相关基因表达的影响。【结果】外源茉莉酸处理能诱导34B24和34B23处理叶（第1叶）中LOX、PR-2a、MPI和PR-1基因的表达，第1叶丁布含量分别比对照增加63％和18％、总酚含量分别增加24％和12％。茉莉酸处理使34B24第1叶中的Bt蛋白含量增加了13%，但第2叶中的显著降低了27%。与34B23相比，茉莉酸对34B24的诱导作用更强，并具有系统性。【结论】人工外施茉莉酸的条件下，Bt玉米人工导入抗性（Bt基因）和自身化学防御过程之间的互作关系是协同的。     

外源茉莉酸甲酯对水稻细菌性条斑病抗性的影响

【目的】研究外源茉莉酸甲酯（MeJA）对水稻细菌性条斑病（简称细条病）抗性的影响，为防治水稻细条病提供理论依据。【方法】以水稻细条病抗性近等基因系 K9、感性近等基因系 G9 为材料，在分蘖期对 K9 和 G9 植株喷施 0.1 mmol/L MeJA，以喷施清水为对照（CK）。分别在 MeJA 处理后 0、12、24、48、72 h接种水稻细条病菌，调查发病情况。进一步研究喷施 MeJA 48 h 后，在 K9 和 G9 植株上接种细条病菌后 0、6、12、24、48 h 激素途径相关基因的表达变化。【结果】K9 植株在喷施 MeJA 后 0、24、48、72 h 接种水稻细条病菌的叶片病斑长度显著短于对照；G9 植株在喷施 MeJA 后 0、12 h 接种水稻细条病菌的叶片病斑长度显著长于对照，而在喷施 MeJA 后 72 h 接种的叶片病斑长度显著短于对照。喷施 MeJA 后 48 h 接种细条病菌，K9 植株中的茉莉酸途径相关基因 LOX2 和 AOS2、病程相关基因 PR10 的相对表达量较对照上调，水杨酸途径相关基因 PAD4和 PAL、乙烯途径相关基因 EIN2 和 ERF70、病程相关基因 PR1a 的相对表达量较对照下调；G9 植株中的茉莉酸途径相关基因 LOX2 和 AOS2、水杨酸途径相关基因 PAD4 和 PAL、病程相关基因 PR1a 和 PR10 的相对表达量较对照上调，乙烯途径相关基因 EIN2 的相对表达量较对照下调。【结论】外源茉莉酸甲酯影响抗、感性近等基因系对细条病的抗性，随 MeJA 处理后接种时间点的不同，抗、感近等基因系对细条病菌的抗性反应不同。外源茉莉酸甲酯通过诱导茉莉酸、水杨酸和乙烯途径相关基因和病程相关基因的表达，参与对细条病侵染的防御反应。     

外源茉莉酸诱导方式对长白落叶松针叶内防御蛋白活力的影响1）

为明确用茉莉酸不同处理方式对林木诱导抗虫性的影响,以长白落叶松（ Larix olgensis）幼苗为试验材料,分别用浓度为1．00、0．10、0．01 mmol · L－1的茉莉酸进行全株或局部喷施诱导,分析不同处理对其针叶内SOD、PPO、PAL、CI、TI 5种防御蛋白活力的影响。结果表明：用外源茉莉酸局部喷施长白落叶松,可以系统诱导增强其防御蛋白的活性,且诱导效果与全株喷施处理的诱导效果相近。0．10、1．00 mmol· L－1的茉莉酸在1～10 d内即可诱导产生较强的诱导抗性,而在15～25 d时其诱导的抗性强度显著低于0．01 mmol· L－1浓度的诱导效果。说明高浓度茉莉酸能快速诱导长白落叶松产生较强的化学防御能力,低浓度茉莉酸诱导长白落叶松化学防御的速度相对迟缓,但其持效时间长于高浓度茉莉酸诱导效果。在害虫控制实践中,可根据害虫的生物特性,选择合适浓度的茉莉酸,采用局部喷施方式施用,将更为经济和便于操作。     

稻瘟病菌毒素对水稻愈伤组织防御酶系的诱导

稻瘟病菌毒素对不稻愈伤组织的防御酶系（PAL、SOD、PO）具有一定的诱导作用。毒素处理后,不同抗性品种的PAL酶活性增加,均在4h达到最大值;抗病品种SOD酶活性8h达高峰,而感病品种SOD酶活性4h达高峰,之后均下降低于对照水平;抗病品种PO酶活性上升,8h达高峰,而感病品种PO酶活性下降。     

外源水杨酸对稻瘟病菌效应蛋白BAS4过表达菌株耐受性的影响

[目的]研究不同水杨酸(SA)浓度对稻瘟病菌菌株形态发育及受侵染水稻防御相关基因表达的影响,探究SA对稻瘟病活体寄生相关效应蛋白BAS4在稻瘟病菌与水稻互作中的作用机制,为生产上有效防控稻瘟病提供理论依据.[方法]利用不同浓度SA(50、100、200、500、1000和2000 μmol/L)处理稻瘟病菌过表达菌株(35S:BAS4/Mo-1)和野生型菌株(A1343R-7),统计分析SA对过表达菌株和野生型菌株菌落生长速率、产孢量及孢子萌发和附着胞形成等形态发育的影响.调查200 μmol/L SA处理稻瘟病菌菌株侵染水稻的发病率,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析受侵染水稻防御相关基因表达情况.[结果]不同SA浓度对过表达菌株菌落生长速率、产孢量、孢子萌发率和附着胞形成的影响低于SA对野生型菌株的影响,经200 μmol/L SA处理过表达菌株侵染水稻的发病率降低,但降低幅度小于200 μmol/L SA处理野生型菌株侵染水稻的发病率.200 μmol/L SA处理能提高过表达菌株侵染水稻病程相关基因PR1a早期上调表达及PR10a基因72 h时的高效表达;使SA途径PAL基因表达量下调,JA途径AOS2基因早期上调表达,LOX2基因各时间点下调表达;使PR5基因早期上调表达,后期急剧下调;HSP90基因早期上调表达,但低于野生型菌株侵染水稻的表达量.[结论]BAS4过表达菌株对外源SA刺激有较强的耐受性.     

榆树叶片虫瘿形成过程中茉莉酸含量及相关防御酶活性的变化

为探究蚜虫取食刺激诱导榆树虫瘿形成过程中信号化合物的变化和生理响应。本试验以榆瘿蚜(Tetran euraakinire Sasaki)为害的榆树叶片为研究对象,分别测定叶片虫瘿形成不同时期信号化合物的含量及防御酶活性的变化。结果显示:榆瘿蚜为害后,在虫瘿形成的各个时期,茉莉酸(Jasmonic acid,JA)含量显著高于对照,在虫瘿成熟期JA含量为15.087μg/mg,达到峰值,比对照1.570μg/mg增加了近9倍;水杨酸(Salicylic acid,SA)含量无明显变化;脂氧合酶(Lipoxygenase,LOX)与丙二烯氧化物合成酶(Allene oxidesynthase,AOS)活性和JA含量的变化趋势一致;而多酚氧化酶(Polyphenod oxidase,PPO)活性在虫瘿开裂期达到峰值,为对照的3.0倍(P0.01);而过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性随着榆瘿蚜为害逐渐增加,成熟期达到峰值,为对照的3.2倍;苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonialyase,PAL)活性变化和SA含量变化趋势一致,与对照无显著差异。表明榆瘿蚜取食榆树叶片,可诱导榆树叶片JA含量和LOX、AOS等防御酶的活性,并随虫瘿的发育而持续增加,激活体内JA信号转导途径;同时,可显著提高PPO和POD酶的活性,增强其叶片对榆瘿蚜取食的适应能力。     

外源茉莉酸对燕麦在不同干旱胁迫下转录组的影响

为探究外源茉莉酸(Jasmonic acid,JA)对不同干旱胁迫下燕麦转录组的影响,本研究测定轻度(0.017 mol/L PEG-6000处理)和重度干旱胁迫(0.034 mol/L PEG-6000处理)处理及再添加JA处理的‘蒙燕1号’转录组,并对表达显著差异基因(DEGs)进行GO和KEGG功能富集分析。结果表明:GO功能富集分析显示,不同干旱胁迫处理下,外源JA诱导的DEGs均主要富集在膜、催化酶、转移酶和对刺激反应等代谢途径。KEGG功能富集分析显示,在未进行干旱胁迫条件下(CK),外源JA诱导1 955个基因表达上调,4 666个下调;DEGs主要富集的通路为代谢途径和次生代谢物的合成,其中苯丙素的生物合成通路基因表达发生显著变化。轻度干旱胁迫下,外源施用JA诱导1 574个基因表达上调,933个基因下调;DEGs主要富集的通路为次生代谢的生物合成、植物激素信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢通路,其中脱落酸和水杨酸信号转导、精氨酸和脯氨酸代谢通路中基因表达均上调;重度干旱胁迫下,外源JA诱导223个基因表达上调,456个下调;DEGs显著富集的只有鞘脂代谢通路。与未施用JA相比,不同干旱胁迫下,施用JA均可诱导细胞分裂素(CTK)代谢通路中CTK的N-糖基化基因(UGT73C5)上调和氧化酶/脱氢酶基因(CKX11)下调,以及脱落酸(ABA)信号转导相关基因(THI1.3)和未知功能基因(AT1G71250)表达发生显著变化。综上,轻度和重度干旱胁迫下,外源JA能诱导燕麦响应干旱胁迫的CTK和ABA相关基因表达发生显著变化。     

外源调控剂对香稻产量形成和茎鞘物质转运特性的影响

[目的]探明外源调控剂对香稻产量形成、茎鞘物质转运特性及干物质积累的影响,以期筛选出对香稻增产优势明显的外源调控剂.[方法]以常规香稻品种美香占2号和象牙香占为试验材料,以喷施清水为对照(CK),设4个(T1、T2、T3和T4)调控剂配方处理,于破口期进行叶面喷施.抽穗期和成熟期分别取样测定干物质积累量,计算茎鞘转运特性;收获时测定产量及其构成因素.[结果]与CK相比,各调控剂处理均可提高可美香占2号的产量,增幅为5.36%~16.55%,但差异均不显著(P>0.05,下同);调控剂T1和T2处理可提高象牙香占的产量,其中T2处理较CK显著增产19.31%(P<0.05,下同).抽穗期美香占2号的叶片干重在各调控剂处理下较CK显著增加12.86%~15.68%,象牙香占的茎鞘干重在T3处理下较CK显著提高11.35%.成熟期美香占2号的干物质积累量在各处理间均无显著差异,象牙香占的干物质积累量在各调控剂处理下整体较CK有不同程度的增加.各调控剂处理对两个香稻品种的收获指数及物质转运特性无显著影响.相关性分析结果表明,2个品种的产量与结实率、千粒重、抽穗后干物质积累量、抽穗期叶片干重和总干重及成熟期叶片干重呈显著正相关关系,与每穗总粒数、收获指数和抽穗期穗干重呈极显著正相关关系(P<0.01).[结论]施用不同配方的外源调控剂可不同程度地调节香稻的每穗总粒数、结实率、千粒重及抽穗期和成熟期干物质积累量,从而不同程度地提高香稻产量.其中T1和T2处理分别对美香占2号和象牙香占具有产量优势,主要是在于可提高其每穗总粒数、抽穗期与成熟期干物质积累量.     

iTRAQ-based quantitative proteomics analysis of defense responses triggered by the pathogen Rhizoctonia solani infection in rice

The soil-borne necrotrophic fungus Rhizoctonia solani is one of destructive fungi causing severe yield losses in various important crops. However, the host defense mechanisms against the invasion of this pathogen are poorly understood. In this study, we employed an i TRAQ-based quantitative proteomic approach to investigate host proteins responsive to R. solani using the resistant rice cultivar YSBR1. As a whole, we identified 319 differentially accumulated proteins(DAPs) after inoculation of ri...     

铝胁迫下外源有机酸对油菜根系分泌物特性的影响

采用水培法,以耐铝型油菜品种核杂7号和铝敏感型油菜品种中农油6号为试验材料,研究外源有机酸(柠檬酸、苹果酸)对铝胁迫下油菜根系分泌物的影响.结果表明,耐铝型和铝敏感型两种油菜中,在20μmol/L外源有机酸处理下,苹果酸和柠檬酸对铝毒均有一定的缓解效果,但都不能完全消除铝对油菜生长的抑制作用.采用模糊隶属函数法对根系分泌物中氨基酸、柠檬酸等7个生理指标进行分析,并就柠檬酸、苹果酸、柠檬酸和苹果酸对缓解油菜铝胁迫的能力进行综合评价,发现在两种油菜中,有机酸表现出一致的缓解效果:苹果酸的缓解效果最好,其次是苹果酸+柠檬酸,缓解效果最弱的是柠檬酸.此外,外源有机酸对耐铝型油菜品种缓解铝毒的效果比铝敏感型油菜品种更好.     

不同除草剂防除单季直播稻田抗药性杂草的效果

选用13%氰氟·吡啶酯乳油等新型茎叶除草剂及其组合用药,在单季直播稻田稻苗3叶期进行茎、叶喷施防除抗药性杂草示范试验。结果表明,13%氰氟·吡啶酯乳油80 mL/667 m²+10%氰氟草酯乳油100～150 mL/667 m²组合施用,对直播稻田抗药性稗草、千金子及其他杂草具有较理想的防除效果;10%恶唑酰草胺乳油160 mL/667 m²足液喷施,对直播稻田抗药性稗草、千金子防除效果理想;10%恶唑·氰氟乳油170～200 mL/667 m²,对抗药性稗草、千金子、鸭舌草等阔叶杂草、异型莎草等莎草科杂草的防除效果稍差。药后13 d,参试药剂各处理对稗草的株防效为96.8%～98.8%、对总草的株防效为85.0%～98.0%;药后30 d,参试药剂各处理对稗草的株防效高达97.2%～99.0%、鲜重防效高达95.4%～99.5%,对总草的株防效高达94.1%～98.1%、鲜重防效高达94.6%～99.2%,但田间残留稗草仍能造成危害。提出了直播稻田抗药性稗草防除控草对策。