染色质重塑及其参与植物病害防御应答的研究进展

转录相关因子与特异DNA位点结合受染色质空间构象变化的调节,通过染色质重塑机制可以解除染色质高度紧密的折叠状态,改变组蛋白与DNA链间的作用力,控制基因的表达与沉默。ATP依赖的染色质重塑复合物、组蛋白的乙酰化/去乙酰化和甲基化/去甲基化共价修饰等是染色质修饰的主要类型,植物能通过染色质重塑复合物和组蛋白修饰酶复合物直接或间接介导的染色质重塑作用调控防御基因的转录,控制植物对病原体侵染的防御应答。本文结合近年来的研究进展,对植物染色质重塑如何调控防御相关基因的表达及病原体蛋白T3SEs、6b和VirE等如何利用染色质重塑干预植物防御系统的分子机制进行了论述。     

Induction of hypericins and hyperforin in Hypericum perforatum L. in response to biotic and chemical elicitors

Hypericum perforatum L. produces hyperforins, a family of antimicrobial acylphloroglucinols; and hypericins, a family of phototoxic anthraquinones exhibiting anti-microbial, anti-viral, and anti-herbivore properties in vitro. To determine whether these secondary metabolites are part of the specific plant defense systems that are mediated by methyl jasmonate or salicylic acid, we used meristem cultures to assess the effects of exposure to exogenous application of these chemical elicitors. Levels of hypericins in plant tissue increased in response to both elicitor treatments; total hypericin levels increased as much as 3.3 times control levels when treated with 200 μ methyl jasmonate for 14 days. Increased hyperforin concentrations were detected when plantlets were treated with 1 m salicylic acid or 50 μ methyl jasmonate. For assessing responses to a biotic elicitor, greenhouse-grown plant materials were inoculated with the plant pathogen, Colletotrichum gloeosporioides. Levels of hypericins increased twice as much as the control when inoculated with 1 × 10⁴ spores per ml; higher doses of spores overwhelmed the plant defenses. The elevation of hypericins and hyperforin in response to chemical and biotic elicitors suggests that these secondary metabolites are components in the inducible plant defense responses of H. perforatum.     

苦豆子内生真菌对宿主培养物生长及喹诺里西啶类生物碱合成的影响

利用苦豆子健康植株中分离鉴定的8株内生真菌菌株为真菌诱导子,分别制备灭活菌丝和菌液浓缩物,研究内生真菌诱导子不同种类、浓度和诱导时间对苦豆子无菌苗和愈伤组织的生长以及喹诺里西啶生物碱含量的影响。结果表明:8株苦豆子内生真菌诱导子中,菌液浓缩物的诱导效果要强于灭活菌丝。菌株HMGKDF1菌液浓缩物和灭活菌丝都能明显促进愈伤组织的生长,净生长率是对照的1.82和1.42倍;菌株NDZKDF13菌液浓缩物对愈伤组织生物碱的合成效果明显,生物碱含量为0.5483 mg·g-1,是对照的23.8倍;在一定浓度范围内(0.01~1.0 mg·L-1),苦豆子内生真菌诱导子能够促进宿主植物喹诺里西啶生物碱的合成。内生真菌诱导子处理苦豆子无菌苗12 d时,喹诺里西啶生物碱含量最高,是对照的2.65倍。在苦豆子无菌苗或愈伤组织中添加一定量的苦豆子内生真菌诱导子,对宿主的生长以及提高喹诺里西啶生物碱含量是一种有效的方法。     

额尔齐斯河流域灌木昆虫群落特征及对环境因子和植物群落特征的响应

为探究大空间尺度下灌木昆虫群落的分布规律,于2023年6—9月对额尔齐斯河流域阿勒泰地区7个县（市）44个样地内灌木昆虫群落特征进行调查,确定其发生状态,采用回归分析和典范对应分析（canonical correspondence analysis,CCA）方法探讨灌木昆虫物种丰富度与植物群落特征和环境因子的关系。结果显示,44个样地内共采集昆虫1 245头,经鉴定为9目44科117种,其中鳞翅目和鞘翅目为主优势类群,分别为440头和289头,脉翅目和半翅目为次优势类群,分别为214头和157头,其余目为从属类群。额尔齐斯河流域灌木昆虫物种丰富度与海拔和温度均呈显著的三项式拟合关系,与相对多度呈显著的二项式拟合关系,与Pielou均匀度指数呈显著的线性拟合关系,与Simpson多样性指数呈显著的二项式拟合关系,与Margalef丰富度指数呈显著的二项式拟合关系。CCA分析结果显示,温度、经度和海拔是影响灌木昆虫分布的主要环境因子,灌木植物多样性和均匀程度是影响灌木昆虫分布的主要植物群落特征。表明大空间尺度下灌木昆虫分布存在明显驱动力,在全球环境变化下应更加重视对植被结构的调整和对有害灌木昆虫的监测预防。     

苦豆子内生真菌诱导子促进宿主生物碱合成积累的生理防卫反应

分别以4株苦豆子内生真菌菌液浓缩物为诱导子,研究不同诱导时间下,各诱导子对苦豆子组培苗中氧化苦参碱（OMA）含量以及防御酶苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和过氧化氢酶（CAT）活性的影响。结果显示：4种苦豆子内生真菌的菌液浓缩物均可提高宿主中OMA的积累,其中诱导效果最佳的是内生真菌诱导子XKYKDF₄₀,在0~15 d诱导期间宿主中OMA含量持续增长且始终高于对照,在诱导第15 d达到最高,为3.616 mg·g^-1,是同时期对照组的2.09倍。4种内生真菌诱导子还可诱发宿主中生物碱合成关键酶PAL和3种抗氧化酶（POD、APX和CAT）活性升高。诱导子XKYKDF₄₀激发PAL活性的作用最佳,在诱导第6 d PAL活性达最大值,为61.92 U·g^-1,是同时期对照组的1.42倍;与其他诱导子相比,诱导子XKZKDF₂₇能够明显诱发POD的活性,在诱导第12 d达到最大值,为62.30 U·mg^-1,是同时期对照组的2.70倍;诱导子XKZKDF₁₁可诱导宿主中的APX和CAT活性大幅度提高,在诱导第12 d酶活性达到最高,分别为0.5538 U·mg^-1和19.82 U·mg^-1,是同时期对照组的4.97倍和3.00倍。结果表明,苦豆子内生真菌诱导子的加入不仅激活了宿主组培苗的防御性应答反应,还促进了OMA的合成。     

球囊霉属真菌与芽孢杆菌M3-4协同作用降低马铃薯青枯病的发生及其机制初探

 丛枝菌根真菌(AMF)和根围促生细菌(PGPR)能在一定程度上拮抗土传病原物、提高植物抗病性而降低病害。本研究旨在(1)确定不同AMF与PGPR组合中,菌间相互作用的关系;(2)评价不同AMF与PGPR组合促进马铃薯生长、降低青枯病(Ralstonia solanacearum)危害的效果;(3)初步探索最佳AMF与PGPR组合降低马铃薯青枯病的作用机制。结果表明,与单接种AMF或PGPR相比,一些AMF与PGPR组合能够促进AMF的侵染和PGPR在马铃薯根围的定殖; AMF与PGPR组合能显著促进马铃薯的生长(如株高、茎粗、地上鲜重、地上干重、薯块重),其中以AMF摩西球囊霉(Glomus mosseae, Gm)与PGPR芽孢杆菌(Bacillus sp.)M3-4菌株组合以及地表球囊霉(G. versiforme, Gv)与 M3-4菌株组合促生效果最好。另外,接种AMF和PGPR的组合不同程度降低了马铃薯青枯病的危害,其中也以Gm与M3-4和Gv与M3-4的组合防治效果最佳,防治效果分别为65.2%和69.5%。并且,后者处理的叶片中超氧化物歧化酶、苯丙氨酸解氨酶和过氧化氢酶活性显著高于其他处理,丙二醛含量则显著低于其他处理。实验结果表明,Gm与M3-4以及Gv与M3-4的AMF和PGPR组合能够协同作用大幅促进马铃薯的生长、诱导其防御反应而降低马铃薯青枯病危害。