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。     

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。     

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。     

2,3-丁二醇诱导下匍匐翦股颖叶片细胞结构变化及抗病相关性分析

由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)引起的褐斑病是匍匐翦股颖草坪最常见的病害之一,2,3-BD(2,3-butanediol)可诱导植物产生抗病反应,提高植物的抗病性。本试验采用250 μmol/L 2,3-BD诱导匍匐翦股颖对褐斑病的抗性,以石蜡切片方法通过显微观察,测定接种立枯丝核菌后匍匐翦股颖叶片细胞显微结构的变化。结果表明,接种病原菌后匍匐翦股颖病情指数第15天达到70.45%,2,3-BD诱导后病情指数显著降低至21.63%。与未诱导接菌处理相比,诱导后匍匐翦股颖叶片细胞结构排列紧密,气腔变小,有较多乳突形成,上、下表皮细胞显著增大,第7天差异最显著,分别是其1.19和1.26倍;叶肉细胞大小于第15天差异最为显著,是其1.30倍;叶绿体数量明显增加,第1、7、15天分别是未诱导接菌处理的1.25、1.20、1.24倍;维管束和导管大小在各时间段均变化不明显,但木质化程度较高,皮层组织加厚。综上所述,250 μmol/L 的2,3-BD能诱导匍匐翦股颖对褐斑病的抗性,并使细胞结构发生变化,其中叶片上、下表皮细胞、叶肉细胞大小和叶绿体数目与抗病性呈正相关性。     

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。     

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。     

丁二醇对热胁迫下匍匐翦股颖内源激素及其相关基因表达水平的调控

为了提高匍匐翦股颖的越夏能力,本试验以匍匐翦股颖Penn A4为材料,模拟设置人工气候热胁迫(37℃/32℃,昼/夜),通过叶面喷施300μmol·L^-12,3-丁二醇(BD),测定分析BD对Penn A4盆栽苗在热胁迫第0(BD预处理前)、7、42天及恢复常温第10天时叶片内源激素含量及其相关基因表达的影响。结果表明：外源BD提高了热胁迫7 d时Penn A4细胞分裂素、赤霉素3、茉莉酸类含量,降低了生长素、水杨酸、脱落酸、1-氨基环丙烷羧酸含量,并抑制了其相关基因的表达,从而促进了蒸腾降温及植株营养生长;胁迫42 d时,BD上调各个激素相关基因的表达量,通过促进内源激素运输降低了叶片活性激素含量,从而抑制了植株营养生长,为Penn A4抵御长时间热胁迫保存了能量,并提高了其存活几率。综上,BD可通过调节内源激素代谢加快短期胁迫下Penn A4生长速率及蒸腾散热,抑制长期胁迫下植株的衰老和生长速率来提高Penn A4耐热性。     

干旱胁迫下丁二醇诱导对匍匐翦股颖幼苗生理生化指标的影响

为了研究丁二醇对匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)苗期抗旱性的调控效应,以匍匐翦股颖(PennA-4)种子为材料,进行沙培种植,待幼苗生长粗壮均匀时进行丁二醇的处理,5天后用15%的PEG进行模拟抗旱处理,分析苗期植株丙二醛(MDA)、可溶性糖、叶绿素、相对含水量、游离脯氨酸、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的变化规律及与植物抗旱性的关系。研究结果表明:与干旱胁迫处理相比,诱导处理显著提高了植株叶片相对含水量、脯氨酸以及叶绿素的含量,抑制了匍匐翦股颖中丙二醛(MDA)和可溶性糖的含量,同时提高了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,并且使过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性有所降低。综上,在干旱胁迫条件下,外施丁二醇可提高翦股颖的抗旱能力,使其能够更好地适应干旱胁迫环境。     

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。     

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。     

烯效唑对匍匐翦股颖的矮化作用及生理指标的影响

采用盆栽试验的方法,研究充足水分(100%田间持水量)和限制水分(50%田间持水量)条件下4种不同浓度(20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L)烯效唑处理对匍匐翦股颖形态和生理指标的影响.结果表明:在2种不同水分条件下,4个烯效唑浓度处理均使匍匐翦股颖的株高明显降低,适宜的烯效唑处理浓度(40mg/L、60mg/L、80mg/L)使匍匐翦股颖的叶片明显变短,且作用效果与浓度有关;适宜浓度的烯效唑使匍匐翦股颖叶片中脯氨酸含量、叶片相对含水量和根系活力明显提高,抗旱性增强,且调控作用与水分状况有关;综合考虑作用效果和成本,在匍匐翦股颖草坪养护管理中烯效唑的推荐使用浓度为60mg/L.     

农杆菌介导的Lyz-GFP基因对匍匐翦股颖Peen A-1 转化和表达的研究

 以匍匐翦股颖ＰｅｎｎＡ-１成熟胚为供试材料,建立了其植株高效再生体系。利用农杆菌介导法将溶菌酶与绿色荧光蛋白Ｌｙｚ-ＧＦＰ双元基因转入匍匐翦股颖ＰｅｎｎＡ-１ 胚性愈伤组织中,经培养获得抗病转基因植株。并对Ｌｙｚ-ＧＦＰ双元基因转化ＰｅｎｎＡ-１的适宜条件进行了研究。研究结果表明,在２．０ｍｇ／Ｌ２,４ Ｄ＋０．１ ｍｇ／Ｌ６-ＢＡ的ＭＳ培养基上ＰｅｎｎＡ-１愈伤组织诱导率最高,可达３６％,且质量最好。愈伤组织在ＭＳＯ＋０．５ｍｇ／ＬＮＡＡ 上分化率最高,达４２．５％;浓度为３００ｍｇ／Ｌ 的头孢霉素（Ｃｅｆ）可抑制农杆菌ＬＢＡ４４０４的生长;ＰｅｎｎＡ-１胚性愈伤组织经携有ｐＢＩ１２１-Ｌｙｚ-ＧＦＰ的农杆菌ＬＢＡ４４０４ （ＯＤ６００值０．３～０．５）侵染１０～１５ｍｉｎ,共培养３ｄ后,转化愈伤组织生长状况良好,转化率达１２．５％,且在后期的生长和转化苗的再生中有良好的表现,转化苗再生率为２７．５％;转化植株有较强的荧光表达量,并经ＰＣＲ 检测,获得的２株匍匐翦股颖ＰｅｎｎＡ-１转化植株中均扩增出７５０ｂｐ的目标基因片断。     

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。     

剪股颖对不同质量分数二甲四氯的适应性响应

通过田间试验,研究剪股颖Agrostis stolonifera对二甲四氯的适应性反应,试验设置5个处理,分别为0.8、1.66、3.32、6.64和13.28 mg/L,测定剪股颖4个不同时期的叶绿素含量、丙二醛和可溶性糖含量,试验结果表明:不同质量分数的二甲四氯对剪股颖4个不同生育时期的叶绿素、丙二醛及可溶含糖量有不同程度的影响,在剪股颖同一生长时期,随着二甲四氯质量分数的升高,剪股颖的叶绿素含量下降、丙二醛和可溶性糖含量升高,二甲四氯处理的初期,对剪股颖生长影响比较大,随着二甲四氯处理时间的延长,对剪股颖生长的影响逐渐减小.从而可以得出,适宜质量分数的二甲四氯处理对剪股颖生长的影响较小,可作为剪股颖草坪除草剂使用.