草酸在核盤菌(Sclerotinia sclerotiorum)與寄主植物互作中的生物學(xué)作用.pdf

1、核盤菌是屬于子囊菌門的一種死體營(yíng)養(yǎng)病原真菌，寄主植物包括75個(gè)科400多個(gè)種。核盤菌致病過程中分泌胞壁降解酶類(CWDEs)和草酸。胞壁降解酶類能夠破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、降解寄主分子來為自己提供物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。草酸的致病功能是多方面的:如調(diào)節(jié)局部pH以活化pH相應(yīng)基因和提高CWDEs活性、螯合Ca2+破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)及影響Ca2+信號(hào)傳導(dǎo)、抑制活性氧、毒害作用等等。草酸不僅存在于核盤菌等真菌中，還廣泛存在于植物中，但含量隨植物不同而有很大差異?，F(xiàn)今關(guān)于草

2、酸作用機(jī)理的研究都偏重于病原物分泌的草酸，忽略了植物內(nèi)源草酸，不能全面反應(yīng)草酸在核盤菌與寄主植物互作過程中的實(shí)際作用。
　　本研究分析了草酸對(duì)核盤菌菌絲生長(zhǎng)與致病能力的影響、外源草酸處理對(duì)不同內(nèi)源草酸含量的寄主植物的抗病性誘導(dǎo)作用;并從對(duì)激素和活性氧等的影響角度分析了草酸的作用分子機(jī)制。獲得了以下結(jié)果:
　　(1)明確了草酸對(duì)核盤菌菌絲生長(zhǎng)與致病性的影響。發(fā)現(xiàn)菌絲生長(zhǎng)與致病能力隨菌齡增加而變?nèi)?內(nèi)部老熟菌絲相比外緣幼嫩菌絲生

3、長(zhǎng)和致病能力顯著下降。菌絲形態(tài)結(jié)構(gòu)的顯微觀察發(fā)現(xiàn)這種差異可能與氣生菌絲的生長(zhǎng)旺盛程度有關(guān)。外施草酸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)草酸對(duì)核盤菌生長(zhǎng)與致病性的影響與其濃度密切相關(guān)，10 mM以上高濃度顯示強(qiáng)烈的抑制作用，暗示了草酸除了作為致病因子外還具有重要的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子作用。此外核盤菌的生長(zhǎng)需要不高于pH5.5的偏酸性環(huán)境，過高的pH會(huì)抑制其生長(zhǎng)與致病能力，草酸的分泌可能在維持pH方面起到一定作用。
　　(2)明確了植物內(nèi)源草酸或外源處理草酸對(duì)植物抗病性

4、的影響。分析了不同內(nèi)源草酸含量的植物菠菜、煙草、油菜、番茄以及本氏煙對(duì)核盤菌的抗病性差異，發(fā)現(xiàn)高草酸含量的菠菜抗病，低內(nèi)源草酸的番茄與本氏煙感病，即內(nèi)源草酸含量與植物抗病性正相關(guān)。外施草酸誘導(dǎo)抗性試驗(yàn)表明，不同植物誘導(dǎo)抗性所需草酸濃度不同，對(duì)本氏煙在1 mM～10 mM，對(duì)油菜則在20 mM以上，這種對(duì)草酸的敏感性差異可能與植物內(nèi)源草酸含量有關(guān)。草酸對(duì)植物的作用除了濃度之外還受pH、處理方式等因子影響:接近細(xì)胞間隙pH5.5的草酸較pH

5、3.5的草酸誘抗效果好;浸潤(rùn)處理對(duì)植物傷害較大，誘抗效果不如噴霧處理。
　　(3)明確了脫落酸、茉莉酸、乙烯、水楊酸、生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、赤霉素、油菜素內(nèi)酯等植物激素信號(hào)通路在植物抗核盤菌方面的調(diào)控作用，以及激素與草酸之間的分子互作關(guān)系。利用激素突變體研究明確了脫落酸、茉莉酸和乙烯通路在植物核盤菌抗性方面的正調(diào)控和水楊酸通路的負(fù)調(diào)控作用，但通過激素外源處理誘抗發(fā)現(xiàn)水楊酸的誘抗作用較強(qiáng);核盤菌接種擬南芥后植物體內(nèi)脫落酸、茉莉酸、生長(zhǎng)

6、素都有不同程度的上調(diào)，水楊酸早期上調(diào)后期下調(diào)，油菜素內(nèi)酯下調(diào)，細(xì)胞分裂素變化不大。10 mM草酸浸潤(rùn)處理導(dǎo)致擬南芥體內(nèi)脫落酸、茉莉酸和水楊酸的含量上調(diào)，油菜素內(nèi)酯下調(diào)，這與核盤菌接種后趨勢(shì)一致;但草酸處理導(dǎo)致生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素下調(diào)，這與核盤菌接種后趨勢(shì)不一致。不同pH的草酸處理影響不同，pH5.5的草酸處理導(dǎo)致的激素含量變化較pH3.5的草酸更為明顯。激素突變體接種核盤菌前后草酸測(cè)定結(jié)果表明:各植物激素的含量對(duì)植物內(nèi)源草酸的積累有影響，

7、脫落酸、乙烯、赤霉素合成突變和茉莉酸受體COI1突變體體內(nèi)源草酸含量高于野生型，水楊酸合成突變體內(nèi)源草酸含量低于野生型，且內(nèi)源草酸含量的高低與接種后草酸含量的高低、突變體的感病性表現(xiàn)吻合。草酸處理各擬南芥激素突變體后活性氧檢測(cè)結(jié)果表明，某些激素的改變影響活性氧的積累，但草酸處理不影響各突變體內(nèi)活性氧的積累。活性氧的積累與脫落酸的含量水平負(fù)相關(guān)，但與其下游信號(hào)通路ABI1、ABI2以及ABI4無關(guān)。此外，乙烯過表達(dá)突變體eto2-1有活性