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BABA诱导对黄瓜霜霉病抗性及其作用机理的研究

作　者: 刘丽君
导　师: 李建吾
学　校: 河南农业大学
专　业: 蔬菜学
关键词: β-氨基丁酸黄瓜霜霉病活性氧胼胝质抗性相关或调控基因诱导抗性
分类号: S436.421
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

黄瓜是重要的蔬菜作物之一。由古巴假霜霉菌[Pseudoperonospora cubensis（PerketCurt） Rostov]引起的霜霉病是黄瓜生产中最具破坏性的叶部病害,在世界各黄瓜产区广为流行。利用黄瓜抗病性的遗传潜能,提高抗性水平和筛选能诱导黄瓜抗霜霉病的生物制剂是实现黄瓜霜霉病可持续防治的有效途径。β-氨基丁酸（β-Aminobutyric Acid,BABA）是一种具有诱导抗性的次生代谢非蛋白氨基酸。虽然有BABA等各种诱导剂诱导对黄瓜霜霉病的抗性,但是对其诱导抗病机理还需进一步研究。因此,本课题结合我国黄瓜的生产实际和霜霉病的研究现状,以感病自交系IL112和抗病自交系HNAU-0023为实验材料,对BABA诱导黄瓜霜霉病后胼胝质和H₂O₂的含量变化及其生化机制进行了研究。主要研究结果如下:1.通过病情指数调查发现,BABA作为一种诱导因子可以有效地诱导黄瓜对霜霉病产生抗病性,且在感病品种上表现比在抗病品种上效果更好。2.虽然IL112在使用BABA处理后没能进一步诱导H₂O₂含量的产生,但是细胞学研究发现, H₂O₂在侵染点和细胞壁迅速累积,可以阻止病原菌的进一步侵染,起到了一定的抗病作用。HNAU-0023在使用BABA处理后进一步诱导H₂O₂产生的同时,也产生了过敏性反应,增强了对霜霉病的抗性。3.接种后感病自交系IL112和抗病自交系HNAU-0023中胼胝质的含量呈上升趋势,使用BABA处理后胼胝质的含量有所增加,但与清水对照相比不显著。胼胝质的抑制剂DDG的使用没有逆转胼胝质的积累。同时细胞学研究发现,使用BABA处理后,胼胝质在细胞壁积累的类型数目增多,起到了一定的抗病作用。但DDG的使用没有逆转胼胝质的积累。4.以EF1α和UBI-ep为内标,采用实时荧光定量RT-PCR,探讨抗性相关基因在BABA诱导黄瓜对霜霉病抗病机制中的作用。接种霜霉病和使用BABA处理均能诱导各抗病基因的上调表达,Chit1、β-1,3-glucanase、Peroxidase、PAL、ETR1和CTR1,BABA处理的IL112叶片中各基因可以在0 hpi早期上调表达,之后表达丰度急剧下降,Chit1、β-1,3-glucanase、PAL在0～12 hpi开始下调表达,12 hpi表达量再次增强,ETR1和CTR1分别在4 hpi和24 hpi再次显著上调表达;用BABA处理后接种病原菌的叶片中Chit1、β-1,3-glucanase、ETR1和CTR1分别在4、12和24 hpi表达量再次增强,显著上调表达。抗病自交系HNAU-0023,在BABA处理的叶片中Chit1、β-1,3-glucanase、Peroxidase、PAL、ETR1和CTR1,均在4 hpi达到表达高峰,之后表达丰度急剧下降,呈下调表达。用BABA处理后接种病原菌的叶片中,也在4 hpi达到表达高峰,分别约为清水对照的310、259、20、94、167和137倍,之后表达丰度急剧下降, ETR1和CTR1在4 hpi后一直持续表达,Peroxidase在24 hpi表达量再次增强,显著上调表达。5.DDG处理后再用BABA处理的IL112叶片中,与DDG处理相比,在0 hpi,Chit1、β-1,3-glucanase、Peroxidase和PAL均出现显著上调表达,且Chit1、β-1,3-glucanase、Peroxidase和PAL均在48 hpi再次显著上调表达,ETR1和CTR1此时也显著上调表达。在ETYA和BABA共同处理的叶片中各抗性基因和传导因子比只在ETYA中处理表达晚12 h,且Chit1、β-1,3-glucanase和PAL等抗性蛋白表达丰度较高。HNAU-0023在DDG和BABA共同处理的叶片中各抗性蛋白和传导因子与只在DDG中处理相比,提早和高丰度显著上调表达。在ETYA处理和ETYA与BABA共同处理的叶片中,在0 hpi,各抗性基因和传导因子都显著上调表达,且表达丰度下降后,都再次出现显著上调表达,在ETYA和BABA共同处理的叶片中,第二次提早和高丰度表达并在4～12 hpi持续上调表达。因此,BABA可能是通过影响黄瓜叶片的活性氧代谢水平和诱导抗病基因和传导因子的高丰度表达来达到抗霜霉病的目的,并可能至少通过SA（PAL的显著上调表达）、JA途径（ETR1和CTR1的显著上调表达）在黄瓜抗霜霉病反应中发挥作用。

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致谢 5-8摘要 8-101 文献综述 10-19 1.1 霜霉病 10-13 1.1.1 黄瓜霜霉病病原学 10 1.1.2 黄瓜霜霉病的侵染与防治 10-13 1.1.2.1 霜霉菌的侵染 10 1.1.2.2 霜霉病的流行条件 10-11 1.1.2.3 防治措施 11 1.1.2.4 黄瓜霜霉病诱导抗性研究概况 11-13 1.2 BABA 诱导植物抗病作用及其机理 13-16 1.2.1 BABA 在植物抗病性中的作用 13 1.2.2 BABA 诱导植物抗病的作用机理 13-16 1.2.2.1 胼胝质的产生 13-14 1.2.2.2 H_2O_2、O~(2-)和过敏性反应（HR）的产生 14 1.2.2.3 病程相关蛋白的积累 14-15 1.2.2.4 防御酶系变化 15-16 1.2.2.5 植物抗菌物质的产生 16 1.2.3 BABA 的使用方法及在植株体内的吸收、运转和代谢 16 1.3 诱导抗病性的分子机制 16-19 1.3.1 信号识别 17 1.3.2 信号传导 17 1.3.3 SA 和JA 介导的抗病信号传导途径 17-192 引言 19-203 材料和方法 20-24 3.1 供试材料 20 3.1.1 供试黄瓜品种 20 3.1.2 供试病原菌 20 3.1.3 病原菌的收集、纯化和配制 20 3.1.4 诱导剂和抑制剂 20 3.2 方法 20-23 3.2.1 育苗 20 3.2.2 诱导和接种处理 20-21 3.2.3 取样和样品固定及保存 21-22 3.2.4 组织染色 22 3.2.5 含量测定 22 3.2.6 提取RNA 和RT-PCR 22-23 3.2.7 实时荧光定量RT-PCR 分析 23 3.3 数据处理 23-244 结果分析 24-37 4.1 BABA 处理后黄瓜霜霉病抗性分析 24-25 4.2 BABA 处理对黄瓜叶片H_2O_2 累积的影响 25-27 4.2.1 BABA 处理后黄瓜叶片H_2O_2 含量的变化 25 4.2.2 BABA 处理对黄瓜叶片过敏性反应（病斑形成）的影响 25-27 4.3 BABA 处理对黄瓜叶片胼胝质累积的影响 27-31 4.3.1 BABA 处理后黄瓜叶片胼胝质含量的变化 27-28 4.3.2 DDG 处理后黄瓜叶片胼胝质含量的变化 28 4.3.3 BABA 处理对黄瓜叶片过敏性反应（病斑形成）的影响 28-31 4.4 BABA 处理对黄瓜抗性相关基因表达的影响 31-37 4.4.1 BABA 处理对IL112 抗性相关基因表达的影响 31-34 4.4.2 BABA 处理对HNAU-0023 抗性相关基因表达的影响 34-375 结论与讨论 37-40 5.1 BABA 对黄瓜的诱导抗性效果 37 5.2 过敏性反应与植物的抗病性 37-38 5.2.1 过敏性反应与H_2O_2 累积 37-38 5.2.2 过敏性反应与胼胝质累积 38 5.3 BABA 诱导信号传导因子和抗性基因表达 38-40参考文献 40-45ABSTRACT 45-48缩略词表 48-49硕士研究生阶段已发表论文 49

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