水稻苗期葉片細胞壁對稻瘟病菌侵染的響應(yīng)研究.pdf

1、水稻是世界上重要的糧食作物，稻瘟病是世界水稻生產(chǎn)上最具毀滅性的三大病害之一。加強水稻與稻瘟病菌互作機制的研究，可為培育廣譜、持久抗性水稻品種，制定防控稻瘟病害的新措施奠定基礎(chǔ)。同時，水稻-稻瘟病菌病害系統(tǒng)被認為是研究植物-病原菌互作的模式體系。加強水稻與稻瘟病菌互作的研究，其意義深遠。
　　植物細胞壁作為病原菌入侵的第一道屏障，是寄主與病原菌相互作用的重要場所，在植物對病原菌的抵抗中具有重要作用。但目前，水稻與稻瘟病菌互作過程中水

2、稻細胞壁的作用還沒有受到廣泛的重視。在稻瘟病菌侵染過程中，水稻細胞壁組成物質(zhì)發(fā)生了哪些積極的變化還沒有被研究。本文以稻瘟病菌侵染過程中的水稻葉片作為試驗材料，對水稻細胞壁的抗性作用進行了系統(tǒng)研究，獲得如下結(jié)果：
　　1.在稻瘟病菌侵染過程中不同抗性水稻品種葉片細胞壁自發(fā)熒光增強規(guī)律
　　通過對稻瘟病菌侵染過程中水稻葉片自發(fā)熒光增強現(xiàn)象觀察和測定發(fā)現(xiàn)，抗性品種葉片細胞壁自發(fā)熒光增強現(xiàn)象出現(xiàn)的早，增強強度高于感病品種。水稻葉片對

3、稻瘟病菌侵染的響應(yīng)是系統(tǒng)性的，葉肉是水稻葉片響應(yīng)稻瘟病菌侵染最強烈的亞組織。表明水稻葉片細胞壁自發(fā)熒光增強與水稻抗性相關(guān)。稻瘟病菌侵染引起水稻葉片細胞壁物質(zhì)組成的改變，可通過自發(fā)熒光信號的檢測獲得重要信息。
　　2.水稻葉片不同亞組織細胞壁物質(zhì)組成差異
　　首次用24種細胞壁組成物質(zhì)的抗體對水稻葉片橫切面進行熒光免疫標記，獲得4類11種抗體有效標記信號，明確了纖維素、木質(zhì)素、甘露聚糖、不同甲基酯化程度的同型半乳糖醛酸、阿拉伯

4、聚糖、半乳聚糖、阿拉伯半乳糖蛋白及伸展蛋白等細胞壁組成物質(zhì)在水稻葉片上表皮、下表皮、葉肉、泡狀細胞、維管束鞘、木質(zhì)部、韌皮部及上側(cè)及下側(cè)厚壁組織等9個亞組織的分布特征。本結(jié)果可為解析水稻葉片亞組織功能上的差異提供依據(jù)。
　　3．水稻細胞壁組成物質(zhì)對稻瘟病菌侵染的響應(yīng)
　　采用熒光免疫標記與膠體金免疫標記的方法，對稻瘟病菌侵染過程中不同抗性水稻品種苗期葉片細胞壁組成物質(zhì)的變化進行了動態(tài)研究。結(jié)果表明，葉肉、表皮、泡狀細胞、維管

5、束鞘、維管束參與水稻與稻瘟病菌互作。稻瘟病菌侵染，引起阿拉伯半乳糖蛋白含量上升，抗性越強的品種，其葉肉中的阿拉伯半乳糖蛋白含量在接種24h-72h上升速度越快。稻瘟病菌侵染，引起水稻葉片甘露聚糖含量下降，在侵染初期，抗性品種含量顯著高于感病品種，抗性越強的品種，其葉肉細胞中甘露聚糖含量越高。不同的果膠組分，對稻瘟病菌侵染的響應(yīng)是不同的。稻瘟病菌侵染，引起阿拉伯聚糖和高度甲基酯化同型半乳糖醛酸含量下降，而半乳聚糖含量上升。表明在稻瘟病菌侵

6、染過程中水稻葉片細胞壁中的阿拉伯半乳糖蛋白、甘露聚糖和果膠組分含量發(fā)生的變化與水稻抗性密切相關(guān)。
　　4.細胞壁相關(guān)基因表達對稻瘟病菌侵染的響應(yīng)
　　通過對稻瘟病菌侵染過程中不同抗性水稻幼苗葉片細胞壁相關(guān)基因表達的研究發(fā)現(xiàn)，7個細胞壁相關(guān)激酶基因均可對稻瘟病菌侵染產(chǎn)生響應(yīng)?？共∧芰υ綇姷钠贩N，其響應(yīng)速度越快，表達高峰出現(xiàn)的時間越早。12個甘露聚糖合成相關(guān)基因均可對稻瘟病菌侵染產(chǎn)生響應(yīng)。其中4個基因表達趨勢在抗感品種間存在差異

7、；有6個基因抗性品種的表達峰值顯著高于感病品種；2個基因在接種0h，抗性品種的表達量極顯著地高于感病品種。5個阿拉伯半乳糖蛋白編碼基因可對稻瘟病菌侵染產(chǎn)生規(guī)律性響應(yīng)?？共∑贩N表達呈現(xiàn)為單峰曲線，YJ19表達峰值均在接種24h，且表達量顯著高于IRBL22和LTH；IRBL22表達趨勢與YJ19相似；稻瘟病菌侵染引起LTH表達量顯著下降，其峰值出現(xiàn)在接種0-12h。說明水稻細胞壁相關(guān)基因?qū)Φ疚敛【秩灸軌虍a(chǎn)生積極響應(yīng)，細胞壁相關(guān)基因的響應(yīng)

8、速度、表達峰值及表達趨勢與水稻抗性相關(guān)。
　　本文的主要創(chuàng)新點在于：對稻瘟病菌侵染過程中水稻葉片細胞壁自發(fā)熒光增強現(xiàn)象進行了系統(tǒng)的研究，同時通過對水稻葉片亞組織的研究，明確水稻葉片對稻瘟病菌侵染響應(yīng)的系統(tǒng)性。且首次對水稻葉片亞組織細胞壁物質(zhì)組成及其對稻瘟病菌侵染的響應(yīng)進行研究。
　　綜上所述，本文首先從水稻葉片自發(fā)熒光現(xiàn)象入手，明確在稻瘟病菌侵染過程中水稻葉片細胞壁自發(fā)熒光增強信號與水稻抗性相關(guān)。葉片對稻瘟病菌侵染的響應(yīng)是系