葡萄與葡萄根瘤蚜互作機(jī)制研究.pdf

1、葡萄根瘤蚜（Daktulosphaira vitifoliae Fitch）曾給歐洲葡萄園造成過毀滅性危害。2005年我國再次發(fā)現(xiàn)根瘤蚜，嚴(yán)重威脅我國自根扦插繁殖的葡萄產(chǎn)業(yè)，我國葡萄產(chǎn)業(yè)正面臨著19世紀(jì)末歐洲葡萄曾面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)。因此，在國內(nèi)關(guān)于根瘤蚜研究尚為薄弱的情況下開展相關(guān)研究尤為重要。為此，本文從葡萄資源抗根瘤蚜能力鑒定及葡萄與根瘤蚜互作機(jī)制兩方面進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.葡萄種質(zhì)資源的抗根瘤蚜能力鑒定<

2、br>　　 采用離體根培養(yǎng)皿接種鑒定法對11個(gè)歐亞種葡萄，8個(gè)歐美雜交種葡萄，12個(gè)野生種及其雜交種、10種砧木進(jìn)行了抗根瘤蚜能力鑒定，通過測定根瘤蚜存活率、發(fā)育歷期、產(chǎn)卵量、種群齡期結(jié)構(gòu)指數(shù)和成蟲大小等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)：供試的歐亞種、歐美雜交種和野生種及其雜交種葡萄均對根瘤蚜敏感，按照Boublas抗性分級(jí)均為3級(jí)，其中毛葡萄、山葡萄、北醇以及康拜爾和卡它巴為2級(jí)，康可為1級(jí)；在我國當(dāng)作抗寒砧木推廣使用的貝達(dá)對根瘤蚜敏感，為3級(jí)；目前世界葡

3、萄生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的砧木對根瘤蚜有較高抗性，其中S04、5BB、1103P和420A對根瘤蚜免疫，為0級(jí)；Lot、101-14MG，、3309C、140Ru和110R對根瘤蚜高抗，抗性級(jí)別為1級(jí)。
　　 2.根瘤蚜對不同抗性寄主的選擇性及取食研究
　　 采用離體根段培養(yǎng)皿自由選擇法測定了根瘤蚜對砧木5BB，140Ru及栽培品種巨峰的選擇性，同時(shí)測定了5BB和巨峰的揮發(fā)性物質(zhì)，并采用EPG技術(shù)對根瘤蚜在砧木5BB及敏感品種達(dá)

4、米娜上的取食行為進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)：1）根瘤蚜優(yōu)先選擇栽培品種巨峰根段，至接種后3 d，67.13％的根瘤蚜優(yōu)先選擇巨峰，而較少選擇5BB和140Ru，分別為15.29％和17.58％。選擇后的根瘤蚜在巨峰上的生長發(fā)育速度最快。2）砧木5BB和巨峰根系的揮發(fā)物獨(dú)有組分?jǐn)?shù)量均較高，巨峰獨(dú)有組分為23個(gè)，占總成分個(gè)數(shù)的48.94％，5BB的獨(dú)有組分為32個(gè)，占總成分個(gè)數(shù)的57.14％。5BB和巨峰的共有組分為21個(gè)，主要成分均為亞油酸甲酯和反油

5、酸甲酯，但含量有所不同。3）根瘤蚜取食達(dá)米娜的電位波形主要是2波和3波，取食140Ru的電位波形主要是2波和4波，取食5BB的電位波形主要是1波和4波。綜合認(rèn)為葡萄根瘤蚜對不同抗性水平砧木及品種的選擇性和取食行為存在差異，根系的揮發(fā)性物質(zhì)可能在不同程度上對根瘤蚜起吸引或驅(qū)避作用。
　　 3.葡萄根瘤蚜侵染不同抗性水平葡萄對根系超微結(jié)構(gòu)的影響
　　 以抗性砧木140Ru及敏感品種赤霞珠葡萄根系為試材，通過透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：

6、1）140Ru周皮層細(xì)胞扁平狀，緊密排列，6～7層，細(xì)胞壁厚，緊靠周皮層細(xì)胞下的薄壁細(xì)胞中富含多酚類物質(zhì)；而赤霞珠根系周皮層細(xì)胞較窄而高，排列疏松，僅3～4層，細(xì)胞壁薄，緊挨周皮層細(xì)胞的薄壁細(xì)胞中富含淀粉粒。2）140Ru被根瘤蚜侵染后周皮層的第3層以下的細(xì)胞形狀發(fā)生改變，并且細(xì)胞中充滿了大量的多酚類物質(zhì)，細(xì)胞壁加厚；而赤霞珠粗根薄壁細(xì)胞及新根皮層細(xì)胞中積聚了大量的淀粉粒，線粒體、高爾基體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器數(shù)量增加。
　　 4.外

7、源水楊酸和茉莉酸誘導(dǎo)葡萄抗根瘤蚜分析
　　 1）施用水楊酸和茉莉酸后降低了根瘤蚜在巨峰葡萄新根及粗根上的產(chǎn)卵量，在新根上的產(chǎn)卵量分別比未經(jīng)誘導(dǎo)處理的減少了44.49％和47.65％，在粗根上的產(chǎn)卵量分別比未經(jīng)處理的減少了41.34％和50％，但對根瘤蚜的存活率沒有顯著影響；2）經(jīng)茉莉酸和水楊酸誘導(dǎo)處理后葡萄根系的抗氧化能力提高，表現(xiàn)為POD和CAT活性在各測定時(shí)期均高于未經(jīng)處理植株，而MDA含量低于未經(jīng)處理；3）榮莉酸和水楊酸誘

8、導(dǎo)處理減緩了植株生長的衰退，表現(xiàn)為光合能力及枝條生長量高于未經(jīng)處理植株。
　　 5.根結(jié)形成及其對營養(yǎng)物質(zhì)的積聚作用
　　 采用盆栽方式對不同抗性水平葡萄接種根瘤蚜，通過測定根結(jié)質(zhì)量、數(shù)量、可溶性糖和脯氨酸含量發(fā)現(xiàn)：1）砧木5BB、1103P、S04、3309C、101-14Mgt被根瘤蚜侵染后均不形成根結(jié)；140Ru、Lot和110R僅形成少量根結(jié)而不能形成根瘤；貝達(dá)、赤霞珠、巨峰和達(dá)米娜不僅能夠形成根結(jié)和根瘤，而且根

9、系腐爛程度嚴(yán)重。2）越敏感的品種形成的根結(jié)數(shù)量和體積越大，達(dá)米娜、巨峰和赤霞珠百個(gè)根結(jié)質(zhì)量分別是140Ru的4.4，3.5和4.3倍。3個(gè)形成根結(jié)的砧木的枝條生長量平均減少16.5％，而4個(gè)高感品種的生長量平均減少43％。3）根結(jié)質(zhì)量與根結(jié)內(nèi)的營養(yǎng)積聚呈正相關(guān)，其中根結(jié)質(zhì)量與淀粉含量、可溶性糖含量及脯氨酸含量增加量的相關(guān)系數(shù)分別為0.94，0.81和0.93。
　　 6.根瘤蚜侵染對植株內(nèi)源激素及根系活力的影響
　　 對

10、根瘤蚜侵染后期的葡萄葉片及根結(jié)形成過程中的激素和根系活力測定發(fā)現(xiàn)：1）根瘤蚜侵染后期葡萄葉片中各種激素含量均下降，上部葉片及中部葉片IAA/ABA值分別比對照降低50.76％和32.38％。2）根結(jié)形成過程中各種激素含量均有所升高，新根的GA3和ZT在根瘤蚜侵染整個(gè)時(shí)期均表現(xiàn)為升高趨勢，并且最高值分別是初始值的2.32和1.98倍；KT，IAA，ABA和IAA/ABA表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。3）形成根結(jié)的新根根系活力大幅度提高，是對照

11、的4.85倍。
　　 7.根瘤蚜侵染對植株13C及15N營養(yǎng)吸收、分配及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
　　 葡萄全部根接種根瘤蚜及一半根接種根瘤蚜后進(jìn)行13C和15N示蹤發(fā)現(xiàn)：1）根瘤蚜侵染后根結(jié)根中的δ13C值及Ndff％均高于對照，而上部新梢葉片的δ13C值及Ndff％均低于對照，說明根瘤蚜侵染促進(jìn)了碳、氮營養(yǎng)向根部運(yùn)轉(zhuǎn)卻降低了向新梢及上部葉片的運(yùn)輸；2）同一植株上，接種一側(cè)的根中δ13C值及Ndff％顯著高于未接種側(cè)，說明根結(jié)根及根

12、瘤根對碳水化合物及氮素營養(yǎng)有較強(qiáng)的征調(diào)能力。
　　 8.根瘤蚜侵染抗/感品種新根的基因芯片圖譜分析
　　 采用基因芯片技術(shù)檢測了根瘤蚜侵染敏感克瑞森及抗性砧木140Ru的基因表達(dá)譜，在P-value<0.01時(shí)，克瑞森差異表達(dá)的基因有205個(gè)（110上調(diào)，95個(gè)下調(diào)），進(jìn)行功能分類發(fā)現(xiàn)，差異表達(dá)基因主要參與糖和淀粉代謝，氨基酸代謝，蛋白質(zhì)卸載及核苷酸代謝（11個(gè)上調(diào)，1個(gè)下調(diào)），說明有利于為根瘤蚜生長發(fā)育提供能量物質(zhì)；抗