生長素對水稻干尖線蟲遷徙和寄生的影響.pdf

1、水稻干尖線蟲（Aphelenchoides besseyi）是水稻生產(chǎn)上重要的病原物之一，曾嚴(yán)重威脅我國糧食產(chǎn)量。利用抗病品種防治線蟲病害是最為經(jīng)濟(jì)有效的辦法。然而由于抗性資源的匱乏，近些年水稻干尖線蟲病時有發(fā)生，給各個水稻產(chǎn)區(qū)造成損失。針對這種情況，我們在2010-2011年兩個水稻生長季節(jié)，通過優(yōu)化的田間接種實驗對27個不同的水稻品種進(jìn)行抗性篩選?？剐栽u估主要通過不同水稻孕穗后期的劍葉和幼穗的發(fā)病癥狀以及水稻成熟時種子中的線蟲數(shù)目進(jìn)

2、行。結(jié)果顯示，不同品種對水稻干尖線蟲的反應(yīng)不同，大部分品種不表現(xiàn)典型的“干尖”癥狀，“小穗頭”癥狀盡管在田間不易分辨，但實驗室觀察仍較普遍，并且通過分析各個品種的遺傳背景，推測癥狀表現(xiàn)很可能受遺傳因素控制。另外，所有接種水稻的株高、穗長、每穗籽粒數(shù)、百粒重等生物學(xué)參數(shù)都不同程度的降低。從收獲后的水稻種子中檢測到的線蟲數(shù)量表明參加測試的水稻共有10個品種超過了理論經(jīng)濟(jì)損害水平。以癥狀表現(xiàn)以及最終收獲百粒種子中的線蟲數(shù)量為指標(biāo)設(shè)置的抗性評估

3、標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)免疫水稻品種，但秈稻品種特特普表現(xiàn)出較高的抗性，因此可以作為控制水稻干尖線蟲病的潛在的抗性資源。
　　打斷線蟲搜尋寄主的能力也是控制線蟲病害的良好途徑。文獻(xiàn)記載，水稻干尖線蟲能隨著寄主植物水稻發(fā)育期的變化而不斷向上遷移，并且感病植物更能吸引水稻干尖線蟲集聚。盡管有學(xué)者推測植物激素可能影響水稻干尖線蟲的遷移，然而缺乏有利的證據(jù)。我們通過槍頭法、濾紙條法以及離體莖稈法所設(shè)計的生長素濃度梯度對水稻干尖線蟲的化學(xué)趨性做了

4、初步研究，結(jié)果表明離體條件下水稻干尖線蟲受IAA吸引，并具有濃度感應(yīng)效應(yīng)。借助之前篩選到的抗性和感病品種，通過接種感病品種寧粳1號、武育粳22號以及抗病品種特特普，發(fā)現(xiàn)在水稻特定生育期內(nèi)寧粳1號和武育粳22號的地上分生組織常常比特特普具有更高的IAA含量，而水稻干尖線蟲的繁殖水平與水稻內(nèi)源IAA水平呈正相關(guān)。人工合成類生長素萘乙酸NAA能促進(jìn)水稻穗長、穗重、籽粒數(shù)并能提高線蟲的種群密度，而生長素極性運輸抑制劑PCIB、TIBA則起相反作

5、用。同時，細(xì)胞質(zhì)雄性不育系ZS97A由于在花粉內(nèi)高活性的IAAO活性以及嚴(yán)重匱乏的IAA，導(dǎo)致不能正常授粉結(jié)實，這也導(dǎo)致水稻千尖線蟲無法繼續(xù)遷徙和繁殖。另外，水稻干尖線蟲對pH梯度也具有顯著趨化性，幾種弱酸設(shè)置的pH梯度證明了這點。綜上，水稻干尖線蟲具有識別植物IAA的信號的能力，并且很可能先通過化感器識別H+濃度進(jìn)行運動，隨后IAA結(jié)合到線蟲表皮層而導(dǎo)致水稻干尖線蟲進(jìn)一步的遷徙。
　　盡管生長素是水稻干尖線蟲的重要遷徙因素，然而

6、在不利的條件下比如成熟的植物組織，線蟲如何穿刺細(xì)胞獲取生長素信號以促進(jìn)種群繁殖尚不清楚。此前許多學(xué)者報道了兩種固生性線蟲根結(jié)線蟲和孢囊線蟲的二齡幼蟲都能分泌生長素，并且借助生長素弱化細(xì)胞壁完成初侵染，然而有關(guān)遷徙性植物寄生線蟲產(chǎn)生生長素的研究依然缺乏。通過液相和質(zhì)譜聯(lián)用的方法，我們從水稻干尖線蟲細(xì)胞裂解液和分泌物中檢測出生長素游離態(tài)IAA和其結(jié)合形式，其中結(jié)合態(tài)比游離態(tài)IAA含量略高。并且神經(jīng)誘導(dǎo)藥劑間苯二酚不能刺激水稻干尖線蟲分泌更多

7、的IAA。另外，在水稻干尖線蟲細(xì)胞裂解液中檢測出IAA生物合成前體色氨酸、色胺、吲哚、吲哚乙酰胺及吲哚丙酮酸，其中吲哚是首次從植物線蟲中發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，這與之前從根結(jié)線蟲和孢囊線蟲得到檢測結(jié)果有所不同。由于色氨酸和吲哚是生物體生長素合成的不同前體，因此水稻干尖線蟲很可能同時采取色氨酸和吲哚兩種途徑進(jìn)行自身生長素生物合成。
　　鑒于生長素對植物生長發(fā)育和線蟲遷徙及侵染致病中的重要意義，我們對接種水稻干尖線蟲的不同水稻組織的生理和病理反應(yīng)

8、進(jìn)行了研究，試圖揭示水稻干尖線蟲分泌的生長素在線蟲寄生過程中的作用。結(jié)果表明，水稻干尖線蟲能延緩離體水稻葉片的衰老進(jìn)程，增加抽穗期水稻劍葉葉綠素含量，減小劍葉葉傾角，延遲水稻生殖生長階段，增加萌發(fā)后的水稻幼芽和根冠比而減弱初生根的伸長量;同時還能提高雄性不育系水稻ZS97A在自然條件下授粉概率。通過接種三葉期的水稻幼苗，發(fā)現(xiàn)幾種生長素早期反應(yīng)基因在接種0.5小時后迅速被誘導(dǎo)表達(dá);而孕穗期接種的水稻在接種后第1天生長素反應(yīng)基因均下調(diào)表達(dá)，

9、運輸?shù)鞍譖IN1a上調(diào)表達(dá)，而隨著水稻種子的逐漸發(fā)育以及線蟲種群數(shù)量的不斷增加，生長素IAA1、4、14、14，ARF1，GH3基因，水楊酸下游PR1基因以及茉莉酸信號LOX基因的表達(dá)水平也隨之發(fā)生變化，而拔節(jié)期的轉(zhuǎn)基因植株(DR5∷GFP)在接種24小時后，GFP蛋白在侵染位點局部表達(dá)。另外，水稻干尖線蟲侵染還能導(dǎo)致水稻生殖生長階段的劍葉和倒數(shù)第一莖節(jié)顯著縮短;嚴(yán)重受水稻干尖線蟲侵染籽粒的萌發(fā)率和生長初期的根冠比以及種子運轉(zhuǎn)效率都比對