魔芋軟腐病發(fā)病過程動態(tài)研究及基于QS系統(tǒng)的防治研究.pdf

1、魔芋(Amorphophalluskonjac)是天南星科的多年生草本作物,因富含葡甘聚糖(KGM)而被廣泛應(yīng)用。軟腐病是魔芋種植中常見的植物病害,是制約魔芋產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一。魔芋軟腐病的發(fā)生是由群體感應(yīng)系統(tǒng)(quorumsensing,QS)介導(dǎo),通過分泌信號分子AHLs至閥值濃度時誘導(dǎo)病原菌胞外降解酶的表達(dá)、分泌,并作用于魔芋細(xì)胞,使魔芋組織瓦解,導(dǎo)致植株發(fā)病死亡。本文開展了病原菌的分離、鑒定和特性研究,解析了魔芋軟腐病的發(fā)病

2、過程,并初步研究了QS系統(tǒng)及其鈍化,為研究魔芋軟腐病發(fā)病機(jī)理及防治提供了新思路。本研究取得成果如下:
　　(1)從發(fā)病魔芋植株中分離到兩株軟腐病病原菌:ZX-1和ZX-2,以課題組前期分離的ES09菌株為對照,通過多項(xiàng)生理生化指標(biāo)鑒定和16SrDNA全長測序,最終確定新分離到的兩株病原菌ZX-1和ZX-2為菊歐文氏菌(Erwiniachrysanthemi,Ech)。研究22℃、28℃和35℃下三種病原菌的生長速度、胞外降解酶表達(dá)

3、、致病力和繁殖數(shù)量,結(jié)果表明,隨溫度升高,病原菌生長加快、對魔芋的致病力越強(qiáng),且降解酶活性也很明顯。其中ES09單位細(xì)胞胞外降解酶變化不大,但因侵染時繁殖數(shù)量的迅猛增加使得其致病力在35℃時仍最強(qiáng)。
　　(2)構(gòu)建了一株可以表達(dá)綠色熒光蛋白的病原菌ES09-GFP,通過研究接種病原菌的魔芋葉片和葉柄中綠色熒光的分布,以及發(fā)病前后魔芋組織結(jié)構(gòu)的變化情況,解析了魔芋軟腐病的發(fā)病過程:病原菌可從植株不同部位如葉片、葉柄、球莖和芋鞕的傷口

4、侵入魔芋,隨維管系統(tǒng)縱向擴(kuò)散至葉片和球莖,或橫向擴(kuò)散至周邊皮層,魔芋發(fā)達(dá)的維管系統(tǒng)有利于病原菌在植株內(nèi)縱向擴(kuò)散。病原菌入侵魔芋植株后,可能先在維管束中增殖,通過分泌胞外降解酶,依次降解魔芋的維管細(xì)胞、薄壁細(xì)胞和結(jié)構(gòu)較致密的厚壁細(xì)胞,最后達(dá)到皮層,使得魔芋組織結(jié)構(gòu)瓦解,表現(xiàn)出軟腐病癥。此外,接種處熒光最強(qiáng)烈且軟腐最嚴(yán)重,葉片和葉柄其他部位表面雖未明顯軟腐但仍有病原菌存在,說明病原菌需積累到一定生物量時才開始降解植物細(xì)胞,使魔芋組織表現(xiàn)軟腐

5、癥狀,故在魔芋中證實(shí)了歐文氏菌群體感應(yīng)系統(tǒng)的作用機(jī)制。
　　(3)使用A136和CV026兩株報告菌株檢測病原菌產(chǎn)生的AHLs,ES09、ZX-1和ZX-2均能誘導(dǎo)A136的QS系統(tǒng),但不能誘導(dǎo)CV026的QS系統(tǒng),進(jìn)一步證實(shí)了魔芋軟腐病病原菌的QS系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)制。同時,研究了五種抗生素對病原菌QS系統(tǒng)的鈍化作用,結(jié)果表明:當(dāng)新霉素和壯觀霉素濃度為50~100μg/mL時可以使得A136菌帶完全無色,鈍化效果最強(qiáng),紅霉素的效果次之,