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大豆疫霉根腐病菌毒素及其诱导抗性机制的研究

张淑珍  
【摘要】: 本文对大豆疫霉根腐病菌毒素的产毒条件、提取、毒性鉴定、组分分析及其对大豆根部和叶片超微结构的破坏和抗感不同品种用毒素处理后抗性酶及植保素生化指标的动态变化进行了较系统的分析和研究,并对大豆抗毒素的生理生比机制进行了探讨。结果如下: (1)筛选出适合培养大豆疫霉根腐病菌1号生理小种的液体培养基为Fries培养基,产毒的最适pH值为6~7之间,最适培养条件为25~30℃、静止、明暗交替下培养10天。 (2)大豆疫霉根腐病菌毒素的提取采取弱极性的有机溶剂萃取的方法比较理想,尤其是用乙醚萃取。粗提物经不断的萃取,可以得到淡黄色的粗结晶。 粗提的该毒素用切根苗和离体叶片法进行生物活性测试,前者产生了与用病原菌下胚轴接种法类似的症状,离体叶片法在叶片上出现了小斑。 抗感不同的大豆品种用稀释不同浓度的毒素进行最佳浓度筛选,发现稀释100倍浓度(糖含量为21.518μg/ml,蛋白质含量为24.079μgml)的毒素可以产生与病原菌下胚轴接种法相同的症状,同时也说明该毒素是—种非寄主专化性毒素。 初步证明该毒素的主要成分是一种糖蛋白,并用蒽酮比色法和牛血清白蛋白法测定了稀释不同浓度的毒素中蛋白和糖的含量。 该毒素用蛋白水解酶和多糖水解酶水解后发现,蛋白的毒性活性要大于糖。 该毒素用硅胶板薄层层析法可以分离出5种组分,其Rf值分别为0.23,0.56,0.59,0.67,0.78,并依次编号为1、2、3、4、5号组分,各组分的致病力不同。致病力最强的是5号组分,其大部分叶片都呈现了病斑,并且整个叶片出现了水浸状,部分已失绿;其次是4号,虽然病斑数较少,但整个叶片也出现了水浸状,部分也已失绿;2号与3号相近,叶片上也有少许病斑,但整个叶片还较完好;致病力最弱的是1号组分,几乎无病斑。可见,在疫霉根腐病菌毒素用薄层层析分离的5种组分中,Rf值相对较大,即分子量相对较小的组分致病力是最强的。随着分子量的相对增加,毒素的致病力也依次减弱。 (3)在适宜浓度毒素(稀释100倍)处理时,72小时后:抗感品种根部结构的差异也较明显,主要表现在线粒体的结构上。感病品种合丰25根部线粒体绝大多数都出现了空泡化,而抗病品种绥农10虽然细胞结构上有质壁分离现象发生,但细胞内部的细胞器还都较完整。抗感品种在同等浓度毒素处理72小时后叶片内部结构有较大的不同。抗病品种绥农10叶片内部结构基本上比较完整,而感病品种合丰25叶片内部结构已经发生了较大的变化,叶绿体嵴变形,基粒片层已经基本消失,叶绿体膜已经解体,线粒体空泡化更为严重。 (4)在适宜浓度毒素(稀释100倍)处理时,抗病品种根中PAL活性在整个病程中几乎都是高于对照,茎中次之,叶中最不敏感,而感病品种在整个病程PAL活性虽然在某些阶段有一定的升高,但幅度不大,在病程其它阶段PAL下降幅度远大于升高幅度。 博士学位论文 大豆疫霉根腐病菌毒素及其诱导抗性机制的研究 东北农业大学 抗病品种总多酚含量在病程的大部分阶段都高于对照,根、茎中比叶中敏感,叶中黄酮 类物质的增加幅度要大于根和茎。 抗病品种根中PPO和茎中R3D对毒素的反应最敏感,在整个病程中抗病品种根中 PPO活性和茎中PODthe都有较大的升高,而感病品种相反。由此可见,酚氧化酶在 大豆抗疫霉根腐病毒素中的作用主要是通过酶活性的提高来加强酚类物质的氧化,从而 起到抗毒素作用。 在本实验中所用的是大豆疫霉根腐病菌毒素处理抗感不同品种,但在结果中我什1可 以看到,抗病品种的几丁质酶活性较对照要高,感病品种在病程的个别阶段也出现了几 丁质酶被檄活的现象。这说明,大豆疫霉根腐病菌毒素在诱导植株体内的几丁质酶活性 上具有与病原菌相似的功效,同时也可以推断,几丁质酶活性的增高,其作用并不一定 是单纯破坏病原菌细胞壁的结构,而有可能是起到了诱发其它防御酶启动的一个信号传 递。


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