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《浙江大学》 2010年
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微生物—叶际微环境共同调控下的气孔集群振荡时空动态规律及机制研究

甘毅  
【摘要】:陆生植物叶片上的气孔器,在感受到病原菌上所携带的激发子物质后,会发生主动的免疫关闭,以切断气源性病菌入侵的通道。自然情况下,叶际附着着大量的微生物,其中很大一部分是非致病性细菌,但这些细菌对宿主植物的气孔开闭调节作用尚不清楚。另一方面,气孔运动同时受到多种叶面边界层微环境因子(如:光照,叶面温度,相对空气湿度,环境二氧化碳浓度等等)的影响,这些环境因子如何与叶际微生物相互作用,来调节气孔运动?或者说,气孔免疫状态会一直持续下去吗?植物是否会因缺乏光合同化产物而逐渐“衰弱”?结合微生物生态、气孔生理学和光合生理学的基本概念,我们提出了微生物-叶面微环境交互作用调控气孔集群免疫振荡的科学假说。即:气孔的开闭行为受到生物和非生物因子双重调控,叶片光合作用诱导的气孔开张行为和气孔先天免疫关闭之间存在动态竞争。这种竞争表现为时间尺度上的气孔开闭振荡,和空间尺度上的斑块化气孔开闭。而振荡的强度,周期和空间分布,则取决于参与竞争的生物和非生物因子各自的强度和持续时间。为了证明上述科学假说,检验预期结果,我们选取了模式植物蚕显(Vicia fabaL.)和叶际常见的非植物致病性菌种大肠杆菌(Escherichia. coi L)作为实验材料。利用显微镜直接观察,气体交换实验,叶绿素荧光成像技术,激光共聚焦显微技术和人工环境模拟等手段,从细胞信号转导,光合作用,微生物生态等角度,多尺度地研究了微生物和叶际微环境交互作用下的气孔集群免疫振荡时空动态特征及其机理,并据此尝试开发新型的叶面抗蒸腾技术。结果表明: (1)气孔免疫现象具有集群化开闭特征:一定浓度的非致病性细菌,会诱发叶表面与之相接触的,以及周围300-600 u m范围内的气孔发生免疫性关闭。免疫强度与细菌菌簇位置,数量呈正比。 (2)叶际微环境和微生物之间对于气孔的竞争性调控,导致了气孔发生时间尺度上的开闭振荡和空间尺度上的斑块化分布。且振荡的周期、振幅和空间分布,受到光强、空气湿度、土壤水分状况和环境二氧化碳浓度等微环境因子的调控。 (3)气孔集群免疫的发生,与保卫细胞内ABA信号转导有直接关系。ABI1,Atrboh D, FLS2等基因,参与了病原相关分子模式诱导的气孔关闭。同时,保卫细胞内的钙指纹信号和过氧化氢合成,充分介入了细菌引发的气孔集群行为。在全叶尺度上,细菌诱发的叶表面水势变化,可能是气孔斑块的形成和免疫信号横向传递的驱动力。 (4)利用大肠杆菌和酿酒酵母菌,制作灭活菌剂,喷施蚕豆、水稻等农作物,可以有效降低叶片的蒸腾作用和气孔导度,提高水分利用效率。 上述结果揭示了叶际微生物和微环境因子对气孔运动的交互调控规律,时空整合了气孔振荡和斑块化开闭理论,在解释宿主植物-病原菌协同进化,预测气候异动时的病害爆发,开发新型环保的叶面抗蒸腾技术方面,有着重要的科学意义。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:Q948

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李艳辉;刘全军;刘瑞侠;陈绍宁;胡秀丽;;二甲基联苯胺检测植物叶片中H_2O_2方法的改良[J];西北植物学报;2008年05期
2 苏金为;干旱胁迫下茉莉酸甲酯对茶苗光合性能的影响[J];福建农业大学学报;2004年02期
3 王一鸣;我国抗蒸腾剂的研究和应用[J];腐植酸;2000年04期
4 李秧秧,黄占斌;节水农业中化控技术的应用研究[J];节水灌溉;2001年03期
5 应阳君,黄祖洽;细胞钙振荡对周期信号的响应和胞间同步[J];计算物理;2001年05期
6 冯建灿;郑根宝;何威;毕会涛;林春阳;;抗蒸腾剂在林业上的应用研究进展与展望[J];林业科学研究;2005年06期
7 张志阳;李海涛;毕琼媛;冯建灿;;薄膜型抗蒸腾制剂研制及应用效果的研究[J];河南农业大学学报;2008年03期
8 章玉苹,陈霞,吴优利;壳聚糖——新型生防农药的应用研究进展[J];世界农药;2003年04期
9 王根轩,赵松岭;在大气干旱条件下胀果甘草气孔振荡的RLC电路模拟[J];应用生态学报;1993年02期
10 杜昱光,白雪芳,李曙光,石瑛,王琦,刘守平;寡聚糖生物农药对棉花体内细菌数量和作物生长的作用[J];中国微生态学杂志;2001年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐伟红;郭卫华;徐飞;王仁卿;;三种枣树叶绿素荧光参数的日变化[J];山东农业科学;2007年02期
2 周梅;赵炎;盖树鹏;郑国生;;三种不同衰老类型牡丹叶片叶绿素荧光特性的比较[J];山东农业科学;2008年03期
3 安呈峰;郝巧梅;毕建杰;叶宝兴;;羟丙基壳聚糖对小麦幼苗生理功能的影响[J];山东农业科学;2008年06期
4 赵逢涛;王宗文;王景会;申贵芳;韩宗福;李汝忠;;鲁棉研21号高产稳产生理特性研究[J];山东农业科学;2010年02期
5 康晓飞;郭先锋;许世磊;宋春花;;夏季遮光对川赤芍光合特性的影响[J];山东农业科学;2011年03期
6 赵传麟;王磊;刘瑞伟;;西葫芦光系统Ⅱ耐热性研究[J];山东农业科学;2011年10期
7 谷冬艳;尹钧;刘建国;杨宗渠;李金才;屈会娟;;播期对不同穗型小麦品种群体动态及部分光合性能的影响[J];安徽农学通报;2007年07期
8 汪新文;;茉莉酸参与植物逆境胁迫的研究进展[J];安徽农学通报;2008年06期
9 董培芬;;生物农药应用现状及对策[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年03期
10 何传龙,李布青,殷雄,闫晓明,陈西伟,焦平林;新型抗旱保水剂对土壤改良和作物抗旱节水作用的初步研究[J];安徽农业科学;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 袁慧红;陈菁珏;吴昀;郑日如;常乐;夏宜平;;五种野生宿根花卉的耐阴性研究[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
2 石岩;曲柏宏;;栽培措施对苹果梨叶片净光合速率日变化的影响[A];梨科研与生产进展(五)[C];2011年
3 白云岗;张江辉;王新平;李汉飞;丁平;;极端干旱区葡萄园喷施抗旱蒸腾剂效果研究[A];全国旱情监测技术与抗旱减灾措施论文集[C];2009年
4 张永江;侯名语;李存东;;叶绿素荧光分析技术及在作物胁迫生理研究中的应用[A];作物逆境生理研究进展——中国作物生理第十次学术研讨会文集[C];2007年
5 高照全;魏钦平;王小伟;秦玲;;桃树冠层蒸腾日变化的数学模拟[A];中国园艺学会第六届青年学术讨论会论文集[C];2004年
6 朱祝军;刘慧英;史庆华;;低温胁迫对嫁接西瓜光合特性影响的研究[A];中国园艺学会第六届青年学术讨论会论文集[C];2004年
7 艾希珍;李美云;;蔬菜作物光能利用及光合效率调节研究进展[A];中国园艺学会第七届青年学术讨论会论文集[C];2006年
8 刘建福;范燕萍;王奇志;欧阳昌东;;非洲茉莉光合生理特征研究[A];中国观赏园艺研究进展 2009[C];2009年
9 梁芳;郑成淑;孙宪芝;王文莉;孙霞;;低温弱光胁迫及恢复对切花菊光合作用和叶绿素荧光参数的影响[A];中国观赏园艺研究进展 2009[C];2009年
10 张广华;王彩芬;徐金娥;张学英;葛会波;;不同光质对日光温室草莓叶片荧光参数的光响应特性研究[A];草莓研究进展(三)[C];2009年
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1 李瑛;延迟荧光信息处理技术在植物光合及逆境生理检测中的应用[D];大连海事大学;2010年
2 李玉华;高山离子芥再生苗响应低温和干旱的生理机制研究[D];兰州大学;2010年
3 王俊峰;氮、水和温度对羊草有性生殖及克隆生长的影响[D];东北师范大学;2010年
4 王爱芳;干旱胁迫下白皮松苗木电阻抗及生理指标的比较研究[D];河北农业大学;2010年
5 颜日明;聚球藻7942光自养本征生长动力学及其能量利用研究[D];华东理工大学;2011年
6 陈兵;基于多平台棉花黄萎病的遥感监测研究[D];石河子大学;2010年
7 宋云民;毛乌素沙地主要树种水分特征及植被恢复模式研究[D];中南林业科技大学;2007年
8 李金文;基于水稻叶片生理生态学特征的氮营养诊断[D];浙江大学;2010年
9 陆燕元;干旱胁迫及复水过程中转Cu/Zn SOD和APX基因甘薯生理生化响应机制研究[D];西北农林科技大学;2010年
10 郑元;刺槐光合生理特征与固碳能力研究[D];西北农林科技大学;2010年
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1 李秋丽;4个狗牙根品种(系)的耐寒性评价[D];华中农业大学;2010年
2 冯玖玲;杜氏盐藻RbcS基因家族新成员的克隆及功能研究[D];郑州大学;2010年
3 秦兴国;麦套花生生育物点和水分利用特性研究[D];山东农业大学;2010年
4 范素芳;土壤水分胁迫对黄土丘陵区3个树种叶片气体交换的影响[D];山东农业大学;2010年
5 潘香梅;外源脱落酸(ABA)对Na_2CO_3胁迫下黄瓜幼苗生理化特性的影响[D];甘肃农业大学;2010年
6 刘佳;日光温室有机生态型无土栽培辣椒追肥效应研究[D];甘肃农业大学;2010年
7 曹刚;三种药剂对荒漠区日光温室红地球葡萄生长发育和生理特性的影响[D];甘肃农业大学;2010年
8 施春晖;抑制栽培对巨峰葡萄生长及生理的影响[D];甘肃农业大学;2010年
9 刘佳;土壤相对含水量对辣椒生长及生理的影响[D];甘肃农业大学;2010年
10 屠彩芸;唐古特白刺种子发芽及其幼苗抗盐机理研究[D];甘肃农业大学;2010年
【二级参考文献】
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1 吴开勇,陈根成,张志军;FA旱地龙对旱地桑园的影响[J];北方蚕业;1999年01期
2 张府娥,王斌瑞,高海平;不同防护剂对防止苹果幼树越冬抽条的效果[J];北京林业大学学报;1998年01期
3 吴林森;生物农药发展现状与加大研发力度的探讨[J];中国林副特产;2005年03期
4 师素恩,马宝煟 ;抗蒸腾剂在苹果试管苗移栽中的应用研究[J];河北农业大学学报;1994年03期
5 陈立松,刘星辉;水分胁迫对荔枝叶片超微结构的影响[J];福建农业大学学报;2001年02期
6 王天立,王栓柱,王书奇;我国在腐植酸类物质抗蒸腾作用方面的研究进展[J];腐植酸;1996年03期
7 杨晓玲,齐永顺,高文清,贺桂欣,李晓玲;干旱条件下生化黄腐酸在苹果树上的应用效果及其机制的研究[J];腐植酸;1998年02期
8 王一鸣;我国抗蒸腾剂的研究和应用[J];腐植酸;2000年04期
9 滕元文;抗蒸腾剂及其在果树上的应用[J];干旱地区农业研究;1992年03期
10 刘效瑞,伍克俊,王景才,朱大权;土壤保水剂对农作物的增产增收效果[J];干旱地区农业研究;1993年02期
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1 姜中珠;外源物质对苗木抗旱性的调节作用[D];东北林业大学;2004年
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1 孟繁霞,刘新,张蜀秋,娄成后;植物保卫细胞中毒蕈碱型乙酰胆碱受体的定位[J];科学通报;2001年01期
2 ;植物的气孔[J];生命世界;1979年06期
3 苗雨晨,宋纯鹏,董发才,王学臣;ABA诱导蚕豆气孔保卫细胞H_2O_2 的产生[J];植物生理学报;2000年01期
4 安国勇,宋纯鹏,张骁,荆艳彩,阳冬梅,黄美娟,周培爱,吴才宏;过氧化氢对蚕豆气孔运动和质膜K~+通道的影响[J];植物生理学报;2000年05期
5 高新起;任秋萍;王转斌;;保卫细胞液泡活体标记方法的比较[J];细胞生物学杂志;2008年03期
6 武维华;蚕豆保卫细胞质膜上一种高通导性的阳离子通道[J];植物生理学报;1995年04期
7 陈玉玲,肖玉梅,陈珈,王学臣;G蛋白可能参与细胞外钙调素促进蚕豆气孔关闭的过程[J];自然科学进展;2003年04期
8 张学琴,王学臣,王春钢,阎隆飞;蚕豆保卫细胞中存在类血影蛋白[J];自然科学进展;1997年03期
9 吕东,张骁,江静,安国勇,张玲瑞,宋纯鹏;NO可能作为H_2O_2的下游信号介导ABA诱导的蚕豆气孔关闭[J];植物生理与分子生物学学报;2005年01期
10 王恒彬,王学臣,张蜀秋,娄成后;乙酰胆碱酯酶在蚕豆保卫细胞中集中分布[J];植物学报;1999年04期
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1 吕东;张骁;董发才;宋纯鹏;;NO参与了ABA和过氧化氢诱导的蚕豆气孔运动[A];中国植物学会七十周年年会论文摘要汇编(1933—2003)[C];2003年
2 陈苏;赵萍;王文龙;陈珈;王学臣;;蚕豆扩张蛋白基因VfEXP1的克隆及其参与气孔运动的研究[A];中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编[C];2003年
3 王勋陵;齐智;岳明;韩榕;;激光修复增强紫外B辐射伤害蚕豆DNA机理的研究[A];中国毒理学会第三届全国学术会议论文(摘要)集[C];2001年
4 吕东;张骁;董发才;宋纯鹏;;NO参与了ABA和过氧化氢诱导的蚕豆气孔运动[A];中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编[C];2003年
5 欧阳萍;雷连成;吕爽;韩文瑜;;人溶菌酶基因在大肠杆菌中的融合表达及其生物学活性的研究[A];首届中国兽药大会——兽医生物制品学、兽医微生物学学术论坛论文集(2008)[C];2008年
6 王鹏雁;陈创夫;张再超;毛志福;任艳;;表达大肠杆菌K88ac-STⅡ的口服沙门氏菌活苗的动物免疫试验[A];中国畜牧兽医学会兽医病理学分会第十六次学术研讨会、中国病理生理学会动物病理生理专业委员会第十五次学术研讨会论文集[C];2009年
7 杨海华;;肉鸡支原体与大肠杆菌混合感染病例的综合诊治[A];“科技进步推进畜牧业现代化”科技论文集[C];2011年
8 杨玲丽;陈杖榴;;相同耐药谱大肠杆菌的脉冲场电泳分型研究[A];全国首届动物生物技术学术研讨会论文集[C];2004年
9 覃宗华;谢明权;蔡建平;艾哈迈德;彭新宇;魏文康;吴惠贤;;毒害艾美耳球虫广东株微线蛋白-2基因在大肠杆菌的表达[A];中国畜牧兽医学会家畜寄生虫学分会第五次代表大会暨第八次学术研讨会论文集[C];2004年
10 孙伟;潘石;李银丽;宋林峰;张毅;吴世法;;大肠杆菌与副流感病毒样品的原子力显微镜成像研究[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 崇技;蚕豆栽培技术要点[N];东方城乡报;2009年
2 李伟;一平浪镇冬早蚕豆喜获丰收[N];楚雄日报(汉);2007年
3 余宏章;蚕豆药害与病害的相似及区别[N];孝感日报;2007年
4 记者 杨登贵;隆德农民一粒蚕豆卖到六厘钱[N];宁夏日报;2008年
5 记者 洪和胜通讯员 金露;石桥头农民全国包地种蚕豆[N];台州日报;2007年
6 小圆;立夏哉 吃豆哉[N];苏州日报;2007年
7 山石;蚕豆大量上市 蔬菜价格跟跌[N];无锡日报;2008年
8 记者 邵秀芳 实习生仁青措;贵南沙沟乡种植蚕豆效益可观[N];西海农民报;2010年
9 刘光泉;蚕豆药用小方[N];民族医药报;2005年
10 伍新华;蚕豆过敏中药治[N];卫生与生活报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 甘毅;微生物—叶际微环境共同调控下的气孔集群振荡时空动态规律及机制研究[D];浙江大学;2010年
2 张伟;蚕豆保卫细胞质膜钙通透性通道渗透调节机制研究及拟南芥TPC1基因的克隆与鉴定[D];中国农业大学;2005年
3 张骁;蚕豆保卫细胞ABA、H_2O_2信号转导系统的研究[D];西北农林科技大学;2001年
4 张媛华;G蛋白、PTKs和PLC/PLD通过调节保卫细胞H_2O_2、NO水平介导光/暗调控的气孔运动[D];陕西师范大学;2010年
5 姜中其;仔猪断奶腹泻性大肠杆菌的多重耐药性、毒力因子分布及特异性蛋黄抗体药效的研究[D];浙江大学;2009年
6 高新起;气孔运动过程中保卫细胞液泡的动态及其与微丝骨架的关系[D];中国农业大学;2005年
7 薛绍武;稀土对保卫、叶肉细胞钾通道以及气孔、蒸腾作用的影响[D];山西大学;2005年
8 王倩;聚羟基脂肪酸酯在大肠杆菌中的合成、降解以及分子改造[D];山东大学;2009年
9 崔香环;蚕豆类水孔蛋白基因的克隆、表达分析及其在气孔运动中的作用[D];中国农业大学;2005年
10 石武良;酪氨酸蛋白磷酸酶调节蚕豆气孔运动的证据及其机制[D];中国农业大学;2005年
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1 詹卫华;蚕豆保卫细胞中脱落酸诱导过氧化氢产生的亚细胞定位[D];河南大学;2003年
2 苗雨晨;ABA诱导蚕豆气孔运动中H_2O_2和Ca~(2+)信号转导机制研究[D];河南大学;2002年
3 吕东;NO可能作为H_2O_2的下游信号参与调节ABA诱导的蚕豆气孔关闭过程[D];河南大学;2004年
4 景秀清;H_2S在SO_2诱导蚕豆气孔运动与保卫细胞死亡中的作用[D];山西大学;2012年
5 王晓强;血小板反应素1活性cDNA片段的克隆与表达[D];四川大学;2005年
6 周璇;重组人IZ-CD40L在大肠杆菌中的高效表达和生物学活性的鉴定[D];苏州大学;2005年
7 贾娟娟;质膜质子泵对蚕豆保卫细胞质膜钙通道活性的影响[D];河北师范大学;2008年
8 黄彦;乳酸片球菌L-乳酸脱氢酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达[D];广西大学;2005年
9 张建军;大肠杆菌F18菌毛操纵子fed基因的克隆、表达及其生物活性的初步研究[D];扬州大学;2005年
10 涂健;抗生素和内毒素诱发鸡肠源性大肠杆菌易位的实验研究[D];安徽农业大学;2005年
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