收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

牛蒡低聚果糖诱导拟南芥对Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000的抗性及其作用机制的研究

郭艳玲  
【摘要】:激发子(elicitor)是一类能激活寄主植物产生抗病防卫反应的生物或非生物因子。牛蒡低聚果糖(Burdock fructooligosaccharide, BFO)是从牛蒡(Arcitum lappa L.)根中分离出来的储存型低聚糖。前期研究表明,BFO是一种有效的激发子,能够增强植物对多种病原真菌和病毒的抗性。细菌是仅次于真菌和病毒的第三大类植物病原物,BFO是否能够增强植物对病原细菌的抗性还没有研究。引发(priming),是指被激发子诱导后的细胞对随后的侵染发生更强烈的防卫反应的现象。引发是植物诱导抗性的重要机制;气孔关闭可以作为抵御细菌入侵的屏障,也是植物抗病反应之一;这两个机制都可能影响植物对病原细菌的抗性。本文以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料,研究了BFO处理对拟南芥防御Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000(Pst DC3000)的影响及其引发效应。 研究发现,5.0g/L BFO预处理能够显著抑制Pst DC3000在拟南芥叶片组织中增殖,减轻发病症状。BFO处理后接种Pst DC3000,引发拟南芥发生更强更快的细胞和分子防卫反应,拟南芥叶片组织出现过氧化氢(hydrogen peroxide, H2O2)积累、胼胝质沉积和过敏性细胞死亡;Pst DC3000单独接种,拟南芥没有发生显著的H202积累、胼胝质沉积和过敏性细胞死亡。BFO处理3d后接种Pst DC30006h,比单独接种Pst DC3000,拟南芥PRl基因的表达量升高27.5倍,PAL1基因的表达量升高2.7倍。在接种PstDC3000时,添加过氧化氢清除剂过氧化氢酶(catalase, CAT), BFO的引发效应被抑制。BFO诱导的引发效应在不积累水杨酸(salicylic acid, SA)的转基因植株NahG、SA缺陷突变体sid2和SA不敏感突变体nprl-1中被抑制,但在脱落酸(abscisic acid, ABA)缺陷突变体aba3-1中,BFO的引发效应不受影响。这些研究结果表明,BFO处理增强了拟南芥对Pst DC3000的抗性;BFO诱导拟南芥进入引发状态,再接种病原菌,拟南芥表现出更强的细胞和分子防卫反应,即引发效应;BFO的引发效应依赖H2O2、SA信号通路和NPR1基因,但可能不依赖ABA信号通路。 研究了BFO处理3d内的拟南芥组织内活性氧相关变化及其对引发的作用。结果显示,BFO处理引起拟南芥组织内H2O2积累,并在6h达到高峰,此时H2O2含量是对照的2.4倍;24h后H2O2含量基本恢复到原来水平并保持稳定。GST1基因是植物抗膜脂过氧化的关键基因,其表达受氧化应激调控,BFO处理引起GST1基因表达上调;活性氧清除酶相关基因FSD1, CAT1、CAT2、APX1和ZAT10基因表达也上调。活性氧清除酶如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT)的酶活性升高。进一步研究发现,BFO单独处理能够诱导拟南芥积累H2O2,但不引起胼胝质沉积和过敏性细胞死亡。BFO处理3d后接种Pst DC3000,不仅激发拟南芥组织内H2O2积累,还引起了过敏性细胞死亡和胼胝质沉积。在BFO处理时添加CAT,外源CAT抑制了BFO诱导的H2O2积累;再接种Pst DC3000后,拟南芥组织不发生显著的H2O2积累、胼胝质沉积和过敏性细胞死亡,同时拟南芥对PSt DC3000的抗性也被抑制。这些结果表明BFO处理可以诱导拟南芥活性氧积累,影响拟南芥的氧化-还原平衡,使氧化态升高;BFO诱导的活性氧积累和氧化还原状态的改变使植物进入引发状态(priming state),对病原菌的刺激表现出更强的防卫反应。 气孔运动与植物防御反应关系密切。研究了BFO对气孔运动的影响,结果显示,BFO处理可以诱导拟南芥气孔关闭,并诱导拟南芥保卫细胞内积累活性氧(reactive oxygen species, ROS)。我们选用研究气孔运动的常用植物豌豆进一步研究了BFO诱导气孔关闭的作用机制。研究发现,BFO处理可以诱导豌豆气孔关闭,200μg/mL BFO使豌豆气孔开度减小54.5%,并且在20-200μg/mL范围内,与BFO的剂量呈正相关。BFO处理20min时,豌豆保卫细胞中ROS和一氧化氮(nitric oxide,NO)含量显著增加,ROS和NO的荧光强度分别是对照的2.8倍和1.64倍。ROS抑制剂过氧化氢酶同时抑制了BFO诱导的ROS积累和NO积累;而NO抑制剂L-NAME抑制了BFO诱导的NO积累,部分抑制了BFO诱导的ROS积累。过氧化氢酶和L-NAME都抑制了BFO诱导的气孔关闭。这些研究结果表明,BFO可以诱导豌豆气孔关闭;BFO诱导的气孔关闭依赖ROS和NO信号;BFO诱导的ROS可能位于NO上游,是其诱导NO所必需的NO位于ROS下游,并可能反作用于ROS。 BFO是植物自身产生的一种菊糖型低聚糖,本研究证实BFO能够增强植物对病原细菌的抗性,揭示了BFO的引发效应,发现BFO可以诱导气孔关闭,对理解BFO诱导植物抗病的作用机制有一定理论价值,也为BFO在农业生产上的应用进一步提供了理论依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨正梅,卜友泉,何瑞国;低聚果糖的生物学效应及其安全性研究进展[J];生命科学研究;2004年S2期
2 唐力;低聚果糖作保健食品好[J];广东科技;1998年01期
3 罗予,孟林敏,毛理纳,赵国新,蔡访勤;低聚果糖体内外对肠道菌的影响[J];中国微生态学杂志;2003年06期
4 张伟;低聚果糖及其制备的研究进展[J];生物学杂志;2000年01期
5 程涛;刘波;;功能性低聚糖——低聚果糖[J];黑龙江科技信息;1998年03期
6 史锋,江波,王璋;连续生产低聚果糖的最佳操作参数[J];无锡轻工大学学报;2000年01期
7 程胜利;新一代功能性食品添加剂——菊粉、低聚果糖、果糖[J];天津科技;2000年03期
8 ;勇于创新 加速科技成果产业化[J];民营科技;2000年01期
9 罗予,蔡访勤,孟林敏,赵国新;低聚果糖对小鼠肠道菌群、血甘油三酯及血尿素氮的影响[J];食品科学;2003年04期
10 蒋世琼;应用生物技术开发菊芋资源[J];南宁职业技术学院学报;2000年03期
11 杨革,刘艳;真菌转化菊糖生产低聚果糖的研究[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2000年03期
12 张伟,杨小红,杨秀山;果糖基转移酶及其固定化研究进展[J];生命科学;2001年01期
13 华承伟;谢凤珍;王建华;;内切酶法制取菊苣低聚果糖工艺条件的研究[J];生物技术通讯;2007年04期
14 朱宏吉;郭强;;菊粉的生产与应用[J];适用技术市场;2001年05期
15 覃益民;苏加坤;唐江涛;王机;姚评佳;魏远安;;米曲霉GX0011 β-果糖基转移酶的分离纯化[J];高校化学工程学报;2007年04期
16 唐江涛;覃益民;杨梅;姚评佳;魏远安;唐尹平;;米曲霉GX0015β-果糖基转移酶分离纯化及酶学性质研究[J];广西轻工业;2007年10期
17 张建平;张泽生;王金菊;;菊糖及其酶解产物对长双歧杆菌的促生长作用[J];天津科技大学学报;2011年02期
18 高丹文 ,刘虹;功能性甜味剂——低聚果糖[J];科技信息;1998年12期
19 陈晓明;陈静;陈寒青;金征宇;徐学明;;Aspergillus ficuum内切菊粉酶基因在大肠杆菌中表达[J];食品与生物技术学报;2011年03期
20 江波,史锋,王璋;PEI对固定化增殖细胞性质的影响[J];无锡轻工大学学报;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 许秀举;戈娜;白乘续;林博;;低聚果糖对胃肠功能的调节作用的研究[A];第四届第二次中国毒理学会食品毒理学专业委员会与营养食品所毒理室联合召开学术会议论文集[C];2008年
2 王静;金征宇;江波;徐学明;;Aspergillus ficuum菊粉酶的分离纯化及其酶解菊粉制备低聚果糖的研究[A];中国食品科学技术学会第五届年会暨第四届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2007年
3 何熙璞;张敏;姚评佳;魏远安;;产果糖基转移酶菌株的选育[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
4 苏加坤;覃益民;王机;姚评佳;梁锦添;魏远安;;米曲霉GX0011产果糖基转移酶培养条件的优化[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
5 袁杰利;周景欣;迟俐;张新星;;双歧杆菌低聚果糖制剂对便秘人群肠道菌群的调整作用[A];食物功效成分与健康——达能营养中心第九次学术年会会议论文集[C];2006年
6 王莹;王鸿;周金花;蔡东联;李海奇;;低聚果糖治疗功能性便秘的临床疗效分析[A];第13届全国临床营养学术会议资料汇编[C];2011年
7 杨正茂;秦克亮;赵玉秀;刘映薇;杨光礼;;β-果糖基转移酶及β-呋喃果糖苷酶的分离纯化[A];中国生物化学与分子生物学会第八届会员代表大会暨全国学术会议论文摘要集[C];2001年
8 蒋思婧;马立新;;黑曲霉内切菊粉酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达[A];中国生物工程学会第三次全国会员代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2001年
9 ;三九临床营养品介绍[A];2010年国家级继续医学教育项目:临床营养新进展培训班培训教材[C];2010年
10 王鑫;刘静;易有金;杨月欣;;功能性糖研究进展[A];北京市营养学会第四届会员代表大会暨膳食与健康研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 生庆海;低聚果糖中间试验和关键设备的设计[D];东北农业大学;2000年
2 曲丹;低聚果糖对原发性高血压作用效果的实验及临床试验研究[D];第二军医大学;2010年
3 郭艳玲;牛蒡低聚果糖诱导拟南芥对Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000的抗性及其作用机制的研究[D];山东大学;2014年
4 马莺;大豆低聚糖的提取及酶改性的研究[D];东北农业大学;2000年
5 李大军;低聚糖的功能及对断奶仔猪生产性能和非特异性免疫功能的影响[D];东北农业大学;2003年
6 赵萌;菊糖果糖转移酶的研究[D];江南大学;2011年
7 李伟;功能性低聚糖的酶法合成及其生理功能评价[D];南京农业大学;2010年
8 宁亚维;新科斯糖的生物制备及其月桂酸酯的酶法合成[D];江南大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨正茂;低聚果糖生产相关酶的分离纯化及性质研究[D];上海医药工业研究院;2002年
2 张伟;固定化酶制备低聚果糖的研究[D];首都师范大学;2000年
3 隆江;低聚果糖冷冻干燥机理的研究[D];广西大学;2002年
4 游懿;雪莲果低聚果糖提取分离及分析研究[D];长沙理工大学;2011年
5 吴伟;低聚果糖、芽孢杆菌制剂对断奶仔猪生长性能及免疫功能的影响[D];河南农业大学;2012年
6 丁红梅;黑曲霉内切菊粉酶生产菊芋低聚果糖工艺及应用研究[D];西南大学;2008年
7 苏豫梅;菊粉酶的固定化及制备低聚果糖的工艺研究[D];沈阳农业大学;2009年
8 朱俊玲;低聚果糖发酵核桃酸乳生产工艺研究[D];山西农业大学;2003年
9 武金良;高纯低聚果糖分离纯化技术的研究[D];广西大学;2008年
10 王宇;低聚果糖通便作用及影响肠道矿物质和脂类吸收的研究[D];山东大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 马永刚;山东文远低聚果糖精耕细作赢得优势[N];中国食品报;2009年
2 黄爱华;低聚果糖系列知识(之五)[N];中国食品报;2009年
3 本期主讲人:江南大学食品科学与技术国家重点实验室教授 江波;低聚果糖的应用[N];中国食品报;2009年
4 ;低聚果糖在饮料中的应用[N];中国食品报;2009年
5 黄爱华;益生元奇葩:低聚果糖系列知识(之四)[N];中国食品报;2009年
6 殷洪 林学进;营养与安全:低聚果糖应用的价值所在[N];中国食品报;2010年
7 本报记者 马永刚;低聚果糖前景可观[N];中国食品报;2009年
8 本期主讲人 江南大学食品科学与技术国家重点实验室 教授 江波;低聚果糖理化特性[N];中国食品报;2009年
9 ;低聚果糖在葡萄酒的应用[N];中国食品报;2009年
10 本报记名 谢玲;低聚果糖应用标准日益完善[N];中国食品报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978