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《河南农业大学》 2013年
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黄瓜霜霉病过敏性反应的研究

李佩芳  
【摘要】:黄瓜(Cucumis sativus L.),是内销和出口的重要蔬菜之一,在我国乃至世界范围广泛栽培种植。在生产过程中黄瓜常遭受霜霉病的侵害,年产损失达16%~34%。目前,生产上常用的农业防治、生态防治、化学防治等方法虽可控制病情的发展,但存在或周期长、或见效慢、或农药残留等问题。要想达到黄瓜的无公害生产,需研究一条更加合理有效地抗病防病途径,而由过敏性反应引发的抗性机制是目前最安全、最理想的抗病途径。本试验以黄瓜感病自交系IL112和抗病自交系HNAU-0023为试验材料,试图通过研究黄瓜过敏性反应的产生,H2O2和胼胝质的累积及含量变化和抗性相关基因表达,探讨黄瓜霜霉病过敏性反应机制。研究结果如下: 1.病情指数调查结果显示,IL112感染霜霉病后,病斑迅速扩大,形成了弥散型病斑;HNAU-0023前期病斑较为明显,中后期逐渐形成了坏死病斑,坏死病斑的形成阻碍了病情的进一步发展。 2.电镜显微结构观察结果显示,自交系IL112的受浸染细胞壁没有胼胝质的累积,细胞内出现霜霉病菌;而自交系HNAU-0023的受侵染细胞壁有大量的胼胝质累积,阻碍了霜霉病菌进入细胞。 3. DNA凝胶电泳结果显示,接种霜霉病菌7dpi,自交系IL112的基因组DNA片段比较完整;自交系HNAU-0023的基因组DNA片段明显降解,显示了受侵染细胞发生了程序性细胞死亡,进一步证明HNAU-0023遭受霜霉病侵染后发生了过敏性反应。 4.细胞显微结构观察结果表明,霜霉病胁迫黄瓜叶片,抗病自交系HNAU-0023的H2O2含量(48~120hpi)、胼胝质含量(24~72hpi)和H2O2、胼胝质细胞累积数(过敏性反应细胞个数)占侵染细胞数百分比均高于感病自交系IL112,且增幅较快,表明黄瓜过敏性反应的产生伴随着H2O2和胼胝质的累积。 5.霜霉病胁迫抗病自交系HNAU-0023,在一定时间段黄瓜叶片H2O2含量(48~120hpi)和胼胝质含量(24~72hpi)均有所升高,同时施用H2O2抑制剂DPI/DMTU(48~96hpi)和胼胝质抑制剂DDG(0~72hpi)可在相应的时间段内有效抑制H2O2和胼胝质含量的累积,且DPI/DMTU/DDG处理的黄瓜叶片病情指数均高于清水对照,并未出现类似清水对照的过敏性病斑,互补试验进一步证实了H2O2和胼胝质参与了过敏性反应。 6.以EF1-α和UBI-ep为内标基因,采用实时荧光定量PCR,探讨黄瓜抗霜霉过程与相关抗性基因的关系。相较于感病自交系IL112,抗病自交系HNAU-0023防御基因PR-1,MT,PIP,Danj和CAT,转录因子TR,WRKY60,TF和WRKY30,信号转导因子MAPK1表现为上调表达,表明这些基因在一定时间段可能参与了黄瓜过敏性抗病反应,GNRF可能未参与黄瓜过敏性抗病反应。 喷施H2O2抑制剂DPI/DMTU和胼胝质抑制剂DDG6h后,接种霜霉病菌,相较于清水对照,抗病自交系HNAU-0023的防御基因PR-1,PIP和MT基因,转录因子TR,TF,WRKY60,WARKY30和MYC基因,信号转导因子RBOH和MAPK1表现为下调表达,说明抑制剂DPI/DMTU/DDG可有效的抑制前期原本高效上调表达抗性基因下调表达,证实了这些抗性基因参与了过敏性抗病反应,可能是黄瓜抗霜霉病过程中的关键调控基因。
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