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氟唑活化酯诱导黄瓜抗枯萎病机理研究

石延霞  
【摘要】:针对黄瓜枯萎病(Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum)在生产中发生严重又无简单有效防治手段的问题,本文以国内具有自主知识产权的新型抗病诱导剂氟唑活化酯(2,2,2-三氟乙基苯并[1,2,3]噻二唑-7-甲酸酯)为研究对象,探索应用简洁的胚根浸种与叶面喷雾诱导相结合防治黄瓜枯萎病的技术;应用化合物标记、显微、超微观察及抗菌物质分析与原位检测技术,揭示氟唑活化酯诱导黄瓜抗枯萎病的机理;应用荧光定量PCR、选择培养检测技术研究氟唑活化酯诱导后黄瓜根组织及根际土壤中病原菌的动态。 本论文一方面提出了通过叶面喷雾施药控制蔬菜土传病害的新途径;另一方面通过基础研究,初步明确了氟唑活化酯的诱导抗病机理,为氟唑活化酯作为新型诱导抗病剂的发展提供了理论基础。研究结果如下: 1.明确了氟唑活化酯对主要作物的诱导抗病谱。经过对5个科5种作物的19种病害进行了诱导抗病效果评价,氟唑活化酯诱导后,对番茄细菌性斑点病(Pseudomonassyringae pv. tomato)、黄瓜枯萎病(Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum)、猝倒病(Pythium aphanidermatum)、菌核病(Sclerotinia sclerotiorum)、辣椒疫病(Phytophthoracapsici)等具有较好的诱导抗病效果,防效在65%~90%之间。 2.明确了氟唑活化酯通过胚根浸种诱导与叶面喷雾结合可发挥最佳诱抗效果。在氟唑活化酯诱导抗病谱的研究中发现该化合物对黄瓜枯萎病存在较好的诱导抗病效果,离体试验证实氟唑活化酯本身没有杀菌活性;盆栽试验发现,胚根诱导与叶面喷雾相结合可使黄瓜对枯萎病的平均诱抗效果达到85.71%,最佳诱导浓度是50mg/L~100mg/L;通过田间试验表明50mg/L的诱导抗病效果为62.05%;经济有效的诱导浓度是100mg/L和50mg/L。 3.从组织结构方面,揭示了了氟唑活化酯对黄瓜枯萎病的诱导抗病机理。通过显微观察发现氟唑活化酯诱导可抑制尖孢镰刀菌对根的侵染。氟唑活化酯诱导黄瓜后7d病原菌才开始侵染根组织,此时未诱导只接种的处理根组织中已经侵入了大量菌丝,并产生大量孢子。同时明确了氟唑活化酯诱导后黄瓜根组织主要的次生代谢物质木质素、胼胝质及酚类物质的沉积量增加明显,HRGP、H2O2含量及β-1,3-葡聚糖酶活性增加。诱导后2d根组织中开始大量沉积木质素、胼胝质及酚类物质;HRGP含量及β-1,3-葡聚糖酶活性随着诱导时间延长,呈先增加后降低的变化过程;H2O2在诱导叶片的下位叶H2O2含量高于上位叶。 4.应用化合物标记技术,明确了氟唑活化酯通过叶面喷雾诱导后4h可以从叶输导到根组织。为了研究氟唑活化酯在黄瓜植株中的传导,通过在氟唑活化酯母环的5位引入了供电子基团-NH2,形成了推拉电子体系,合成了N-氟唑活化酯;合成的化合物N-氟唑活化酯除可在波长384nm时激发荧光,还对黄瓜枯萎病仍具有诱导抗病性效果(64.42%);叶面喷施后,N-氟唑活化酯很快向根组织中输导,在诱导后4h达到根组织,诱导后4h~24h均检测到强烈的荧光信号。 5.为了检测氟唑活化酯诱导后黄瓜植株与根际土壤带菌量变化,根据尖孢镰刀菌ITS区序列特异性引物FOF1/FOR1,建立了黄瓜植株带尖孢镰刀菌的实时荧光定量PCR检测技术,并建立了土壤带菌选择培养检测技术。通过荧光定量PCR及选择培养技术,对人工模拟的不同浓度带菌土壤和植株进行了检测。 6.氟唑活化酯诱抗效果与黄瓜根及根际土壤带菌量存在相关性。通过荧光定量PCR及选择性培养检测技术,对黄瓜及其根组织进行检测,随着诱导浓度增高,抗病效果越好,黄瓜根及土壤中尖孢镰刀菌的含菌量降低,当诱导浓度是25mg/L时,根组织尖孢镰刀菌带菌量是4.65×104个孢子/g组织,根际土壤中带菌量是4.58×104个孢子/g土样;当诱导浓度增加到50mg/L时,在根组织及根际土壤尖孢镰刀菌带菌量分别是1.93×103个孢子/g组织和2.58×103个孢子/g土样。


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