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番茄叶挥发性物质对壳寡糖等诱导子响应特点的研究

何培青  
【摘要】:植物挥发性物质(volatile organic compounds,VOCs)为次级代谢产物的一个类群,包括脂肪酸衍生物、芳香族化合物、单萜和倍半萜化合物及一些含氮和含硫化合物,是组分复杂的化合物。植物挥发性物质,在植物抗病防御反应中具有重要的作用,其抗菌活性组分可能是植物直接抵御病原侵染的化学防卫因素;其中一些组分为防卫基因表达的高效调节子,是病原侵染植物过程中植株自身或相邻植株间传递信息的信号分子。植物挥发性物质是复杂的混合物,植物抵御病原的策略为多种组分的协同作用。若干生物和非生物因子,均可影响植物挥发性物质发生变化。 本文研究诱导子壳寡糖对番茄叶挥发性物质及其抗菌活性的诱导效应、产生的种类、消长规律;确立番茄挥发性物质的质和量变化同其抑制病原以及同番茄病害发生的相关性。研究不同程度的干旱胁迫下,番茄叶挥发性物质对壳寡糖的响应特点。研究潜在诱导因子牛蒡寡糖、稀土Nd~(3+)和多功能制剂“多霸2”对番茄叶挥发性物质的诱导效应和持续时间,探讨此诱导效应同番茄活性氧代谢的关系。主要结果如下。 1.以番茄叶为材料,利用气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)比较溶媒萃取、水蒸气蒸馏和气体吸附法收集挥发性物质在质和量方面的差异。结果表明:水蒸气蒸馏法获得18种挥发性组分,且总含量最高,为27.13μg/g;气体吸附法获得17种挥发性组分,总含量稍有降低,为23.38μg/g;溶媒萃取法获得15种挥发组分,总含量最少,为12.40μg/g。3种方式所收集的挥发性物质中的14种组分是相同的,约为总组分的74%,多为主要组分,但相对和绝对含量不同。我们认为,采用GDX-101吸附树脂的气体吸附法所获得的样品能更真实地反映番茄叶挥发性物质的自然状态。因此本论文其他测定均采取此法收集样品。 2.采用孢子悬滴培养法,测定番茄叶挥发性物质及几种挥发组分,(E)-2-己烯醛、壬烯醛、1R-α-蒎烯、β-水芹烯、β-石竹烯、α-石竹烯、苯甲醇、水杨酸甲酯、愈创木酚、丁子香酚,对灰葡萄孢(Botrytis cinerea)和尖镰孢(Fusarium oxysporum) 番茄叶挥发性物质对壳寡糖等诱导子响应特点的研究 的抑制效应。结果表明:番茄叶所释放的挥发性物质对这两种病原菌的抱子萌发抑制 率分别为34.5%和26.1%;对菌丝生长的抑制率分别为75.3%和63.2%。番茄挥发性物质 中的10种组分对病原抱子萌发和菌丝生长也均有抑制效应,抑菌率依次为脂肪酸衍生 物芳香族化合物菇类化合物。这些挥发组分对灰葡萄抱的抑制效果大于对尖镰抱 的。表明番茄是依靠多组分共同作用来抑制病原的。 3.研究诱导子壳寡糖对番茄叶挥发性物质以及其对番茄抗灰霉病的诱导效应,并 测定壳寡糖对番茄植保素日齐素(几shitin)的诱导效应。结果表明:利用10%的壳寡 糖诱导番茄叶48h后,其挥发性物质对灰葡萄抱的抱子萌发抑制率较对照组的提高了 16.9%,抑制作用随诱导时间(48一144h)的延长而持续增加。0.6%壳寡糖诱导番茄叶 12Oh后,挥发性物质的总含量较对照组的增加59%;酚类、醛类、酮类、酉旨类和单菇 类的含量经诱导后分别为对照组的1.43倍、1.84倍、1.23倍、1.52倍和1.51倍。挥发 性物质中的氧化产物(包括酚类、醛类、酮类、酉旨类等)总含量较对照组的提高了59叹,。 番茄叶挥发性物质含量的提高与其抗菌活性增强一致。番茄经诱导后队L和LOx酶 活性也提高,变化趋势分别与水杨酸甲酷、丁子香酚和间一2一己烯醛的一致。番茄经壳 寡糖诱导48h并接种病原抱子96h后,灰霉病情指数由对照组的(2 4.1士3.3)%降至(13.2 士2.4)%。本研究结果表明,番茄经诱导后挥发性物质质和量的变化同挥发性物质的抗 菌活性及番茄抗病能力密切相关;显示挥发性物质同植物系统抗性有关。 干早胁迫下,壳寡糖对花期的番茄叶挥发性物质诱导效应的结果表明,在未胁迫 情况下,因一2一己烯醛含量经诱导120h后提高32.9%;水分胁迫2d的壳寡糖诱导组含 量较对照组的提高12.4%,较未曾胁迫的对照组含量提高61.8%。在未胁迫情况下,水 杨酸甲醋含量经诱导后为对照组的2.06倍;水分胁迫6d的壳寡糖诱导组含量最高,为 9.8陀/g干重,为对照组的2.04倍,是未曾胁迫的对照组含量的4.26倍。证明干早胁迫 对番茄产生杀菌物质能力和壳寡糖诱导番茄产生抗菌物质能力的影响。 4.研究可提高植物抗性的物质牛芬寡糖、稀土元素Nd3+和多功能制剂“多霸2” 对番茄叶挥发性物质的诱导规律,探讨这种诱导效应与活性氧代谢的相关性。结果表 明:经0.6%牛芬寡糖诱导120h时番茄挥发组分(习一2一己烯醛含量达到最高,较对照组的 提高93%;60mg几浓度的Nd3十对番茄诱导1 20h,(习一2一己烯醛含量较对照组的提高 119%。0.6%牛芬寡糖诱导24一216h,(习一2一己烯醛含量较对照组的增加23%一93%;以 6omg/LNd,+诱导24一2 7oh,间一2一己烯醛含量较对照组的提高24.70%一119%。“多霸2” 对番茄诱导168h后,(习一2一己烯醛含量较对照组的增加95%,且对灰霉病的相对防治效 番茄叶挥发性物质对壳寡糖等诱导子响应特点的研究 果达到90%以上,使番茄晚疫病的发病率由对照组的100%降低至(4 1.7士0.56)%。 0.6%牛芬寡糖诱导番茄6h后,活性氧达到最


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