作物氣孔對酵母免疫響應(yīng)調(diào)節(jié)水分利用效率及其信號機制研究.pdf

1、植物氣孔能夠?qū)θ~際微生物免疫響應(yīng)使其關(guān)閉以抵御病原菌的入侵，在氣孔免疫抗病性方面已有較深入的研究。而氣孔也是植物進行氣體交換的重要通道，氣孔免疫性關(guān)閉對植物吸收CO2和水分散失的影響尚不清楚，微生物誘導(dǎo)氣孔免疫性關(guān)閉后能否提高水分利用效率(WUE)呢？基于光合作用和蒸騰作用對氣孔開度響應(yīng)動態(tài)的差異特征，我們提出氣孔免疫響應(yīng)可能在一定強度（濃度）范圍和一定發(fā)育時期內(nèi)提高水分利用效率的假說，由于作物氣孔結(jié)構(gòu)和代謝差異，同一微生物對不同植物的

2、適宜濃度和植物生長期影響可能不同。本論文通過顯微鏡觀察、葉綠素熒光成像和氣體交換測定等技術(shù)來探討作物氣孔對酵母的免疫響應(yīng)提高水分利用效率的適宜范圍及其響應(yīng)機制。主要結(jié)果如下:
　　(1)作物氣孔對酵母的免疫響應(yīng)可以提高其內(nèi)在水分利用效率(WUEi)且不同作物氣孔免疫提高WUEi的適宜酵母濃度不同。將酵母噴施到蠶豆、番茄和水稻上后，提高了它們的WUEi。105、107和109 cfu/ml酵母使蠶豆的WUEi提高的程度相似。番茄和水

3、稻的最佳效果的酵母濃度分別是105和109 cfu/ml。
　　(2)作物氣孔對酵母的免疫響應(yīng)對WUE的效應(yīng)在作物不同發(fā)育期間具有差異性。在充分澆水的情況下，酵母提高了水稻的WUEi和灌溉水分利用效率(IWUE)。在干旱處理的中期，酵母顯著地影響了水稻的WUEi。在干旱條件下，外源噴施酵母增加了水稻的結(jié)實率、千粒重、谷物產(chǎn)量，經(jīng)濟系數(shù)、谷草比和IWUE。
　　(3) H2O2、 NO和Ca2+都參與了酵母誘導(dǎo)的氣孔免疫響應(yīng)。

4、通過使用抑制劑，我們發(fā)現(xiàn)酵母誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉主要是由細胞壁過氧化酶介導(dǎo)的，NO也參與了酵母誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉，而且NO的來源是NO合成酶和硝酸鹽還原酶。
　　(4)海藻糖是酵母體內(nèi)的應(yīng)激保護劑，也能通過H2O2依賴的途徑誘導(dǎo)氣孔免疫響應(yīng)，進而導(dǎo)致光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率的下降。在噴施海藻糖8h和24 h后，氣孔因素限制了光合作用。在第48 h和72 h時，光合速率的下降則是由非氣孔限制因素導(dǎo)致的。
　　有關(guān)結(jié)果證明了受試作物氣

5、孔對酵母的免疫響應(yīng)，在本實驗條件下，適宜濃度范圍和一定發(fā)育時期內(nèi)可提高WUE;其適宜濃度和時期因作物而異。酵母體內(nèi)的海藻糖作為重要效應(yīng)物質(zhì)通過作物保衛(wèi)細胞內(nèi)的H2O2、 NO和Ca2+等細胞信號通路和調(diào)節(jié)水通道引發(fā)免疫響應(yīng)。這對于深入理解氣孔對酵母的免疫響應(yīng)與作物水分生理過程和水分利用效率間的定量關(guān)系及其科學(xué)機制，研究微生物-植物之間的相互作用具有重要科學(xué)意義;對開發(fā)環(huán)境友好的新型氣孔免疫蒸騰抑制劑，減少農(nóng)業(yè)面源污染具有重要的應(yīng)用前景。