光呼吸在番茄防御Pseudomonas syringae中的作用與機(jī)制研究.pdf

1、番茄（Solanum lycopersicumL.）是目前設(shè)施栽培面積最大的蔬菜品種之一，2010年全球番茄總產(chǎn)量達(dá)1.46億噸。在設(shè)施番茄培育中，病蟲害的侵害嚴(yán)重影響了植株的生長(zhǎng)以及品質(zhì)、產(chǎn)量。其中丁香假單胞菌番茄變種(Pseudomonassyringae pv.tomato strain DC3000，Pst DC3000)所引發(fā)的番茄細(xì)菌性斑點(diǎn)病在遼寧、福建、內(nèi)蒙古、新疆、廣西、河北、甘肅、吉林、天津等省市區(qū)均有發(fā)生，該病主要危

2、害番茄葉、莖、花、葉柄和果實(shí)，可造成5％-75％的產(chǎn)量損失。研究植物抗病作用機(jī)制對(duì)于提升植物自身抗性、減少化學(xué)殺菌劑的使用具有重要的理論指導(dǎo)意義。近幾十年的研究表明光呼吸在調(diào)控植物光抑制、氨基酸含量和抗逆等方面都發(fā)揮著重要作用。本文以番茄品種浙雜205(Solanum lycopersicum L.cv.Zheza205)為試驗(yàn)材料，初步探索了光呼吸調(diào)控番茄對(duì)Pst DC3000的防御影響及其內(nèi)在機(jī)制。所取得的主要研究結(jié)果如下:

3、　　1、研究了外源光呼吸抑制劑的噴施對(duì)番茄防御Pst DC3000的影響，以番茄品種浙雜205為實(shí)驗(yàn)材料，噴施不同濃度的光呼吸抑制劑NaHSO3和異煙肼INH，測(cè)定光呼吸、光呼吸關(guān)鍵酶乙醇酸氧化酶(GOX)活性及FV/FM等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)INH處理能顯著降低GOX活性和光呼吸而不影響其正常生長(zhǎng)，最終選用0.2g/L的INH作為光呼吸抑制劑處理。接種Pst DC3000后，INH處理的植株更加敏感，死細(xì)胞數(shù)、電解質(zhì)滲透率、細(xì)菌菌落數(shù)(CFU)

4、明顯多于對(duì)照，H2O2處理能顯著提高番茄對(duì)Pst DC3000的抗性，INH和H2O2的復(fù)合處理能將其抗病性恢復(fù)到對(duì)照水平。通過測(cè)定H2O2的含量、水楊酸(SA)相關(guān)基因表達(dá)、抗氧化酶基因表達(dá)等，推測(cè)光呼吸過程中產(chǎn)生的H2O2作為信號(hào)物質(zhì)在番茄防御Pst DC3000的過程中可能起到積極的作用。
　　2、利用病毒介導(dǎo)的基因沉默技術(shù)(VIGS)驗(yàn)證光呼吸調(diào)控番茄防御Pst DC3000的機(jī)制。沉默了光呼吸途徑中的三個(gè)關(guān)鍵基因(GOX

5、)、絲氨酸-乙醇酸氨基轉(zhuǎn)移酶（SGT)和絲氨酸羥甲基轉(zhuǎn)移酶（SHMT),并對(duì)基因沉默植株噴施H2O2進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光呼吸關(guān)鍵基因沉默植株對(duì)Pst DC3000抗性明顯下降，CFU、滲透率明顯高于對(duì)照;噴施H2O2后， GOX沉默植株的抗氧化酶基因以及SA相關(guān)信號(hào)基因上調(diào)，對(duì)Pst DC3000的抗性增加，而H2O2的噴施對(duì)SGT、SHMT沉默植株沒有明顯影響，表明H2O2介導(dǎo)GOX調(diào)控番茄的抗病性，而SGT、 SHMT

6、可能通過直接影響SA的合成進(jìn)而調(diào)控番茄抗病性。
　　3、利用煙草瞬時(shí)表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)一步研究了光呼吸相關(guān)蛋白GOX、SGT、SHMT的瞬時(shí)表達(dá)對(duì)其防御假單胞菌的影響。葉片注射帶有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌36h后即可檢測(cè)到相應(yīng)蛋白的表達(dá)。研究表明，三個(gè)光呼吸關(guān)鍵酶的瞬時(shí)表達(dá)均能提高煙草的抗病性，注射H2O2的處理與未注射的處理沒有差異;注射H2O2的專一清除劑二甲基硫脲(DMTU)，只有GOX瞬時(shí)表達(dá)的煙草對(duì)病菌的敏感性提高，而SGT、SHMT瞬