葡萄與葡萄根瘤蚜互作機(jī)制研究.pdf

1、葡萄根瘤蚜（Daktulosphaira vitifoliae Fitch）曾給歐洲葡萄園造成過毀滅性危害。2005年我國再次發(fā)現(xiàn)根瘤蚜，嚴(yán)重威脅我國自根扦插繁殖的葡萄產(chǎn)業(yè)，我國葡萄產(chǎn)業(yè)正面臨著19世紀(jì)末歐洲葡萄曾面臨的嚴(yán)峻考驗(yàn)。因此，在國內(nèi)關(guān)于根瘤蚜研究尚為薄弱的情況下開展相關(guān)研究尤為重要。為此，本文從葡萄資源抗根瘤蚜能力鑒定及葡萄與根瘤蚜互作機(jī)制兩方面進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.葡萄種質(zhì)資源的抗根瘤蚜能力鑒定<

2、br>　　 采用離體根培養(yǎng)皿接種鑒定法對(duì)11個(gè)歐亞種葡萄，8個(gè)歐美雜交種葡萄，12個(gè)野生種及其雜交種、10種砧木進(jìn)行了抗根瘤蚜能力鑒定，通過測定根瘤蚜存活率、發(fā)育歷期、產(chǎn)卵量、種群齡期結(jié)構(gòu)指數(shù)和成蟲大小等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)：供試的歐亞種、歐美雜交種和野生種及其雜交種葡萄均對(duì)根瘤蚜敏感，按照Boublas抗性分級(jí)均為3級(jí)，其中毛葡萄、山葡萄、北醇以及康拜爾和卡它巴為2級(jí)，康可為1級(jí)；在我國當(dāng)作抗寒砧木推廣使用的貝達(dá)對(duì)根瘤蚜敏感，為3級(jí)；目前世界葡

3、萄生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的砧木對(duì)根瘤蚜有較高抗性，其中S04、5BB、1103P和420A對(duì)根瘤蚜免疫，為0級(jí)；Lot、101-14MG，、3309C、140Ru和110R對(duì)根瘤蚜高抗，抗性級(jí)別為1級(jí)。
　　 2.根瘤蚜對(duì)不同抗性寄主的選擇性及取食研究
　　 采用離體根段培養(yǎng)皿自由選擇法測定了根瘤蚜對(duì)砧木5BB，140Ru及栽培品種巨峰的選擇性，同時(shí)測定了5BB和巨峰的揮發(fā)性物質(zhì)，并采用EPG技術(shù)對(duì)根瘤蚜在砧木5BB及敏感品種達(dá)

4、米娜上的取食行為進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)：1）根瘤蚜優(yōu)先選擇栽培品種巨峰根段，至接種后3 d，67.13％的根瘤蚜優(yōu)先選擇巨峰，而較少選擇5BB和140Ru，分別為15.29％和17.58％。選擇后的根瘤蚜在巨峰上的生長發(fā)育速度最快。2）砧木5BB和巨峰根系的揮發(fā)物獨(dú)有組分?jǐn)?shù)量均較高，巨峰獨(dú)有組分為23個(gè)，占總成分個(gè)數(shù)的48.94％，5BB的獨(dú)有組分為32個(gè)，占總成分個(gè)數(shù)的57.14％。5BB和巨峰的共有組分為21個(gè)，主要成分均為亞油酸甲酯和反油

5、酸甲酯，但含量有所不同。3）根瘤蚜取食達(dá)米娜的電位波形主要是2波和3波，取食140Ru的電位波形主要是2波和4波，取食5BB的電位波形主要是1波和4波。綜合認(rèn)為葡萄根瘤蚜對(duì)不同抗性水平砧木及品種的選擇性和取食行為存在差異，根系的揮發(fā)性物質(zhì)可能在不同程度上對(duì)根瘤蚜起吸引或驅(qū)避作用。
　　 3.葡萄根瘤蚜侵染不同抗性水平葡萄對(duì)根系超微結(jié)構(gòu)的影響
　　 以抗性砧木140Ru及敏感品種赤霞珠葡萄根系為試材，通過透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)：

6、1）140Ru周皮層細(xì)胞扁平狀，緊密排列，6～7層，細(xì)胞壁厚，緊靠周皮層細(xì)胞下的薄壁細(xì)胞中富含多酚類物質(zhì)；而赤霞珠根系周皮層細(xì)胞較窄而高，排列疏松，僅3～4層，細(xì)胞壁薄，緊挨周皮層細(xì)胞的薄壁細(xì)胞中富含淀粉粒。2）140Ru被根瘤蚜侵染后周皮層的第3層以下的細(xì)胞形狀發(fā)生改變，并且細(xì)胞中充滿了大量的多酚類物質(zhì)，細(xì)胞壁加厚；而赤霞珠粗根薄壁細(xì)胞及新根皮層細(xì)胞中積聚了大量的淀粉粒，線粒體、高爾基體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器數(shù)量增加。
　　 4.外

7、源水楊酸和茉莉酸誘導(dǎo)葡萄抗根瘤蚜分析
　　 1）施用水楊酸和茉莉酸后降低了根瘤蚜在巨峰葡萄新根及粗根上的產(chǎn)卵量，在新根上的產(chǎn)卵量分別比未經(jīng)誘導(dǎo)處理的減少了44.49％和47.65％，在粗根上的產(chǎn)卵量分別比未經(jīng)處理的減少了41.34％和50％，但對(duì)根瘤蚜的存活率沒有顯著影響；2）經(jīng)茉莉酸和水楊酸誘導(dǎo)處理后葡萄根系的抗氧化能力提高，表現(xiàn)為POD和CAT活性在各測定時(shí)期均高于未經(jīng)處理植株，而MDA含量低于未經(jīng)處理；3）榮莉酸和水楊酸誘

8、導(dǎo)處理減緩了植株生長的衰退，表現(xiàn)為光合能力及枝條生長量高于未經(jīng)處理植株。
　　 5.根結(jié)形成及其對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的積聚作用
　　 采用盆栽方式對(duì)不同抗性水平葡萄接種根瘤蚜，通過測定根結(jié)質(zhì)量、數(shù)量、可溶性糖和脯氨酸含量發(fā)現(xiàn)：1）砧木5BB、1103P、S04、3309C、101-14Mgt被根瘤蚜侵染后均不形成根結(jié)；140Ru、Lot和110R僅形成少量根結(jié)而不能形成根瘤；貝達(dá)、赤霞珠、巨峰和達(dá)米娜不僅能夠形成根結(jié)和根瘤，而且根

9、系腐爛程度嚴(yán)重。2）越敏感的品種形成的根結(jié)數(shù)量和體積越大，達(dá)米娜、巨峰和赤霞珠百個(gè)根結(jié)質(zhì)量分別是140Ru的4.4，3.5和4.3倍。3個(gè)形成根結(jié)的砧木的枝條生長量平均減少16.5％，而4個(gè)高感品種的生長量平均減少43％。3）根結(jié)質(zhì)量與根結(jié)內(nèi)的營養(yǎng)積聚呈正相關(guān)，其中根結(jié)質(zhì)量與淀粉含量、可溶性糖含量及脯氨酸含量增加量的相關(guān)系數(shù)分別為0.94，0.81和0.93。
　　 6.根瘤蚜侵染對(duì)植株內(nèi)源激素及根系活力的影響
　　 對(duì)

10、根瘤蚜侵染后期的葡萄葉片及根結(jié)形成過程中的激素和根系活力測定發(fā)現(xiàn)：1）根瘤蚜侵染后期葡萄葉片中各種激素含量均下降，上部葉片及中部葉片IAA/ABA值分別比對(duì)照降低50.76％和32.38％。2）根結(jié)形成過程中各種激素含量均有所升高，新根的GA3和ZT在根瘤蚜侵染整個(gè)時(shí)期均表現(xiàn)為升高趨勢，并且最高值分別是初始值的2.32和1.98倍；KT，IAA，ABA和IAA/ABA表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。3）形成根結(jié)的新根根系活力大幅度提高，是對(duì)照

11、的4.85倍。
　　 7.根瘤蚜侵染對(duì)植株13C及15N營養(yǎng)吸收、分配及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響
　　 葡萄全部根接種根瘤蚜及一半根接種根瘤蚜后進(jìn)行13C和15N示蹤發(fā)現(xiàn)：1）根瘤蚜侵染后根結(jié)根中的δ13C值及Ndff％均高于對(duì)照，而上部新梢葉片的δ13C值及Ndff％均低于對(duì)照，說明根瘤蚜侵染促進(jìn)了碳、氮營養(yǎng)向根部運(yùn)轉(zhuǎn)卻降低了向新梢及上部葉片的運(yùn)輸；2）同一植株上，接種一側(cè)的根中δ13C值及Ndff％顯著高于未接種側(cè)，說明根結(jié)根及根

12、瘤根對(duì)碳水化合物及氮素營養(yǎng)有較強(qiáng)的征調(diào)能力。
　　 8.根瘤蚜侵染抗/感品種新根的基因芯片圖譜分析
　　 采用基因芯片技術(shù)檢測了根瘤蚜侵染敏感克瑞森及抗性砧木140Ru的基因表達(dá)譜，在P-value<0.01時(shí)，克瑞森差異表達(dá)的基因有205個(gè)（110上調(diào)，95個(gè)下調(diào)），進(jìn)行功能分類發(fā)現(xiàn)，差異表達(dá)基因主要參與糖和淀粉代謝，氨基酸代謝，蛋白質(zhì)卸載及核苷酸代謝（11個(gè)上調(diào)，1個(gè)下調(diào)），說明有利于為根瘤蚜生長發(fā)育提供能量物質(zhì)；抗