生長素對水稻干尖線蟲遷徙和寄生的影響.pdf

1、水稻干尖線蟲（Aphelenchoides besseyi）是水稻生產(chǎn)上重要的病原物之一，曾嚴重威脅我國糧食產(chǎn)量。利用抗病品種防治線蟲病害是最為經(jīng)濟有效的辦法。然而由于抗性資源的匱乏，近些年水稻干尖線蟲病時有發(fā)生，給各個水稻產(chǎn)區(qū)造成損失。針對這種情況，我們在2010-2011年兩個水稻生長季節(jié)，通過優(yōu)化的田間接種實驗對27個不同的水稻品種進行抗性篩選?？剐栽u估主要通過不同水稻孕穗后期的劍葉和幼穗的發(fā)病癥狀以及水稻成熟時種子中的線蟲數(shù)目進

2、行。結(jié)果顯示，不同品種對水稻干尖線蟲的反應(yīng)不同，大部分品種不表現(xiàn)典型的“干尖”癥狀，“小穗頭”癥狀盡管在田間不易分辨，但實驗室觀察仍較普遍，并且通過分析各個品種的遺傳背景，推測癥狀表現(xiàn)很可能受遺傳因素控制。另外，所有接種水稻的株高、穗長、每穗籽粒數(shù)、百粒重等生物學(xué)參數(shù)都不同程度的降低。從收獲后的水稻種子中檢測到的線蟲數(shù)量表明參加測試的水稻共有10個品種超過了理論經(jīng)濟損害水平。以癥狀表現(xiàn)以及最終收獲百粒種子中的線蟲數(shù)量為指標設(shè)置的抗性評估

3、標準，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)免疫水稻品種，但秈稻品種特特普表現(xiàn)出較高的抗性，因此可以作為控制水稻干尖線蟲病的潛在的抗性資源。
　　打斷線蟲搜尋寄主的能力也是控制線蟲病害的良好途徑。文獻記載，水稻干尖線蟲能隨著寄主植物水稻發(fā)育期的變化而不斷向上遷移，并且感病植物更能吸引水稻干尖線蟲集聚。盡管有學(xué)者推測植物激素可能影響水稻干尖線蟲的遷移，然而缺乏有利的證據(jù)。我們通過槍頭法、濾紙條法以及離體莖稈法所設(shè)計的生長素濃度梯度對水稻干尖線蟲的化學(xué)趨性做了

4、初步研究，結(jié)果表明離體條件下水稻干尖線蟲受IAA吸引，并具有濃度感應(yīng)效應(yīng)。借助之前篩選到的抗性和感病品種，通過接種感病品種寧粳1號、武育粳22號以及抗病品種特特普，發(fā)現(xiàn)在水稻特定生育期內(nèi)寧粳1號和武育粳22號的地上分生組織常常比特特普具有更高的IAA含量，而水稻干尖線蟲的繁殖水平與水稻內(nèi)源IAA水平呈正相關(guān)。人工合成類生長素萘乙酸NAA能促進水稻穗長、穗重、籽粒數(shù)并能提高線蟲的種群密度，而生長素極性運輸抑制劑PCIB、TIBA則起相反作

5、用。同時，細胞質(zhì)雄性不育系ZS97A由于在花粉內(nèi)高活性的IAAO活性以及嚴重匱乏的IAA，導(dǎo)致不能正常授粉結(jié)實，這也導(dǎo)致水稻千尖線蟲無法繼續(xù)遷徙和繁殖。另外，水稻干尖線蟲對pH梯度也具有顯著趨化性，幾種弱酸設(shè)置的pH梯度證明了這點。綜上，水稻干尖線蟲具有識別植物IAA的信號的能力，并且很可能先通過化感器識別H+濃度進行運動，隨后IAA結(jié)合到線蟲表皮層而導(dǎo)致水稻干尖線蟲進一步的遷徙。
　　盡管生長素是水稻干尖線蟲的重要遷徙因素，然而

6、在不利的條件下比如成熟的植物組織，線蟲如何穿刺細胞獲取生長素信號以促進種群繁殖尚不清楚。此前許多學(xué)者報道了兩種固生性線蟲根結(jié)線蟲和孢囊線蟲的二齡幼蟲都能分泌生長素，并且借助生長素弱化細胞壁完成初侵染，然而有關(guān)遷徙性植物寄生線蟲產(chǎn)生生長素的研究依然缺乏。通過液相和質(zhì)譜聯(lián)用的方法，我們從水稻干尖線蟲細胞裂解液和分泌物中檢測出生長素游離態(tài)IAA和其結(jié)合形式，其中結(jié)合態(tài)比游離態(tài)IAA含量略高。并且神經(jīng)誘導(dǎo)藥劑間苯二酚不能刺激水稻干尖線蟲分泌更多

7、的IAA。另外，在水稻干尖線蟲細胞裂解液中檢測出IAA生物合成前體色氨酸、色胺、吲哚、吲哚乙酰胺及吲哚丙酮酸，其中吲哚是首次從植物線蟲中發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)，這與之前從根結(jié)線蟲和孢囊線蟲得到檢測結(jié)果有所不同。由于色氨酸和吲哚是生物體生長素合成的不同前體，因此水稻干尖線蟲很可能同時采取色氨酸和吲哚兩種途徑進行自身生長素生物合成。
　　鑒于生長素對植物生長發(fā)育和線蟲遷徙及侵染致病中的重要意義，我們對接種水稻干尖線蟲的不同水稻組織的生理和病理反應(yīng)

8、進行了研究，試圖揭示水稻干尖線蟲分泌的生長素在線蟲寄生過程中的作用。結(jié)果表明，水稻干尖線蟲能延緩離體水稻葉片的衰老進程，增加抽穗期水稻劍葉葉綠素含量，減小劍葉葉傾角，延遲水稻生殖生長階段，增加萌發(fā)后的水稻幼芽和根冠比而減弱初生根的伸長量;同時還能提高雄性不育系水稻ZS97A在自然條件下授粉概率。通過接種三葉期的水稻幼苗，發(fā)現(xiàn)幾種生長素早期反應(yīng)基因在接種0.5小時后迅速被誘導(dǎo)表達;而孕穗期接種的水稻在接種后第1天生長素反應(yīng)基因均下調(diào)表達，

9、運輸?shù)鞍譖IN1a上調(diào)表達，而隨著水稻種子的逐漸發(fā)育以及線蟲種群數(shù)量的不斷增加，生長素IAA1、4、14、14，ARF1，GH3基因，水楊酸下游PR1基因以及茉莉酸信號LOX基因的表達水平也隨之發(fā)生變化，而拔節(jié)期的轉(zhuǎn)基因植株(DR5∷GFP)在接種24小時后，GFP蛋白在侵染位點局部表達。另外，水稻干尖線蟲侵染還能導(dǎo)致水稻生殖生長階段的劍葉和倒數(shù)第一莖節(jié)顯著縮短;嚴重受水稻干尖線蟲侵染籽粒的萌發(fā)率和生長初期的根冠比以及種子運轉(zhuǎn)效率都比對