核黃素激活煙草防衛(wèi)反應和誘導對兩種土傳病害的抗性研究.pdf

1、核黃素(維生素B2)是一種水溶性B族維生素。核黃素的基本生物功能是以單核苷酸(FMN)或黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的形式作為輔酶，參與動植物和微生物的以氧化.還原反應為特征的多個生理生化過程。 一些研究表明對多種植物體外使用核黃素，可以促進植物生長、提高作物產(chǎn)量和誘導植物對一些病害的抗性，啟動抗病信號通路。目前對于核黃素激活的防衛(wèi)反應和調(diào)節(jié)機制還缺乏系統(tǒng)研究。本研究以核黃素作為激發(fā)子，以煙草懸浮細胞和煙草幼苗為研究體系，通過生

2、物化學、細胞化學、半定量RT-PCR(reverse transcriptase-polymerase chain reaction,RT-PCR)和高效液相色譜(high performance liquid chromatography, HPLC)等方法測定了一系列防衛(wèi)反應和對煙草兩種重要土傳病害的誘導作用。所得結(jié)果如下： 1.用1 mmol·L-1核黃素處理煙草懸浮細胞，測定了氧化迸發(fā)和培養(yǎng)介質(zhì)堿性化的變化。結(jié)果表明1

3、mmol·L-1核黃素處理懸浮細胞后；產(chǎn)生了氧化迸發(fā)和培養(yǎng)介質(zhì)堿性化。氧化迸發(fā)在誘導后5 min產(chǎn)生，1 h時達到最大值；而胞外培養(yǎng)基隨誘導時間延長其pH值逐漸升高，當誘導80 min時pH值提高了0.57。說明核黃素可以激活煙草懸浮細胞這些常見早期反應。 為了說明鈣信號和蛋白磷酸化對這些早期反應的影響，用鈣離子通道抑制劑LaCl3、鈣離子螯合劑EGTA和一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶抑制劑staurosporine處理細胞，測定了

4、防衛(wèi)反應被抑制的情況。結(jié)果顯示這些早期反應可以被LaCl3、EGTA和staurosporine不同程度地抑制，說明在信號轉(zhuǎn)導中鈣信號和蛋白磷酸化參與了這一過程。 2.為了闡明核黃素是否誘導煙草懸浮細胞防衛(wèi)基因的表達，我們通過半定量RT-PCR方法測定了4種防衛(wèi)基因PR(pathogenesis-related)-1α、PR-1b、PAL(phenylalanine ammonia lyase)和LPO(lignin perox

5、idase)的表達情況。結(jié)果顯示2個PR基因在誘導后的6h表達量即達到最大水平，PAL和LPO基因的表達啟動較慢，在誘導后的6h表達水平才有明顯變化，至24 h表達量達到最高水平。 為了闡明核黃素對煙草細胞苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonia-lyase，PAL)、過氧化物酶(peroxidase，POD)活性以及抗病相關的酚類物質(zhì)、木質(zhì)素等次生代謝產(chǎn)物含量的影響，分別測定一系列與防衛(wèi)相關的生理和生化指標。結(jié)

6、果表明核黃素處理后PAL和POD活性明顯升高，處理12 h和24 h后酶活性分別達到峰值；熒光觀察細胞壁積累了更多的酚類物質(zhì)，核黃素處理后的24 h和48 h，煙草懸浮細胞總酚含量分別比對照提高了1.2和1.5倍；胞內(nèi)和胞外scopoletin(7-羥基-6-甲氧基香豆素)含量明顯升高，在處理12 h后都達到峰值，分別是對照的3.6和3.9倍；木質(zhì)素染色和含量測定表明核黃素處理后煙草懸浮細胞沉積了更多的木質(zhì)素，處理24 h和48 h后，

7、木質(zhì)素含量分別為對照的13和1.8倍。說明核黃素提高了煙草懸浮細胞PAL、POD活性，積累了更多的與抗病有關的次生代謝產(chǎn)物。 3.用核黃素噴霧處理煙草幼苗，測定了不同煙草品種(系)根部接種煙草黑脛病菌(Phytophthora parasitica var. nicotianae)和青枯病菌(Ralstonia solanacearu)發(fā)病后的病情指數(shù)，以及青枯細菌在煙草組織內(nèi)的群體數(shù)量變化。結(jié)果表明，7個煙苗品種(系)經(jīng)核黃素