假單胞菌誘導(dǎo)番茄抗根結(jié)線蟲的機(jī)理研究

1、假單胞菌誘導(dǎo)番茄抗根結(jié)線蟲的機(jī)理研究根結(jié)線蟲在世界各地均有分布 , 隨著我國(guó)保護(hù)地栽培面積的不斷擴(kuò)大 ,根結(jié) 線蟲病已成為一種常見的土傳病害。 利用生物防治方法控制蔬菜根結(jié)線蟲病是一 種平安有效的植保措施。本文通過田間試驗(yàn)篩選出 5 株可誘導(dǎo)番茄抗南方根結(jié)線蟲的生防細(xì)菌 , 并系 統(tǒng)的研究了惡臭假單胞菌Sneb821誘導(dǎo)番茄抗南方根結(jié)線蟲的分子機(jī)理,同時(shí)利 用擬南芥突變體驗(yàn)證了 AtSUC2基因在線蟲發(fā)育中的作用。主要研究結(jié)果如下:1. 生防細(xì)菌的篩選和鑒定研究 :經(jīng)過兩次田間篩選試驗(yàn) ,從860株細(xì)菌菌株中 ,篩選 出 5 株對(duì)根結(jié)線蟲病防治效果較好的細(xì)菌菌株。通過形態(tài)學(xué)、生理生化特性和分子

2、生物學(xué)鑒定 ,Sneb560 為蠟樣芽胞桿菌 (Bacillus cereus)、Sneb815為枯草芽胞桿菌(B.subtilis) 、Sneb821 為惡臭假 單胞菌(Pseudomonas putida)、Sneb825為熒光假單胞菌(P.fluorescens)、 Sneb851 為變形斑沙雷氏菌 (Serratia proteamaculans) 。 2. 細(xì)菌誘導(dǎo)番茄抗南 方根結(jié)線蟲病的防效研究 :通過裂根法證明了 5株細(xì)菌可以誘導(dǎo)番茄產(chǎn)生系統(tǒng)抗 性, 且不同程度的抑制應(yīng)答根系中線蟲的發(fā)育。在12 dpi,生防細(xì)菌可顯著抑制應(yīng)答根系內(nèi)的線蟲由 J2齡期到J3齡期的發(fā) 育;在24 d

3、pi,生防細(xì)菌可顯著抑制應(yīng)答根系內(nèi)的線蟲由 J3齡期到J4齡期的發(fā) 育。在盆栽試驗(yàn)中 ,5 株生防細(xì)菌均表現(xiàn)出對(duì)番茄植株顯著的促生作用 , 對(duì)根結(jié)數(shù) 量和土壤中線蟲數(shù)量均表現(xiàn)出明顯的抑制作用。田間試驗(yàn)結(jié)果說明 , 經(jīng) 5 株生防細(xì)菌處理番茄種子后 , 可不同程度的促進(jìn)番 茄植株生長(zhǎng)和降低根結(jié)指數(shù)。 這 5 株細(xì)菌菌株在防治根結(jié)線蟲病害中具有較大潛3.惡臭假單胞菌Sneb821誘導(dǎo)番茄抗根結(jié)線蟲的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究：利用RNA-seq技術(shù),從轉(zhuǎn)錄組組學(xué)的角度初步揭示了 Sneb821在誘導(dǎo)抗性中的分子作 用機(jī)理。共獲得 34.71Gb Clean Data 。通過GO分析,差異基因共注釋到53個(gè)GO條

4、目。通過與KEG數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比 對(duì) , 差異基因富集在以下代謝途徑 ： 苯丙烷類代謝、 植物激素信號(hào)途徑、 糖酵解和 糖質(zhì)新生代謝以及淀粉和蔗糖代謝。結(jié)果說明,這些差異基因和代謝途徑在Sneb821誘導(dǎo)番茄抗根結(jié)線蟲過程中 發(fā)揮了重要作用。4.植物激素在Sneb821誘導(dǎo)番茄抗根結(jié)線蟲中的響應(yīng)研究：利 用酶聯(lián)免疫檢測(cè)方法和實(shí)時(shí)熒光定量 PCR法測(cè)定了生長(zhǎng)素、茉莉酸甲酯、脫落酸、 赤霉素和玉米素核苷含量及其相關(guān)基因變化。在Sneb821誘導(dǎo)番茄抵抗線蟲過程中，生長(zhǎng)素含量在12 dpi時(shí)到達(dá)最大 值,SIARF12作為生長(zhǎng)素響應(yīng)基因表達(dá)量上調(diào)；茉莉酸甲酯含量持續(xù)升高，SIJAR1 作為茉莉酸氨基酸合

5、成酶基因在 6 dpi 和 12 dpi 時(shí)上調(diào)表達(dá) ;赤霉素含量顯著高 于對(duì)照組,Sl GA2ox5作為植物赤霉素2氧化酶基因在3 dpi12 dpi時(shí)基因表達(dá) 量上調(diào);脫落酸含量變化不大,但在單獨(dú)接種線蟲處理組含量升高，SIPP2C基因 作為C類蛋白磷酸酶基因，負(fù)調(diào)控脫落酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，在生防菌處理組上調(diào)；玉 米素核苷作為一種細(xì)胞分裂素 , 在包衣番茄再接種線蟲處理組中的含量顯著高于 對(duì)照組,SlCKX3作為細(xì)胞分裂素氧化/脫氫酶基因可下調(diào)細(xì)胞分裂素水平,在 Sn eb821發(fā)酵液處理組和包衣番茄再接種線蟲處理組中SICKX3基因下調(diào)。結(jié)果說明,植物激素及其相關(guān)基因在Sneb821誘導(dǎo)番茄

6、抵抗根結(jié)線蟲發(fā)育過程中發(fā)揮 重要作用。5.可溶性糖及其相關(guān)基因在 Sneb821誘導(dǎo)番茄抗根結(jié)線蟲中的響應(yīng)及AtSUC2在線蟲發(fā)育中的功能研究：利用HPLC和實(shí)時(shí)熒光定量PCR法測(cè)定了可溶性糖含量及其相關(guān)基因變化。接種線蟲后 , 各處理組中可溶性糖含量逐漸升高 , 且單獨(dú)接種線蟲處理組含量高于包衣番茄再接種線蟲處理組中, 說明經(jīng) Sneb821處理后, 番茄根部不能為線蟲提供充足的可溶性糖作為其營(yíng)養(yǎng)來源維持發(fā)育。在此過程中，SISWEET1和TMTs表達(dá)量變化趨勢(shì)與果糖含量變化趨勢(shì)根本一 致;SISWEET7a SITMTs和SIVGTs表達(dá)量變化趨勢(shì)與葡萄糖含量變化趨勢(shì)根本一 致;SISUT1、SISUT2 SISWEETlOa口 SISWEET11表達(dá)量變化趨勢(shì)與蔗糖含量變 化趨勢(shì)根本一致。結(jié)果說明Sneb821發(fā)酵液處理番茄后可通過抑制可溶性糖的合 成來抑制線蟲發(fā)育，SISUT、SISWEET SITMT和 SIVGT作為糖合成中重要的基因 家族起到了重要作用。利用擬南芥突變體初步揭示了 AtSUC2在線蟲發(fā)育過程中的功能。根結(jié)線蟲 接種擬南芥突變體 Atsuc2 后, 線蟲侵染數(shù)量未有顯著變化 , 但突變體中的線蟲發(fā) 育緩慢。利用擬南芥pAtSUC2-gus進(jìn)行組織化學(xué)分析，接種線蟲后24 hpi,在擬南芥 pAtSUC