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由致病疫霉(Phytophthora infestans)引起的番茄晚疫病是番茄生产上一种具有毁灭性的蔬菜病害,其病原菌能以卵孢子形式在植株病残体上生存多年,一直是制约番茄栽培和生产的重要因素之一。目前对于番茄晚疫病的防治,缺少环保、高效且绿色的科学方法。本课题组前期利用烟草浸提液对番茄晚疫病的诱导抗性进行了研究,发现烟草具有一定的诱导抗性效果。但利用烟草化感作用筛选番茄晚疫病菌的弱毒菌株还尚未见报道,且弱毒菌株的致弱分子机制也尚未研究。本研究以烟草根、茎和叶为试验材料,蒸馏水、乙醇和丙酮为浸提剂,相互组合,9种浸提液分别对番茄晚疫病菌进行连续多代作用后继代培养,通过化感抑制效果和人工接种致病力的测定,9种浸提液连续八代筛选,共获得2株番茄晚疫病菌弱毒菌株;测定了2株弱毒菌株的生物学特性(菌丝体形态结构,菌丝生物量和电导率,孢子萌发)和生理生化特征(细胞壁降解酶活性、细胞膜透性和抗氧化酶活性),分析弱毒菌株的致弱生理机理;将筛选得到致病力最低的弱毒菌株进行转录组测序,揭示与菌株生长发育和致病力相关的基因表达和代谢通路的变化,阐明弱毒菌株的致弱分子机制;最后利用2株弱毒菌株作为诱导物,研究对番茄晚疫病的诱导抗性及其植株内的酶活性。主要研究结果如下:1.在连续多代烟草根、茎和叶的蒸馏水、乙醇和丙酮浸提液作用下,各处理的番茄晚疫病菌菌落直径较其对照生长缓慢,差异均达显著水平(P<0.05),表现为化感抑制作用,且随作用时间的延长各浸提液处理的化感效果逐渐增强,但不同处理的化感效果升高幅度不同;其中,烟草根蒸馏水、茎蒸馏水和叶乙醇处理的化感抑制效果最强。随培养代数的增加,不同浸提液处理后番茄晚疫病菌的病株率、病叶率和病情指数均表现为逐代降低,致弱效果明显;处理至第7、8代时,烟草根蒸馏水和茎蒸馏水处理病菌的病情指数均连续<10,致病力变化稳定;第8代各处理病菌的病情指数分别为4.45和5.38,据此确定筛选获得2株番茄晚疫病菌弱毒菌株(简称:PIAS)。2.对2株PIAS的生物学特性(菌丝体形态及显微结构,菌丝生物量,菌丝电导率,孢子释放率、孢子囊萌发率和孢子萌发率)进行研究。经观察测定,PIAS的菌落及菌丝颜色各异、表型不一且生长速率普遍减慢;用光学显微镜观察PIAS菌丝结构,菌丝内部出现严重畸形,包括内含物分布不均匀及颜色变深,分枝增多、变短、扭曲、透明和相互缠绕,顶端膨大和原生质外泄等。菌丝生物量和电导率较CK菌株分别降低和升高,且有显著差异;孢子释放率、孢子囊萌发率和孢子萌发率均低于CK菌株且有显著差异。相关性分析表明,菌丝生物量、孢子释放率、孢子囊萌发率和孢子萌发率与菌株的致病力呈极显著正相关关系,菌丝电导率与菌株的致病力呈显著负相关关系。3.经液体培养基恒温培养144 h,测定2株PIAS的生理生化特征,包括细胞壁降解酶活性(β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、果胶酶、蛋白酶和几丁质酶),细胞膜透性(可溶性蛋白含量和丙二醛含量),以及抗氧化酶活性(SOD、POD和CAT)。PIAS分泌的5种细胞壁降解酶活性和3种抗氧化酶活性均低于CK菌株且有显著差异;分泌的可溶性蛋白含量和丙二醛含量较CK菌株分别降低和升高,且有显著差异。相关性分析表明,细胞壁降解酶活性、可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性与菌株的致病力呈极显著正相关关系,丙二醛含量与菌株的致病力呈极显著负相关关系。4.对致病力最低的PIAS和对照病原菌株进行转录组测序分析,结果表明共获得差异表达基因2651个,其中上调表达1086个,下调表达1565个。Gene Ontology功能分析表明,差异表达基因主要富集在生物过程(biological process)中的6个亚功能类,细胞组分(cellular component)中的5个亚功能类,分子功能(molecular function)中的3个亚功能类区域;KEGG显著性富集分析表明,差异表达基因主要富集在淀粉和蔗糖代谢(ko00500)、酪氨酸代谢(ko00350)、甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢(ko00260)、异喹啉生物碱的生物合成(ko00950)和脂肪酸降解(ko00071)通路。从显著富集的通路中筛选出与菌株生长发育和致病力相关的差异基因,发现弱毒菌株通过葡萄糖过度积累、分解丝氨酸和甘氨酸以及减少色氨酸的合成途径来抑制菌株的生长发育;通过降解细胞壁和减少黑色素、α-酮基丁酸的形成途径来降低菌株的致病力。5.2株PIAS作为诱导物,均能诱导番茄植株对番茄晚疫病产生抗性,在二次诱导处理后番茄植株内的酶活性显著提高。经PIAS诱导处理后的番茄植株,病情发展缓慢,病株率、病叶率和病情指数均低于CK且有显著差异,诱导抗性效果分别为57.79%和48.18%。PIAS诱导处理后12-132 h,各处理植株的POD和PAL活性升高,与CK有显著差异;诱导处理后36-84 h,各处理植株的CAT、APX和PPO活性高于CK且有显著差异;诱导处理后84-132 h,各处理植株的SOD、APX和β-1,3-glucanase活性高于CK且有显著差异。相关性分析表明,PIAS的诱导抗性效果与SOD、APX和β-1,3-glucanase活性呈极显著正相关关系,与PPO活性呈显著正相关关系,与POD、CAT和PAL活性无显著相关关系。