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甘蔗是重要的经济作物,种植在包括中国在内的90多个国家。病害是甘蔗产量和糖分含量下降的主要影响因素。在甘蔗种植区,黑穗病已经成为全球性的重要疾病,且患病率在逐年提高。如果感染严重,可造成甘蔗生产20%-50%的损失。目前,控制甘蔗黑穗病最经济且有效的措施是用抗病品种来代替感病品种。然而甘蔗对黑穗病的抗性机制仍知之甚少。本研究选用抗黑穗病品种桂糖29号(GT29)和感黑穗病品种崖城71-374(Yacheng71-374)。处理组用浸渍法接种黑穗病菌,对照组用无菌水模拟接菌,在接菌30 d、60 d、90 d和180 d后测量株高、鲜重、叶面积、叶绿素含量的变化,并测定两个品种甘蔗叶片的几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、过氧化氢酶活性的变化及生长素、细胞分裂素、乙烯含量变化。使用iTRAQ蛋白质组学分析技术对接菌180 d的样品进行差异表达蛋白分析。试验结果如下:1.通过比较甘蔗感病后株高、鲜重、叶面积、叶绿素含量的变化,发现与对照相比,在感病前期(30 d、60 d)株高高于对照,但植株鲜重并没有显著高于对照,表现为前期植株徒长,蔗株细长;在感病后期株高、鲜重均显著低于对照,且在感病后叶面积减小,Yacheng71-374差异最为显著,但叶绿素含量变化在不同时期表现不同。2.在整个侵染期间,几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶活性以及生长素、细胞分裂素含量总体呈逐步下降趋势,而过氧化氢酶活性呈上升趋势,可能甘蔗在不同时期应答黑穗病抗性机制不同,同时感病品种与抗病品种的防御机制可能存在差异。3.对接菌180 d后样品采用iTRAQ技术进行蛋白质组学分析,结果显示GT29中有定量信息蛋白1429个,差异表达蛋白290个,其中上调表达蛋白153个,下调表达蛋白137个;Yacheng71-374中有定量信息蛋白1576个,差异表达蛋白125个,其中上调表达蛋白55个,下调表达蛋白70个。抗病品种GT29中差异表达蛋白数多于感病品种Yacheng71-374,且GT29在KEGG富集到的代谢通路也更多,可能感病后抗病品种的免疫调节机制更为复杂,涉及的调控通路网更广。经对光合作用、抗氧化系统、钙信号、苯丙烷类代谢、激素相关差异表达蛋白分析,发现光合作用通路、POD、ABA、钙信号通路相关蛋白在两个品种中多为上调表达,且GT29的上调表达蛋白数多于Yacheng71-37,可能参与甘蔗后期对黑穗病的应答。在本实验中没有发现苯丙烷类代谢途径及一些酶(GPX、APX、SOD、GST、CAT)和激素(IAA、ETH、GA)参与甘蔗的抗病过程。