【摘 要】
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草地早熟禾(Poa praterrsis)作为全世界草坪建植的主要冷季性草种之一,其种质资源丰富,分布区域广泛。但在湿热适宜条件下,草地早熟禾极易受到立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)入侵而感染褐斑病(Brown spot disease),造成叶片黄化、萎蔫。且该真菌寄主范围广,传播速度快,防御机制差的草地早熟禾品种受侵害程度严重,易出现死亡现象。众所周知,传统化学药剂防治已不符
【基金项目】
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国家自然科学基金项目,项目名称:丁二醇诱导匍匐翦股颖抗病性及其ISR机理研究,项目编号:31360583;
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草地早熟禾(Poa praterrsis)作为全世界草坪建植的主要冷季性草种之一,其种质资源丰富,分布区域广泛。但在湿热适宜条件下,草地早熟禾极易受到立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)入侵而感染褐斑病(Brown spot disease),造成叶片黄化、萎蔫。且该真菌寄主范围广,传播速度快,防御机制差的草地早熟禾品种受侵害程度严重,易出现死亡现象。众所周知,传统化学药剂防治已不符合绿色生态可持续发展理念。近年来,2,3-丁二醇(2,3-Butanediol)作为植物根际促生菌(PGPR)产生的挥发性化合物质,其在诱导植物提高自身抗病性方面发挥重要作用。凹凸帮(Palygorsk)作为纯天然黏土矿物,为植物补充微量元素的同时能够利用其2:1型层状结构和内部丰富的纳米微型孔道,为吸附和容纳物质提供充足空间。若将凹凸棒与2,3-丁二醇结合使用,利用凹凸棒的强大吸附性,是否能够提高2,3-丁二醇对植物的诱导效果,还未可知。因此,本研究以接种立枯丝核菌为胁迫条件,首先筛选出易感病的草地早熟禾品种。之后利用易感病品种进行了2,3-丁二醇诱导和凹凸棒处理的抗病性试验,并确定了二者的最佳使用浓度。最后,通过2,3-丁二醇和凹凸棒结合施用的方式,探究了2,3-丁二醇-凹凸棒复合制剂对草地早熟禾褐斑病的诱抗效应。研究结果表明:(1)7个草地早熟禾品种受立枯丝核菌胁迫期间,‘纳苏’一直保持较高发病率,在胁迫15 d时,其植株的发病率和病情指数分别达到73.27%和52.65,均高于其他6个品种,最易被菌丝入侵。之后对‘纳苏’施用不同浓度的2,3-丁二醇诱导接菌,从胁迫效果图、发病率和病情指数等方面均得出0.3 m M的2,3-丁二醇诱导抗病效果最佳,其处理使得植株发病率和病情指数显著降低48.82%和57.21%。(2)2.63 g/kg、5.26 g/kg和10.53 g/kg凹凸棒混合基质处理的草地早熟禾株高(PH)和地上生物量(AGB)与CK相比均显著增加。但5.26 g/kg和10.53 g/kg凹凸棒处理的植物体内中水分占比大,干物质含量(DMC)积累少。在接菌后,经凹凸棒处理的植株抗病系数并没有因施加凹凸棒而明显提升。反而5.26 g/kg和10.53 g/kg凹凸棒处理的植株抗病能力下降,易遭病原侵染,进而促进了细胞中叶绿素(Chl)和类胡萝卜素(Car)降解。相对而言,2.63 g/kg凹凸棒处理的植株细胞中过氧化氢酶(CAT)活性水平相对较高,对接菌后植株细胞中丙二醛(MDA)、超氧阴离子自由基(O2-·)和过氧化氢(H2O2)含量的升高有一定的缓解调控作用。(3)在病原胁迫期间,各处理组草地早熟禾叶片中羧甲基纤维素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶(β-Glu)、滤纸酶(FPA)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)的活性均具有显著升高,而多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)和果胶甲基反式消除酶(PMTE)的活性极低,变化不明显。经酶活比较认定结果发现,Cx、β-Glu和PG的活性增加较高,其中Cx是导致草地早熟禾细胞壁降解的关键因素。经2,3-丁二醇诱导处理后,植株叶片中Cx、β-Glu、PG、PMG和FPA的活性被有效抑制,与未诱导处理相比,酶活依次降低38.41%、26.48%、28.66%、56.32%、26.78%。然而,2,3-丁二醇-凹凸棒复合诱导处理的植株生长旺盛、色泽嫩绿,与未诱导处理相比,酶活依次降低49.40%、54.14%、47.98%、46.98%、52.63%,其对细胞壁降解酶活性的抑制效果更加明显。(4)未诱导处理的草地早熟禾叶片纤维素结构被Cx、β-Glu等快速降解,植株抵抗力明显不及两组2,3-丁二醇诱导处理。经2,3-丁二醇-凹凸棒复合诱导处理的植株本身细胞壁中半纤维素、果胶和羟脯氨酸糖蛋白(HRGP)含量及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)的活性水平较高。在受到胁迫3 d时,其植株叶片中半纤维素、果胶和HRGP含量就快速上升,与未诱导处理相比依次显著增加25.91%、18.52%、41.77%。而2,3-丁二醇诱导处理与未诱导处理相比依次增加16.45%、11.48%、28.37%。同时,复合诱导植株的PPO活性也显著高于未诱导处理26.00%,且PAL和POD的活性未被破坏,促进了木质素形成,抑制纤维素降解。综上所述,2,3-丁二醇诱导能够显著降低草地早熟禾发病程度,而单独施加凹凸棒对植株抗病性并没有明显改变。因此,2,3-丁二醇-凹凸棒复合诱导增强植株抗性的主要因素在于凹凸棒的强大负载性。其中,2.63 g/kg凹凸棒与0.3 m M的2,3-丁二醇复合诱导可以有效提高2,3-丁二醇的实际诱导效果。
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