论文部分内容阅读
烤烟是我国重要的经济作物,育苗是烟叶生产的首要环节,选取壮苗移栽是烤烟在田间生长发育良好的基础。前人研究表明,外担菌属（Exobasidium）真菌培养液中含有植物生长调节物质,用其培养液处理非寄主植物,对其生长有一定调控作用。从贵州省贵阳市凤凰山采集锦绣杜鹃叶肿病标本,采用组织悬挂法对病原菌分离,在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察担子及担孢子形态,体视镜下观察PDA上菌落形态,结合形态特征与r DNA-ITS和r DNA-LSU多基因系统发育分析鉴定该病原菌;基于液质联用（LC-MS/MS）技术分析其代谢物中植物生长调节物质、氨基酸和维生素种类。为探明日本外担菌培养液对烤烟幼苗生长的影响,以烤烟品种“K326”为材料,研究不同浓度（原液、1/10原液、1/50原液和1/100原液）培养液对烤烟幼苗生长及碳氮代谢关键酶活性影响,通过转录组分析初步了解其对烤烟幼苗生长调控的途径;同时,研究其对烤烟上部叶生长及抗氧化代谢影响,以期为优质烟叶生产提供理论依据。主要研究结果如下:1)经鉴定,贵州省贵阳市凤凰山锦绣杜鹃叶肿病由日本外担菌（Exobasidium japonicum）引起,该种在贵州锦绣杜鹃上为首次报道。2)基于液质联用（LC-MS/MS）技术的非靶向代谢组学分析发现,日本外担菌培养液中含有吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、脱落酸（ABA）、激动素（KT）、茉莉酸（JA）和亚精胺（Spermidine）等7种植物生长物质;含有丝氨酸（Ser）、赖氨酸（Lys）、谷氨酸（Glu）、组氨酸（His）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Try）、缬氨酸（Val）和精氨酸（Arg）、苏氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）、天门冬氨酸（Asp）、甘氨酸（Gly）、半胱氨酸（Hom）和鸟氨酸（Orn）等14种氨基酸;含有维生素B2、维生素B3、维生素B5、维生素B6和维生素C等5种维生素。3)用不同浓度日本外担菌培养液处理5叶1心的烤烟幼苗,对其生长及碳氮代谢关键酶活性产生的影响不同。处理后第3天,1/50原液对烤烟幼苗根系活力促进作用最显著,原液处理后能显著提高叶片的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量;处理后第7天,各处理的烤烟幼苗硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、可溶性淀粉合成酶（SSS）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖转化酶（INV）等5种酶活性达到峰值,且均显著高于对照;处理后第11天,1/100原液处理后的烤烟幼苗叶长、叶宽、叶面积和株高均显著高于对照。综合日本外担菌培养液对烤烟幼苗生长及各个生理指标的影响,1/100原液效果最佳,1/50原液效果次之。4)本研究用浓度为1/100原液的日本外担菌培养液处理后0 d、3 d和11d的烤烟幼苗进行转录组测序。处理后3 d,对照和1/100原液处理相比差异基因数目最多,差异基因主要参与代谢过程、细胞过程、组织过程、细胞和细胞成分组成等生物学过程,主要富集通路有代谢途径、次生代谢产物生物合成、植物激素信号转导和碳代谢等。处理后3 d,从植物激素信号转导途径中注释到生长素流入载体（AUX1）、生长素运输抑制剂响应蛋白1（TIR1）、茉莉酸信号通路的抑制蛋白（JAZ）、水杨酸调节蛋白（NPR1）和转录因子（TGA）等基因显著上调,茉莉酸-氨基酸合酶（JAR1）、茉莉酸信号转导受体（COI1）和茉莉酸转录因子（MYC2）等显著下调,生长素诱导蛋白（AUX/IAA）,生长素反应因子（ARF）,前者上调后者下调,JAR1、COI1以及MYC2等促进茉莉酸（JA）合成的基因均表现为显著下调,JAZ表现为显著上调,整体对茉莉酸（JA）合成为负调控,水杨酸（SA）合成途径中NPR1和TGA基因均显著上调,有明显促进作用;碳代谢通路中编码参与卡尔文循环的磷酸核酮糖激酶（PRK）、核酮糖-二磷酸羧化酶（Rubisco）、甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）和磷酸丙糖异构酶（TPI）等大多数酶基因显著上调表达。5)不同浓度日本外担菌培养液对烤烟打顶后上部3片叶的生长及抗氧化代谢影响不同:原液对烤烟上部叶可溶性蛋白、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性有一定调控作用,烤烟第1、2、3片叶可溶性蛋白含量较对照分别提高0.24U·g-1、0.04 U·g-1、0.02 U·g-1,第1片叶MDA含量较对照显著降低39.80%,第3片叶的POD活性较对照显著增加50.32%,原液还能促进第1片叶开片,开片度较对照增加0.07。1/10原液对烤烟上部叶MDA含量、过氧化氢酶（CAT）活性影响较大,烤烟第2片叶MDA含量较对照显著降低28.25%,烤烟第2、3片叶CAT活性较对照分别增加18.53%、48.56%;同时,1/10原液能明显促进第2片叶的生长,叶长、叶宽和叶面积较对照显著增加10.30 cm、3.70 cm和303.55 cm2。1/50原液对烤烟上部叶过氧化氢（H2O2）含量、MDA含量、超氧化物歧化酶（SOD）、POD和CAT活性影响不同,烤烟第1、2、3片叶H2O2含量较对照分别降低462.38 mmol·gprot-1、206.73 mmol·gprot-1、845.42mmol·gprot-1;烤烟第2、3片叶SOD活性较对照分别增加103.65%、96.95%,POD活性较对照分别增加82.33%、63.62%;烤烟第3片叶的CAT活性较对照分别增加29.25%、MDA含量较对照显著降低39.16%;促进烤烟上部第1片叶开片,其开片度较对照显著增加0.1,第3叶叶宽较CK显著增加4.62 cm。综合日本外担菌培养液对烤烟上部叶生长及抗氧化代谢酶活性的影响,1/50原液效果最佳,1/10原液效果次之。