水稻抗瘟性的生化机制研究

来源 :华南热带农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wybyoung
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稻瘟病是由稻瘟菌[Magnaporthe grisea(Hebert)Barr(无性世代为Pyricularia grisea(Cooke)Sacc.)]引起的广泛发生于世界各稻区的重要水稻病害。稻瘟菌的生理小种众多,致病性快速演化,带单个抗性基因的水稻新品种往往推广若干年后就失去抗病能力。长期的实践表明,选育、种植抗稻瘟病品种是最经济有效的防病措施。研究、分析抗瘟性的生化机制,对于水稻抗瘟性的高效持久利用、新化学防治药物的开发、抗病基因的克隆和抗病品种的选育具有理论和实际指导意义。 本研究以水稻近等基因系C101(与稻瘟菌70-15小种为不亲和组合)和C039(与稻瘟菌70-15小种为亲和组合)为材料,研究了水稻苗期各种生理生化因子,包括过氧化物酶(POD)及其同工酶、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、抗坏血酸(ASA)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、脂氧合酶(LOX)、过氧化物酶(POD)同工酶、酯酶(EST)同工酶、可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛(MDA)等生化指标(活性和酶谱或含量)与抗瘟性关系。 生化测定结果表明,接种稻瘟菌后,C101和C039的上述各种生化因子绝大部分具有明显差异,且这种差异具有一定的规律,具体表现在:C101的POD、PPO、PAL活性高于C039,接种后无论是C101还是CO39,酶活性均表现为先上升后下降的变化趋势,而且C101的酶活性增加幅度显著大于CO39;C101和CO39的APX酶活性变化呈先上升后下降趋势,但C101活性增加比较早,活性增强持续时间也比较长;而CO39的APX活性增加较迟,在接种后期下降(48小时)比较剧烈;C101的ASA含量没有太大变化,与对照水平接近,而CO39的ASA含量呈先下降后上升的变化趋势;C101叶片中SOD、CAT活性在接种前期下降,接种后期上升,但C101的SOD、CAT活性下降幅度大于CO39,而CO39的SOD、CAT活性在接种前期上升,接种后期下降,CAT变化比较平缓;C101和CO39接种前LOX酶活性无明显差异,接种后二者的LOX酶活性都呈先上升后下降的趋势,C101的 LOX活性在接种初期门外8小时)就明显高于对照,且增加幅度大于CO39,分别在18小时和48小时出现2个峰值;C101和CO39的POD同工酶谱带数目没有发生变化,但C101与CO39的POD同工酶活性增强,谱带颜色加深,CI of在接种后3小时即开始出现谱带加深,而C039在接种后18小时才出现POD同工酶谱带加深,而且C101的POD同工酶活性比CO39明显强;CIOI和CO39的EST同工酶谱几乎没有任何差异;C101和CO39的可溶性蛋白含量变化规律均表现为先下降后升高的趋势,接种后48小时K 和72小时(CO39)达到最大值;C101叶片中可溶性糖含量高于CO39,抗瘟性与可溶性糖含量呈正相关;C101的MDA含量显著高于C039,C101在24小时、CO39在36小时达到MDA含量高峰。 根据上述研究结果,得出以下初步结论: 1.PAL活性高低是水稻抗稻瘟病的重要机制,PAL活性高低以及峰值到达的时间迟早对抗瘟性有密切的联系,PAL活性高、峰值到来得早有利于抗瘟性的发挥。 2.POD活性是水稻抗瘟性的重要机制之一,其活性与抗瘟性呈正相关。在病程初期POD的同工酶活性增强也有利于水稻对稻瘟病的抗性。 3.PPO是水稻抗瘟性的重要生化因子,其通过催化酚类物质转化为配类物质而发挥作用。 4.SOD和CAT活性的早期变化,是水稻抗瘟性的重要机制之一,抗瘟性与其活性呈负相关。 5.水稻抗瘟性与病程早期APX活性呈正相关,APX可能通过调节代谢底物ASA含量的含量发挥作用。APX活性高,ASA含量相应低,有利于抗瘟性的表达。 6.抗瘟性与病程早期的LOX活性呈正相关,LOX活性的增减是抗瘟性的重要指标,LOX可能是通过促进细胞膜系统的过氧化、导致过敏性反应而发挥作用的。 7.EST对水稻的抗瘟性没有明显的作用,不宜作为水稻抗瘟性鉴定的生理生化指标。 8.可溶性蛋白与水稻抗瘟性呈正相关关系。可溶性蛋白质含量上升速度快、上升时间早和上升幅度大,有利于抗瘟性的表达。 9.可溶性糖的含量在稻瘟病的病程早期与抗病性呈正相关关系,糖类物质含量高有利于水稻对稻瘟病抗性的表达,稻瘟病是一种低糖的病害。 10.在病程的早期,叶片中的 MDA含量与抗瘟性关系比较密切,MDA可能是水稻抗瘟性的生化机制之一。
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