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生物寡聚糖作为一种植物激发子在替代化学农药的大规模使用中发挥着重要作用,因其制备原料丰富,环境无公害等特点越来越受到人们的关注。琥珀酰聚糖是由农杆菌和根瘤菌分泌的胞外多糖,经过解聚酶的酶解得到一种由七个葡萄糖和一个半乳糖组成的均一寡聚糖,葡半乳八糖(Riclinoctaose,RiOc)。本论文主要研究了RiOc作为一种新型的植物诱导剂,在诱导提高植物抗病性方面的应用,同时探究了其诱导机制及应用前景。主要研究结果如下:1.筛选和确定RiOc诱导抗性的作物种类。以RiOc为激发子,测定了其对30种主要粮食和经济作物防御响应的激活能力,结果发现植物对RiOc的响应存在种属特异性。其中,RiOc对茄科、禾本科和豆科植物的防御响应具有良好的诱导作用,而其对十字花科的作用不明显。并且RiOc作用于植物具有剂量依赖性,其中短期处理(10 min)后,低浓度(50 mg/L)RiOc有15种植物叶片中过氧化氢的含量与对照组相比显著上升,高浓度(500 mg/L)RiOc有16种植物显著上升;长期处理(30 min)后,低浓度RiOc有9种植物显著上升,高浓度RiOc有14种植物显著上升。采用贴片法对部分植物实际抗病效果进行了验证发现,RiOc能够增强马铃薯对致病疫霉,小麦对禾谷镰刀菌侵染的抗性。2.研究了RiOc诱导马铃薯抗性的信号传导途径。晚疫病导致了马铃薯产量下降,并且马铃薯作为全球第四大经济作物,因此选择马铃薯作为研究对象探究其抗病机理。结果发现RiOc呈剂量依赖性诱导马铃薯叶片中活性氧和活性氮含量的上升,当RiOc浓度达到200μg/m L和500μg/m L时,H2O2和NO含量分别达到峰值,并保持稳定。转录组分析表明RiOc可能通过模式识别受体LYK3激活马铃薯细胞内水杨酸介导的防御响应,同时强化了叶片细胞的光合作用能力。代谢组分析表明,RiOc诱导初期(24h)强化了细胞初级代谢能力,诱导后期(72 h),细胞次级代谢得到加强。并且RiOc处理后,胞内多种抗性相关酶活力增强。3.发现了马铃薯细胞表面识别RiOc的模式识别受体LYK3。荧光显微成像表明,RiOc能够附着在马铃薯原生质体表面。利用分子对接技术分析表明,RiOc与LYK3的结合能力优于其它26种可能的模式识别受体,RiOc所有单糖单元均参与了LYK3的结合,其中非还原端含有丙酮酰基的葡萄糖和还原端的半乳糖显示出更多的结合位点。利用毕赤酵母异源表达了马铃薯中LYK3胞外区域,该片段大小为659 bp。等温滴定量热技术(ITC)结合实验表明,RiOc与LYK3具有较强的结合能力,其中ΔH为-32.9 k J/mol。其显著变化印证了分子对接分析中,氢键在其结合中发挥着重要作用。4.发现了RiOc能够平衡马铃薯根系的防御和生长。在马铃薯组培苗培养基中添加RiOc(浓度为50 mg/L和200 mg/L),对第二周到第五周马铃薯根系生长发育和代谢转录进行监测。结果显示,RiOc诱导了马铃薯根组织中抗性相关蛋白活力的提高、MPK3/6及其下游水杨酸介导的防御响应相关基因转录的上调,同时也诱导了生长素信号途径相关基因及转录因子转录的上调,且作用呈剂量和时间依赖性。代谢组分析表明,RiOc诱导后胞内乙酸等代谢副产物含量下降,根组织对资源分配更加合理,对胁迫耐受性增强。并且RiOc处理后,马铃薯组培苗不定根数量和鲜重显著增加,显示出对根系生长良好的促进作用。5.开展了RiOc诱导马铃薯抗病效果的田间试验。通过田间对马铃薯叶面定期喷洒RiOc,记录其生长变化情况。结果发现,喷洒RiOc后马铃薯的株高和茎粗最高可增加10.59%和9.75%,并且RiOc提高了马铃薯的平均叶片数和平均叶表面积。对叶片病斑的统计发现,RiOc能够显著提高马铃薯对病原菌的抵抗能力,并且随着RiOc浓度的提高,马铃薯的抗病性也随着提高,抑制效率最高达到64.71%。对马铃薯种薯的质量分布和产量统计发现,RiOc影响马铃薯种薯的质量分布,RiOc处理后种薯的重量大于4g的数量明显比对照组高,最高可多出21.12%。并且RiOc处理后能明显提高马铃薯种薯的产量,最高可提高12.16%。结论:葡半乳八糖(RiOc)能够诱导马铃薯等多种作物产生抗性。在马铃薯中RiOc通过对马铃薯细胞表面模式识别受体LYK3的感知,增强水杨酸等信号途径来实现的。RiOc还能够促进马铃薯根系的生长发育。大田实验结果显示RiOc显著提高了马铃薯的抗病效果。