枫香拟茎点霉B3对花生叶斑病和根腐病的防控作用及诱导抗性

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花生(Arachis hypogaea L.)是我国重要的油料作物,而花生病害是限制其产量的重要因素之一。由于可耕种面积减少,花生连作成为农业栽培中的普遍现象,且连作引起的病害更为严重,如花生叶斑病和根腐病。目前在植物病害管理策略中,微生物诱导植物抗性是绿色农业所提倡的有效策略。本课题组前期筛选获得一株广谱植物内生真菌枫香拟茎点霉(Phomopsis liquidambari,B3),证明根部接种内生真菌B3可以提高连作花生的结瘤和产量。然而,内生真菌B3-花生共生体系能否对植物病害起到一定的防控作用目前仍不清楚。因此,本研究拟从内生真菌缓解植物病害潜力的角度出发,探究B3定殖对花生病害的防控作用以及诱导抗性的相关机制。为建立花生病害的模型,我们从连作田花生病株中分离并鉴定出假定的病原菌,然后对病原菌进行致病性评价以及最适发病条件筛选。结果表明,花生植物病株上分离到六株真菌,其中两株为致病菌,分别是植物胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides,编号C)和尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum,编号F)。胶孢炭疽菌的最适发病条件为21日龄的花生幼苗叶片摩擦接种菌丝悬浮液,发病率(DI)和病情指数(PDI)分别达62.50%和29.38%;尖孢镰刀菌的最适发病条件为21日龄的花生幼苗灌根接种孢子悬浮液,DI和PDI分别达77.50%和36.88%。胶孢炭疽菌和尖孢镰刀菌两种病原真菌的致病力为构建花生病害模型创造了条件。首先,为了验证内生真菌B3对花生病害的防控效果,我们在自然条件下设置了连作土盆栽实验。实验设计分为六个处理:未接种(CK);仅接种胶孢炭疽菌(C);仅接种尖孢镰刀菌(F);预接种内生真菌(B3);预接种B3一周后挑战接种胶孢炭疽菌(B3+C);预接种B3一周后挑战接种尖孢镰刀菌(B3+F)。在苗期、花期、结荚期和成熟期统计花生病害的DI,PDI,花生的生长指标和产量。结果表明:预接种内生真菌B3对花生苗期根腐病和成熟期叶斑病的相对防治效果分别达56.67%和61.73%,同时促进了花生的株高、鲜重、干重、荚果数和产量。为了排除自然因素的干扰,我们实施了可控的温室试验。结果表明:预接种内生真菌B3抑制了病原菌的入侵;降低了病害的DI和PDI;增强了花生根部胼胝质沉积和细胞木质化程度;提高了花生叶部和根部组织中过氧化氢酶(CAT)活性,同时稳定了病原菌感染引起的高水平的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性;促进了植物抗毒素白藜芦醇苷、白藜芦醇、木犀草素、槲皮素的积累。这些结果表明预接种内生真菌B3通过诱导花生抗性抵御病原菌的入侵。为了进一步剖析预接种内生真菌B3与植物诱导抗性之间的潜在联系,我们选择苗期发病率较高的根腐病进行后续研究。实验结果表明,预接种内生真菌B3使植物形成诱导系统性抗性(ISR),促进了信号分子过氧化氢(H2O2)和水杨酸(SA)在花生根部组织中的积累,且二者在病害防控中发挥着协同作用。此外,预接种内生真菌B3和适宜浓度的SA上调了SA途径相关防御基因的转录水平,如抗病相关基因NPR1、几丁质酶基因CHI和芪合酶基因STS1。这些结果表明预接种内生真菌B3激活了花生植物的防御信号通路,诱导系统抗性以抵御病原菌的侵染。综上所述,本研究从内生真菌枫香拟茎点霉B3的预接种诱导植物生理、生化性质改变、增强防御相关机构和提高防御基因的表达等角度,评估了内生真菌的预接种对花生病害的防控效果,同时阐述了诱导抗性的潜在作用机理,试图为花生病害管理找出更加绿色有效的方法。
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