人参(Panax ginseng C.A.Mey)属五加科人参属多年生药用植物,以根入药,具大补元气、复脉固脱、补脾益肺、生津养血、安神益智等功效。中国东北地区是人参道地产区,近年来随着农业产业结构调整,农田人参栽培面积不断扩大,人参细菌性软腐菌(Erwinia carotovora subsp.carotovora(Jones)Bergey)引起的人参细菌性软腐病发生危害日趋严重,极大影响了人参的产量和品质,已经成为人参产业健康发展的限制因素。迄今国内外对该病害寄主与病原互作机制缺乏系统研究。本论文根据植物病理学原理,采用生理生化技术,探讨了人参细菌性软腐病菌对人参三萜皂苷类物质的趋化性响应及其致病机制,以便对人参细菌性软腐病的科学防控提供理论依据。1.人参细菌性软腐菌对人参皂苷类物质具有趋化性响应。趋化性是一些土传病原菌致病第一步,是病原菌与寄主相互识别的最初表现。采用毛细管法探究了人参细菌性软腐病菌对人参皂苷类物质的趋化性反应,并筛选出最佳趋化条件。研究发现,人参细菌性软腐菌对人参总皂苷、人参二醇型苷元和原人参二醇型苷元的最佳趋化浓度均为浓度5 mg/L,单体人参皂苷Rd和Re的最佳趋化浓度为0.5 mg/L;人参细菌性软腐菌对人参二醇型苷元、原人参二醇型苷元和Re的最佳趋化p H是7,人参总皂苷和Rd的最佳趋化p H是8;细菌性软腐菌对这5类趋化物质最佳趋化温度和趋化时间分别为30℃和60 min。人参皂苷类物质能够诱导人参细菌性软腐菌产生趋化性响应。同样的方法分析了人参细菌性软腐菌对人参根系分泌物也具有趋化性响应。该细菌对p H是7、浓度为0.0125 mg·L-1的水层人参根系分泌物在25℃下培养60 min时达到最大趋化值,趋化率为2.2519;对p H是7、浓度为0.125 mg·L-1的正丁醇层和石油醚层人参根系分泌物分别在25℃和30℃下分别培养60 min和75 min时达到最大趋化值,趋化率分别为2.40、2.163。获得了人参细菌性软腐菌E.carotovora subsp.carotovora在基因组水平上参与完整趋化过程中的一系列蛋白和趋化通路,并对该菌的趋化蛋白结构域进行预测。由此可知,人参根系分泌物的积累能吸引人参细菌性软腐病菌在人参根系周围聚集滋生,大大增加了该病菌成功接触侵染人参的几率。2.人参细菌性软腐病菌侵染人参根致病过程观察。对收集到的人参细菌性软腐病菌菌株开展致病性测试,不同菌株致病性有一定差异,致病性强弱菌株排序依次是,SN-1>SN-3>JG-2>JG-1>JN-1>SN-2。显微观察发现细菌软腐病菌在人参根表皮细胞伤口处侵入,向四周呈辐射状侵染。随着病程推进,软腐病菌从人参周皮开始依次扩展到人参韧皮部、形成层及木质部增殖,病变部位褐色加深,进而导致人参根组织逐渐出现典型软腐症状。3.人参皂苷类物质对人参细菌性软腐病菌产生的细胞壁降解酶的影响活体健康人参接种人参细菌性软腐病菌,并用人参皂苷类物质处理接种处,利用DNS法对该菌所产生的细胞壁降解酶的活性进行了测定。结果显示细胞壁降解酶在人参细菌性软腐病菌侵染时均能产生,在侵染24h内,人参皂苷元能促进病菌多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶;而在侵染后期36h时,人参皂苷能促进纤维素酶。在整个侵染期间,人参皂苷和人参皂苷元均能促进多聚半乳糖醛酸反式消除酶、果胶甲基反式消除酶的酶活性,人参皂苷和人参皂苷元对人参细菌性软腐菌侵染人参中产生的细胞壁降解酶具有不同的作用。4.人参皂苷类物质对人参细菌性软腐病防卫反应的生理生化机制影响人参细菌性软腐病菌侵染人参,人参皂苷在前12h降低了植株体内O2-含量,前24 h加速了体内·OH清除率,能延缓人参软腐菌侵染,而人参皂苷元提升了O2-含量,前24 h加速了·OH清除率,SOD酶活性显示,在病菌侵染前期,人参皂苷可以延缓病菌侵染,后期作用不明显。而人参皂苷元在前18 h期间加剧了病菌的侵染。人参皂苷能促进CAT酶活性升高,延缓病菌的侵染,而皂苷元对CAT酶活性影响不显著。人参皂苷和皂苷元在病菌侵染中均能提升POD活性,且皂苷元强于皂苷。病菌侵染后期,人参皂苷能明显减弱MDA含量,而人参皂苷元增长了MDA含量。人参皂苷能提升可溶性蛋白含量,而人参皂苷元却没有类似的作用。同时,随着病菌侵入时间进程推进,人参皂苷在病程后期降低了植株中游离Pro含量,减弱了对外界逆境的胁迫影响。而人参皂苷元加剧对病菌侵染的逆境胁迫。人参皂苷能快速提高植株体内GSH含量,而人参皂苷元却没有如此敏感。人参皂苷和人参皂苷元对不同抗氧化酶的活性差异是显著的,且在病程不同时期差异也是显著的。人参皂苷能减轻膜脂过氧化反应,延缓和减弱人参病菌侵入。而人参皂苷元能加剧人参膜脂过氧化反应,加剧了病菌的侵染。5.人参细菌性软腐病对人参三萜皂苷类物质应答的代谢组学分析。人参皂苷和人参皂苷元在人参细菌软腐病菌侵染过程中的持续刺激,通过代谢组学方法进行监测与全面分析显示,利用UHPLC-QTOF-MS检测正、负离子模式分别显示,人参皂苷处理组(s3组)中比无菌水处理组(s2)含量增加的有有机酸1种,酮类1种,1种糖苷类,4种脂类、核苷酸2种,氨基酸12种,有机酸2种,胺类2种,盐类1种。比无菌水处理组减少的有核苷类5种,有机酸6种,脂类1种,醇类1种。糖类1种,生物碱1种,核苷酸4种,氨基酸2种。在人参皂苷元处理组(s4组)中比无菌水处理组(s2)含量增加的有有机酸3种,1种多糖类,氨基酸3种。人参皂苷元处理组减少的物质种类有糖类1种,氨基酸1种,有机酸1种。人参细菌性软腐病菌侵染中,人参组织中的物质种类均有所增加,并对定性准确的差异物质含量进行比较,筛选出不同处理间差异显著的化合物。