油菜菌核病是我国和世界油菜主产区的一种重要真菌病害,它是由核盘菌侵染造成的。该病严重年份病株率可达50-80%,但是当前生产上主栽的油菜品种抗性普遍较差。由于对油菜和菌核病菌互作机理缺乏了解,油菜抗菌核病研究进展缓慢。 本博士论文选用与油菜同为十字花科的模式植物拟南芥作为材料,通过建立核盘菌在拟南芥上侵染体系,研究拟南芥和核盘菌互作的生理生化和分子机制。通过遗传转化拟南芥,检测木霉几丁质酶在防治核盘菌侵染上的效果。以上研究将为进一步防治广谱的植物病原菌核盘菌提供技术途径及抗性材料。 白叶枯病是水稻上的重要病害。水稻白叶枯菌不能侵染双子叶的拟南芥,因此拟南芥中存在非寄主抗性,通过功能的缺失,筛选白叶枯菌敏感的突变体,对研究拟南芥中对水稻白叶枯菌非寄主抗性有重要的意义。 主要研究结果如下: 1 建立了新的核盘菌对拟南芥的侵染体系 观察了核盘菌在小麦培养基、小米培养基和稻壳培养基等3种培养基上的生长情况。结果表明培养7d后小米粒上均匀覆盖白色菌丝体,并且很少出现黑色菌核,通过在三种不同生态型拟南芥上接种试验,均表现为感病。建立了核盘菌在拟南芥上的侵染体系:核盘菌在PSA上,25℃、黑暗培养48—72h活化,然后将活化的菌丝小块接种到小米培养基中,培养7d(每天摇动1次)后,将小米粒均匀接种到40d左右的拟南芥种植基质表层。饱和湿度下生长24h、正常条件下生长48h后,病菌可以侵染并致死拟南芥植株。 2 核盘菌侵染拟南芥的细胞学特征及致病机理 通过侵染初期的细胞学观察,发现病菌主要以菌丝形态在拟南芥叶片表面伸展蔓延,同时在少量的菌丝顶端或者侧面形成一些球状或者垫状的结构,其功能有待进一步研究。接种后24h出现黄褐色湿腐症状,72h后植株全部软腐而死。通过对核盘菌外泌的水解酶的测定,纤维素酶是该菌分泌的最主要的一种酶,合适的酸性pH有利于病菌分泌纤维素酶。草酸作为该菌的另一个致病因子,主要通过酸性的氢离子快速诱导叶片坏死斑,其诱导的机制可能与其它的无机酸有所不同。 3 明确了核盘菌侵染后拟南芥的防卫机制 核盘菌侵染拟南芥后24h,植株诱导产生了致病相关蛋白几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶。病菌侵染8h后,开始诱导防卫基因PDF1.2的表达,12h后PDF1.2表达量增加10倍左右,24h后表达量提高20倍左右,但是却不能诱导PR1基因的表达,表明核盘菌侵染可能激发茉莉酸/乙烯依赖的防卫反应途径,这与该菌腐