番茄灰霉病是一种普遍发生的危害较重的真菌病害,在世界各番茄产区均有发生。目前我国番茄灰霉病的防治以化学防治为主,然而连续施用化学药剂使病菌产生抗药性,且造成农药污染破坏环境。因此迫切需要研究出防治效果好,对环境无污染且符合有机农业标准的生物防治方法。钙作为植物中功能最丰富的营养元素能够积极参与到植物的免疫反应中,在测定外源钙离子浓度和内源钙库对番茄抗灰霉病影响的基础上,深入分析拟南芥中质膜钙泵ACAs和气孔对生长发育和植物免疫的作用,可为制定新的植物病害防治策略提供理论依据。本研究具体包括以下几个方面:(1)通过水培番茄植株的方法,设计五个梯度的外施钙离子浓度,并在是否接种灰葡萄孢菌的两种条件下开展实验。发现外源施加7.50 mM Ca2+能够有效的降低活性氧ROS的生成并增强番茄的抗病性。接着测定叶片中钙(Ca2+)、水杨酸(SA)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)以及钙调素(CaM)的含量,发现Ca2+通过激活PAL从而诱导SA的生物合成。过高的Ca2+则会抑制PAL的激活,进而抑制SA的合成。在7.50mMCa2+的营养溶液中生长的番茄接种灰葡萄孢菌后,Ca2+激活CaM呈现规律波动,且Ca2+-CaM和SA含量之间为负相关的关系。(2)通过在叶片表面喷施胞内钙螯合剂BAPTA-AM和胞外钙螯合剂EGTA研究胞质钙库与番茄灰霉病之间的关系。结果显示没有外源钙离子条件下的番茄接种灰葡萄孢菌的12h内,胞质钙库释放的Ca2+是病原菌诱导产生钙震荡的重要来源。说明在植物免疫反应中,钙信号不仅依赖外源钙离子的施加,还依赖胞质钙库的释放,两者在一定程度上是相辅相成的。(3)测定上述儿种处理条件下番茄叶片钙泵基因LCA1的表达量,发现基因表达量越高,番茄抗灰霉病能力反而降低,说明钙泵和植物免疫有一定的相关性。利用模式植物拟南芥,分析4个质膜钙泵ACA8,ACA10,ACA12和ACA13在植物生长和免疫上的功能。结果显示ACA10和ACA8的作用比ACA12和ACA13大,ACA12和ACA13的功能在ACA10和ACA8功能缺失的情况下突显。(4)利用pGC1::BON1/bon1-1转基因株系和pGC1::SNC1转基因株系让BON1和SNC1基因分别特定表达在不同背景拟南芥叶片的保卫细胞中,测定转基因株系在ABA和病原菌诱导下的气孔运动及其抗病能力,结果表明BON1基因是调节气孔运动的正调控因子,是植物免疫反应的负调控因子;SNC1基因是调节气孔运动的负调控因子,是植物免疫反应的正调控因子。明确气孔运动和植物抗病能力之间存在着密切的关系。