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烟草病害是烟草生产的主要制约因素,严重影响了烟叶的产量和品质,给烟草行业带来巨大的损失,其中烟草花叶病是我国烤烟生产中最主要的病害之一。因此,深度挖掘烟草抗病机理和寻找高效绿色的防治措施成为研究的重点,而植物内源性诱导抗性物质以其微量高效、安全无残留和抗病性持久的优势受到关注,在烟草病害防治中有巨大的潜力。壬二酸(azelaic acid,AzA)是广泛存在于植物体内的内源性物质。已有研究证明,AzA可以作为信号物质诱导拟南芥产生系统获得性免疫,提高拟南芥对病原菌的系统抗病性。关于AzA诱导拟南芥的抗病机理主要有两种观点,一种是AzA促进了水杨酸(salicylic acid,SA)的合成,通过SA诱导通路诱导系统获得性免疫(systemic acquired resistance,SAR);另一种是AzA促进了糖酵解的中间代谢产物3-磷酸甘油醛(glycerol 3-phosphat,G3P)的积累进而诱导SAR。然而AzA是否可以诱导烟草的抗病性及其作用机理尚不清楚。因此,为明确AzA诱导烟草抗病作用机制和田间应用方法,本研究以烟草为实验材料,通过不同浓度的AzA对烟草进行喷施,对喷施后烟草抗病相关基因的表达水平和生理生化指标进行检测,同时在大田探索AzA对烟草的作用,初步阐明AzA诱导烟草的抗病机理及AzA在烟草生产中的应用方法。有关壬二酸诱导烟草抗病性机理初步探索的研究结果如下:首先,我们对AzA的作用浓度进行了摸索,并检测了抗性相关基因的表达。在实验室内采用0.5 mM和1 mM的AzA对烟草K326进行喷施,对抗病相关基因和抗氧化相关基因的表达量进行检测。结果表明,0.5 mM AzA喷施显著提高了烟草叶片的抗病相关基因PR1/NrCN/PAL/NPR1/AZI1和抗氧化相关基因SOD/APX的表达量,不同的基因的最佳响应时间有所不同。PAL/NPR1/PR1是SA诱导SAR通路上的关键基因,AzA的喷施提高了这些基因的表达量。因此,我们推测在烟草中,AzA可能是通过激活SA信号通路来诱导烟草产生SAR反应;而SOD/APX表达量的提高表明AzA可能是通过提高烟草内抗氧化酶活性清除累积的活性氧(reaction oxygen species,ROS),从而提高烟草的抗病性。AZI1是壬二酸诱导的脂质转运蛋白,具有转运AzA的作用。AzA的喷施提高了AZI1的表达量,表明AzA的喷施加速了烟草体内的AzA转运;GCN2是真核翻译起始因子eIF2α激酶,可以通过使eIF2α发生磷酸化下调蛋白质的合成,进而对各种生物或非生物胁迫做出应答。AzA的喷施提高了GCN2的表达量,我们推测AzA可能通过激活GCN2进而激活烟草的抗病相关基因的表达;NrCN是烟草抗TMV的标志抗性基因,AzA的喷施提高了NrCN的表达量,说明AzA的喷施可以提高烟草对TMV的抗性。其次,我们对不同浓度的AzA喷施后烟草的丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(Pro)和烟草的根长、根鲜重和根冠比进行了测定。结果表明,AzA的喷施能够提高烟草叶片内的MDA含量和Pro含量,Pro对于维持细胞的渗透平衡有重要作用,说明AzA可能通过增加细胞的渗透物质提高烟草抗性;MDA含量可以衡量细胞膜脂质过氧化程度,AzA喷施提高了烟草叶片中的MDA含量,表明AzA可能通过提高烟草细胞膜脂质过氧化程度,抑制病原菌的进一步侵染,从而提高烟草的抗性。AzA的喷施促进了烟草根系的生长,推测根系的生长可以使烟草从土壤吸取充足的营养物质,对烟草的生长具有重要作用。对于AzA在烟草田间防治TMV的应用探索的研究结果如下所示:首先,我们对壬二酸在田间喷施浓度和喷施时间点进行了探究。在2018年,我们在移栽前2 d对烟草NC55进行了1 mM和2 mM的AzA喷施处理,在移栽后30 d和60 d对烟草TMV的发病情况、农艺性状、抗氧化酶活和抗氧化基因的表达情况进行了统计测定。结果显示,2 mM AzA喷施处理后,NC55的SOD/POD/CAT酶活及SOD/POD/CAT的表达量显著提高,并且对TMV有显著的防治效果,说明2 mM AzA是NC55田间防治TMV的最适施用浓度。同时,我们发现2 mM AzA喷施处理的烟草株高和最大叶宽显著高于对照处理,研究表明GA可以促进烟草株高和叶宽的增加,而GCN2的缺失会下调GA的代谢通路中相关基因的表达,我们推测AzA的喷施上调了烟草体内的GCN2的表达量,从而激活了GA的代谢通路促进了烟株的生长发育。其次,为了探索AzA在其它烟草品种中的应用,在2019年对NC196、LY1306和云烟87三个烟草品种进行了1 mM和2 mM AzA的喷施处理,并在移栽后30 d,45 d和60 d对田间TMV的发病情况和农艺性状进行统计。结果显示,1 mM的AzA喷施处理后,LY1306的TMV发病率较对照处理显著降低,表明1 mM AzA防治效果较好;2 mM AzA喷施处理后,NC196和云烟87的TMV的发病率显著降低,表明2mM AzA在NC196和云烟87中防治效果较好。同时,我们发现AzA的喷施显著提高了烟株的株高,表明AzA对烟草的生长发育可能存在着促进作用。综上,通过本实验的研究,我们初步得出AzA诱导烟草抗病作用机理可能与SA诱导SAR通路有着密切的联系,但作用机理仍需进一步的研究验证阐明。同时我们发现AzA在烟草田间喷施能有效提高烟草对TMV的防治效果,说明AzA在烟草生产上对病害防治有着广泛的应用潜能。我们的研究结果为进一步阐明AzA诱导烟草抗病的作用机理及其在烟草生产上的应用奠定了基础。