和厚朴酚与贝莱斯芽孢杆菌对烟草花叶病毒病的防治研究

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烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)寄主范围广,在世界范围内广泛发生是引起茄科作物及其它科蔬菜的产量和品质下降的毁灭性病原之一。根际促生微生物(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)与植物天然产物是植物病害绿色防控的潜在来源。本研究通过筛选、鉴定具有根际应用防治TMV前景的PGPR,分离、鉴定叶面喷施具有防治TMV潜力的的植物天然产物;探究PGPR与植物天然产物单独与联合应用的作用特点与作用机理,为TMV的绿色防控提供依据,为植物病毒病的绿色防控提供参考,得到的结果如下:1、为提升用于防治TMV的PGPR的根际应用价值,利用平板对峙法筛选出对烟草根际主要病害烟草黑胫病的病原菌烟草疫霉菌(Phytophthora nicotianae)拮抗效果较好的菌株Ba168。使用Ba168与实验室前期筛选得到的5株PGPR(Bacillus licheniformis DL,Bacillus subtilis BS,Brevibacillus laterosporus Y-1,Bacillus methylotrophicus LW-6,Bacillus pumilus BP-3)进行烟草黑胫病的大田防效实验,发现Ba168连续两年对烟草黑胫病的防效较好,为79.45%、77.42%。进一步研究不同PGPR根际施用对烟草活体抗性水平的影响,使用烟草疫霉菌菌饼分别叶面接种不同PGPR根际施用3d后的本氏烟(Nicotiana benthamiana),发现Ba168处理组叶面病斑面积相对减少83.10%。心叶烟(Nicotiana glutinosa)半叶枯斑法检测不同PGPR对TMV的离体叶片防效,发现Y-1与Ba168对烟草花叶病毒的抑制率比1mg/m L的8%宁南霉素分别高出27.59%与46.15%,且Y-1(1.12mm~2)与Ba168(1.25 mm~2)相对宁南霉素处理组(1.83 mm~2)的枯斑面积显著下降。进一步探究发现Y-1与Ba168的48h发酵液滤液均可导致少部分TMV粒子发生降解。通过氯化硝基四氮唑蓝(NBT)和二氨基联苯胺(DAB)与台盼蓝染色实验发现Ba168发酵液滤液可诱导本氏烟的活性氧爆发与HR反应发生。最后,经生理生化与分子生物学方法鉴定Ba168为Bacillus velezensis。2、为得到有烟草叶面喷施防治TMV潜力的植物天然产物。使用碱提酸沉法,结合核磁共振波普与质液相联用质谱从厚朴(Mangnolia officinalis)茎皮的醇提物中分离鉴定到和厚朴酚(Honokiol)、厚朴酚(Magnolol)与蛇床子素(Osthole)。半叶枯斑法实验发现和厚朴酚的TMV抑制效果较好,比1mg/m L的8%宁南霉素水剂高出5.56%。实时定量反转录PCR(Q-RT-PCR)检测3种厚朴提取物对植物水杨酸(Salicylic acid,SA)途径响应基因(病程相关蛋白(Pathogenesis-related protein 1a,PR1a),苯丙氨酸氨裂解酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL))与茉莉酸(Jasmonic acid,JA)途径响应基因(植物防卫反应基因(Plant defensin gene 1.2,PDF1.2)的表达水平),发现和厚朴酚处理可诱导PR1a、PAL和PDF1.2基因的显著上调表达,上调水平高于厚朴酚与蛇床子素处理。通过透射电镜观察不同浓度和厚朴酚对TMV粒子的直接作用,发现和厚朴酚可导致TMV粒子发生聚集与降解,随着和厚朴酚浓度由0.5mg/m L升高至1mg/m L,3mg/m L,TMV粒子的聚集与降解程度加剧,表明和厚朴酚对TMV的直接抑制作用具有浓度依赖性。3、为揭示和厚朴酚、Ba168单独与联合处理对TMV的防治效果、作用特点与可能的作用机理。实验分析3种处理方式对防效、农艺性状、感病症状、TMV外壳蛋白(Coat protein,CP)与TMV RNA积累量、TMV接种前后抗病基因的表达情况的影响。3 种处理对本氏烟株高无明显影响,Ba168处理显著提升了本氏烟茎粗。和厚朴酚处理显著降低本氏烟叶面积,Ba168处理可显著提升本氏烟叶面积,联合处理组植株叶面积高于对照但差异不显著。3种处理均可显著降低本氏烟病情指数,联合处理组相对于单独处理可进一步降低本氏烟病情指数。通过对感病症状的统计分析发现,发现Ba168处理组本氏烟的感TMV症状为中下部叶片萎蔫,零星花叶,和厚朴酚处理组感TMV症状为整株中下部叶面出现花叶,零星萎蔫,联合处理可进一步减轻感病症状。ELISA实验结果显示,Ba168处理后本氏烟与普通烟K326后的TMV CP积累量显著高于和厚朴酚处理组,两者联合应用TMV CP积累水平低于和厚朴酚处理组,接种TMV 5d后K326体内TMV CP的积累量约是本氏烟的1.5倍。Q-RT-PCR检测TMV RNA在感病烟株内的积累量,结果显示Ba168处理组、和厚朴酚处理组与联合处理组的TMV RNA积累水平下调幅度均超过40倍,联合处理组TMV RNA积累水平低于单独应用组。Q-RT-PCR检测3处理组在TMV接种前7d内(第1d,3d,5d,7d)和TMV接种后的第1d、7d和21d对SA抗病途径响应基因(PR-1a、PR1b、PR5和PAL),JA抗病途径响应基因(PDF1.2,毒素不敏感基因(Coronatine insensitive 1,COI1))以及在调节、平衡SA和JA传导途径起关键作用的病程相关非表达子基因(Non-expressor of pathogenesis related 1,NPR1)的表达情况的影响,结果表明和厚朴酚处理组与联合处理组SA途径响应基因的表达量显著上调,在第3d达到高峰;Ba168处理组上调不显著,在第5d或第7d达到高峰。Ba168处理组JA途径响应基因显著上调且高于和厚朴酚与联合处理组,分别在第3d与第5d达到高峰。各处理组NPR1基因在第5d显著上调,达到高峰。接种TMV后的第1d,7d与21d,Ba168处理组与联合处理组SA途径响应基因表达量在第1d与第7d表达趋势与TMV接种前第3d的基因表达趋势相似但倍数普遍增加超过1.5倍。JA途径响应基因表达情况与TMV接种前表达高峰时的基因表达趋势相反。NPR1基因在接种TMV后1d的表达量相对接种前的高峰上调超过10 倍。TMV接种21d后,除Ba168处理PDF1.2基因表达水平上调,其余各处理组的抗病途径响应基因表达量基本恢复正常水平
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