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苯丙烯菌酮(IBC)是一种植物源杀菌剂,来源于豆科植物补骨脂种子提取物。本文考察了苯丙烯菌酮诱导烟草抗烟草花叶病毒病(TMV)的效果,在生理生化及转录组水平探究其诱抗机理。主要研究结果如下:通过半叶法和室内盆栽试验测定苯丙烯菌酮的诱抗效果,研究发现苯丙烯菌酮在200、40、8、1.6、0.32 mg/L浓度下,对TMV钝化抑制率分别为19.57%、53.85%、22.41%、20.55%、8.43%;增殖抑制率分别为12.24%、34.44%、26.47%、5.73%、7.46%。对普通烟草的防治效果分别为42.85%,75%,60.71%,53.58%,46.42%。实验结果表明,当苯丙烯菌酮浓度为40 mg/L时,诱导烟草抗TMV的效果最好。对TMV的钝化抑制率和增殖抑制率分别为53.85%和34.44%,对烟草花叶病毒病的防效为75%。通过生理生化方法测定苯丙烯菌酮对6~8叶期烟草体内防御酶系的影响。研究发现,苯丙烯菌酮处理后使植物体内SOD、POD、PPO、PAL四种防御酶活性显著提高。用浓度为40 mg/L的苯丙烯菌酮处理6~8叶期烟草,连续施药3次,每次间隔5天。第3次施药后24小时接种TMV,叶片内SOD、PPO、PAL活性均在7 d达到峰值,分别比接种对照提高50.81%、175.14%、23.44%;POD活性在1 d达到峰值,比接种对照提高29.95%。通过转录组测序分析苯丙烯菌酮处理对TMV侵染的烟草转录组的影响,探究其诱导抗病性的分子作用机制。用40 mg/L苯丙烯菌酮处理6~8叶期烟草3次,在接种TMV的24小时后,对CK+TMV与IBC组和CK与CK+TMV组的组间差异表达基因(DEGs)进行分析。使用DESeq2软件,按照|log2FC|>=1&P-adjust<0.05进行差异基因的筛选,得到CK与CK+TMV组的差异基因共2661个,上调基因1648个,下调基因1013个。CK+TMV与IBC组的差异基因共637个,上调基因348个,下调基因289个。对差异基因分别进行COG、GO和KEGG功能注释分析。CK+TMV与IBC组在COG功能注释得到297个DEGs,在生命过程中主要执行转录,信号转导,翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣,氨基酸转运和代谢,糖类转运和代谢等功能。在GO功能注释中得到637个DEGs富集在分子功能、细胞组分和生物过程中,涉及新陈代谢、细胞组成、刺激反应、转录调节、生物调节等诸多生命过程。在KEGG注释中DEGs主要富集在代谢、遗传信息处理、环境信息处理、细胞过程和生物体系统等5个代谢通路分支。对差异基因分别进行GO和KEGG功能富集分析。按照P-adjust<0.05的标准,得到491个DEGs富集到87个GO term中,前20的GO term中的DEGs显著富集于谷氨酰胺族氨基酸代谢过程10个,DNA结合转录因子活性38个,转录调控活性39个,蛋白激酶活性52个,液泡12个,激酶活性66个,磷酸转移酶活性和乙醇基作为受体55个等。得到105个DEGs富集到12个KEGG pathway中,DEGs显著富集到植物激素信号转导23个,苯丙氨酸代谢9个,黄酮类生物合成8个,植物MAPK信号路径14个,苯丙烷生物合成11个等,上述通路均与植物抗病性有关。对MAPK信号路径和植物激素信号转导中的差异表达基因进行分析。在MAPK信号通路中,CK+TMV与IBC组中FLS2的表达量显著上调,FC值为5.616。FLS2的表达量增加可以促进后续的磷酸化反应,放大级联信号,使病程相关蛋白PR-1的4个基因PR-1B、PR-1B样、PR-1C和PR-1C样表达量均显著上调,其FC值分别为18.209、9.809、15.199和13.929。PR-1基因是水杨酸(SA)信号通路的下游基因,其表达量的显著上调是烟草获得系统抗性的标志。另外,在植物激素信号转导路径中,苯丙烯菌酮-TMV-烟草三者互作还引起了多种激素信号转导途径中相关基因表达量的明显变化。GID1的3个基因表达量明显上调,FC值分别为3.719、3.479、2.030,启动了植物对赤霉素(GA)信号的应答反应。Sn RK2表达水平显著提高,FC值为5.731,促进了下游转录因子ABF的磷酸化,激活了脱落酸(ABA)信号应答反应,脱落酸受体PYL表达量的下调可能是路径中的反馈调节作用引起的,整体调控气孔关闭,增强烟草抵抗病毒侵染的能力。乙烯(ET)信号应答转录因子ERF1/2在CK+TMV与IBC组和CK与CK+TMV组中表达量均显著上调,FC值为7.998和4.262。说明病毒侵染和苯丙烯菌酮-TMV-烟草三者互作均可以引发ET信号的应答反应,路径中乙烯受体ETR的2个基因和相关蛋白EBF1/2的表达量上调,FC值分别为4.683、3.273和2.335。说明三者互作在增强ET信号通路应答的同时有一定的反馈调节作用。茉莉酸酰胺合成酶JAR1的FC值为3.067,其表达量显著上调,促进了JA-Ile的合成,导致JAZ的降解,同时JAZ的2个基因表达量显著下调,FC值为0.463和0.465。作为茉莉酸(JA)信号中重要的负调控因子,JAZ降解和表达量下调会使其下游应答转录因子MYC2释放,从而激活JA应答反应。可见,苯丙烯菌酮-TMV-烟草三者互作激活了SA和JA/ET等信号网络系统的协同免疫应答,从而提高烟草对TMV的抗病性。通过以上苯丙烯菌酮诱导烟草抗TMV活性及其作用机制研究为苯丙烯菌酮在农业生产中的应用提供理论依据。