Molecular mechanism of soybean in response to Fusarium solani:The causal agent of sudden death syndrome

摘要

镰刀菌（F.solani），猝死(SDS)是一个重要的大豆病害。大豆SDS是由半生物营养真菌F.solani引起的一种复杂的根腐病，是由病原菌在根中产生的毒素引起的叶焦病。作物轮作不是一种有效的管理策略，因为病原体可能在土壤中长时间存活，或可能感染或维持在除大豆以外的杂草或作物上。在大豆(Glycine max(L.)Merr)田经常发现病原菌。本研究比较了两个大豆品种的抗病反应，水杨酸在病害反应中的重要作用以及外源水杨酸喷施大豆幼苗的效果。
　　十八个大豆品种被用于筛选对F.solani的抗性。筛选结果表明，九月黄为敏感品种，南豆12为抗病品种。采用分子生物学、生理生化分析等方法对水杨酸的抗性反应、水杨酸的功能及外源SA的应用效果进行了评价。结果表明，DAB和台盼蓝染色的组织化学分析表明，SDS周围的活性氧(ROS)积累和细胞死亡在感病品种中比抗性品种高。生化研究表明，SDS感染后感病品种超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、清除ROS活性的酶活性增加。而过氧化氢CAT）在抗病品种中降低，抗性品种中增加。此外，过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量也增加，感病品种较抗病品种高。高效液相色谱分析表明，感病品种的游离SA和总SA含量均高于抗病品种。此外，外源SA应用也引起一些水平下降的抗感病品种通过发病水平升高相关(PR)基因，F.solani接种3天后内源SA水平和酶活增加。
　　我们的体外抗真菌研究表明添加SA修饰的马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基对F.solani菌丝生长没有显著影响。此外，一个真实的定量qPCR分析表明抗病品种中的病原相关基因(PR)的积累比感病品种高。从目前的研究提供的结果:(i)为通过解释真菌感染过程中所涉及的抗性机制，大豆和F.solani相互作用的一个新的见解;(ii)内源性SA的增加使大豆抗病性增加;(iii)表明外源SA的应用可诱导大豆抗病原菌侵染。

目录

声明

Abstract

摘要

Contents

1．Introduction

1．1 The host-Soybean

1．2 Pathogen recognition

1．3 Innate immune recognition in plants

1．4 Plant pathogen recognition receptor

1．4．1 Importance of Fusarium solani as a plant pathogen

1．5 Management strategies for SDS

1．6 SA biosynthesis and metabolism

1．7．1 SA and other Hormones

1．7．2 SA／ABA antagonism

1．7．3 SA and Auxin

1．7．4 SA／JA antagonism

1．7．5 SA／GA antagonism

2．1 Background

2．2 Research objectives

3．Materials and Methods

3．1 Plant materials and growth condition

3．1．1 Soybean seeds

3．1．2 Fungal growth and inoculation

3．1．3 Screening and disease assessment

3．2 Histo-chemieal stainings

3．2．1 Exogenous SA application

3．2．2 In vitro antifungal activity assay of SA against E solani

3．2．3 Reverse transcription and quantitative PCR(RT-qPCR)analysis

3．2．4 Endogenous SA measurement

3．2．5 Biochemical Analysis

3．2．6 Statistical Analysis

4．Results

4．1 Phenotypic expression of soybean seedlings to F．solani infection

4．2 Histo-chemical stainings

4．2．1 Exogenous SA treatment of soybean seedlings induced by F．solani

4．2．2 Detection of SA from soybean seedlings

4．2．3 Exogenous SA increases endogenous SA level

4．2．4 Temporal expression of defense marker genes

4．2．5 Pre-treatment of SA increases defense genes levels

4．3 SA does not inhibit fungal germination and growth

4．4 Activities of Antioxidant enzymes

4．5 Activities of Antioxidant enzymes increases by exogenous SA application

5．Discussion

6．Conclusion

References

Special Thanks

Research Publications