印度梨形孢Piriformospora indica对果蔬生长、品质及抗病性的影响及其相关机制研究

摘要

为促进果蔬生长，控制采前、采后病害，生产者常施用过量的化学制剂，严重危害了果蔬的食用安全性。而利用生物菌肥、生防治剂、生物杀菌剂等不仅能促进果蔬生长，而且可控制果蔬采前、采后病害，减少化肥农药的投入。印度梨形孢Piriformospora indica可作为生物制剂定殖于多种植物的根部，促进植物生长，改善品质，诱导植物系统抗性，增强植物抗逆能力。本论文以番茄、芹菜、柑橘为材料，研究P.indica对番茄、芹菜生长及营养品质的影响，探讨P.indica诱导番茄植株对番茄黄化曲叶病毒(Tomato Yellow Leaf Curl Virus，TYLCV)抗性及诱导柑橘果实对绿霉病抗性的可能性，并研究P.indica对番茄采后病害抑制效果及采前接种植株P.indica对樱桃番茄果实采后抗性的影响。并通过生理生化分析、分子生物学和基因芯片等方法来探讨P.indica诱导果蔬抗性和提高番茄果实采后抗性的分子机理。其主要结果如下:
　　(1)P.indica在番茄根部定殖两周后，显著促进了对TYLCV抗病番茄T07-4根的主根伸长生长和侧根数量增多及根总生物量增加，感病番茄T07-1地上茎叶及植株总生物量显著增加。T07-4品种仅在第四周植株高度提，T07-1品种在2-4周植株高度和6周时叶片数量均高于对照。P.indica提高了T07-1番茄的前期产量，对T07-4番茄前期产量及樱桃番茄的整个生长期的总产量没有影响。三个品种番茄的品质在均有所提高。
　　(2)在不加任何营养素的基质中，P.indica和芹菜的共生显著提高芹菜茎叶与根的鲜重、植株的高度与分蘖数;芹菜茎叶的营养品质得到显著改善，芹菜茎叶中的维生素C，可溶性糖，矿物元素Ca、Mg、K、Na、Fe、Zn等的含量等均显著高于对照。
　　(3)在自然条件下，同时接种TYLCV与P.indica（6周后）可显著降低TYLCV的发病率与病情指数。接种P.indica两周后感病品种中与抗性相关的基因PAL, PR1a，PR3a，PR3b和PR5均上调表达，在抗病品种中只有PR3a显著上调，这说明P.indica与番茄的互作提高了番茄的系统获得性抗性。
　　(4)P.indica对灰葡萄孢引起的灰霉病和链格孢引起的黑斑病没有直接抑制作用，但能诱导柑橘对指状青霉引起的绿霉病的抗性。柑橘青果经P.indica诱导24h后，绿霉病的发病率显著降低，病斑直径缩小。经酶活检测，P.indica对柑橘果实抗病能力的诱导作用与果实中过氧化物酶、多酚氧化酶活性的增强有关。
　　(5)采前植株接种P.indica可显著降低樱桃番茄果实采后灰霉病和黑斑病的发病率及果实的自然腐烂率。采前植株接种P.indica45d后，其叶片中与抗性相关的过氧化物酶、多酚氧化酶活性均显著提高，采后贮藏期果实品质下降速度变缓慢，果实中与抗氧化相关的酶POD活性和PPO的活性被激发，脂质过氧化产物MDA的积累显著减少。
　　(6)采前樱桃番茄植株与P.indica的共生可上调樱桃番茄果实中碳水化合物（能量代谢）相关、抗性相关基因（如PR蛋白，非生物胁迫等）及蛋白代谢相关基因的表达，同时抑制番茄果实中的转录、信号转导、激素（乙烯合成和调控基因、茉莉酸合成和调控基因等）和细胞壁相关（XTH，expansin11和Pectinesterase等）的基因表达。
　　总之，P.indica在番茄和芹菜上的定殖能促进番茄和芹菜的营养生长，显著提高芹菜的产量和营养品质。植株接种P.indica能诱导感病番茄对TYLCV的抗性，采后柑橘果实接种P.indica能间接诱导柑橘对绿霉病的抗性。采前植株接种P.indica能诱导樱桃番茄果实对采后病害的抗性，其可能的机理包括呆前接种P.indica能更好地保持果实品质，增强贮藏期果实中与抗性相关酶的活性;激活了番茄果实中的抗性基因的表达和抑制了细胞壁代谢相关基因的表达，从而提高了果实的采后抗性;抑制了果实中乙烯和茉莉酸的合成和代谢基因的表达，从而推迟了果实成熟及软化的速度，延长了果实的采后寿命。上述结果可为生防真菌诱导植株及果实抗性提供理论依据，也可为P.indica的进一步开发提供应用参考。

目录

论文说明

声明

致谢

摘要

简写对照表

第一章 文献综述

1 引言

2 丛枝菌根概述

3 印度梨形孢概述

3．1 印度梨形孢的分类

3．2 P．indica的生物学特性

3．3 P．indica和植物的互惠共生

4 P．indica的促生作用及其机理研究进展

4．1 促进植物生长，提高作物产量

4．2 促进营养物质的吸收，提高品质和次生代谢产物的含量

4．3 加快扦插植物侧根的形成，延缓愈伤组织的老化，促进微繁殖植物的硬化

4．4 P．indica促生作用机理

5 P．indica提高植物生物和非生物胁迫的忍耐能力及其机理研究进展

5．1 诱导植物对病原菌的抗性

5．2 提高植物对非生物胁迫耐力

5．3 P．indica诱导寄主植物产生抗性机理

6 P．indica的培养

6．1 固体培养

6．2 液体培养

6．3 与病原茵的平板对峙实验

7 论文立题背景和意义

8 论文主要研究内容

第二章 印度梨形孢对番茄及芹菜生长及品质的影响

第一节 印度梨形孢对番茄生长及品质的影响

1 前言

2 材料与方法

3 结果与分析

4 讨论

第二节 印度梨形孢对芹菜生长及品质的影响

1 前言

2 材料与方法

3 结果与分析

4 讨论

第三节 印度梨形孢培养液对番茄种子发芽和幼苗生长的影响

1 前言

2 材料与方法

3 结果与分析

4 讨论

第三章 印度梨形孢对果蔬抗病性的影响

第一节 印度梨形孢诱导番茄黄化曲叶病毒抗性研究

1 前言

2 材料与方法

3 结果与分析

4 讨论

第二节 印度梨形孢对番茄的生防效力研究

1 前言

2 材料与方法

3 结果分析

4 讨论

第三节 印度梨形孢对柑橘绿霉病抗性诱导作用研究

1 前言

2 试验材料与方法

3 结果与分析

4 讨论

第四节 采前接种印度梨形孢对樱桃番茄果实采后抗性的影响研究

1 引言

2 材料与方法

3 结果分析

4 讨论

第四章 印度梨形孢对樱桃番茄生理生化指标的影响

第一节 印度梨形孢对樱桃番茄叶片抗性相关酶的影响

1 引言

2 材料与方法

3 结果分析

4 讨论

第二节 印度梨形孢对樱桃番茄贮藏期间生理生化指标的影响

1 引言

2 材料与方法

3 结果分析

4 讨论

第五章 印度梨形孢提高番茄抗性分子机理研究

第一节 印度梨形孢对番茄苗期抗性基因表达的影响

1 前言

2 材料与方法

3 结果与分析

4 讨论

第二节 采前接种印度梨形孢樱桃番茄果实基因差异表达芯片分析

1 前言

2 材料和方法

3 结果与分析

4 讨论

第六章 本论文的主要成果及后续研究设想

1 本论文的主要研究结论

2 创新点

3 后续研究展望

参考文献

作者简介

博士期间论文发表成果目录