烤烟种质净叶黄的抗赤星病生理生化机制研究

摘要

本论文以烤烟高抗种质净叶黄为主要研究对象，探讨了烟草抗赤星病的生理生化机制。本文用了三种基因型烟草：净叶黄、长脖黄、豫烟四号。其中，长脖黄和豫烟四号是感病品种，净叶黄作为长脖黄的抗病突变单株为抗病品种。研究了烟草成熟期接种赤星病菌后，多项生理生化指标的变化。主要结果如下： 1．赤星病菌孢子萌发率以及对营养的需求差异 （1）不同孢子液介质中赤星病菌孢子萌发率的差异比较 对不同抗性烟草品种成熟期烟汁、未成熟叶片烟汁、清水以及1％葡萄糖溶液赤星病菌孢子萌发率进行了比较。表现为清水<1％葡萄糖<净叶黄未成熟叶<长脖黄未成熟叶<豫烟四号未成熟叶<净叶黄成熟叶<长脖黄成熟叶<豫烟四号成熟叶。即赤星病菌孢子在清水中萌发率最低，在成熟叶片中萌发率最高；未成熟叶溶液中赤星病菌孢子萌发率低于成熟叶片；而抗病品种净叶黄烟汁的孢子萌发率无论是在未成熟叶还是成熟叶萌发率都比感病品种低。 （2）不同抗性品种成熟叶片接种后病菌萌发所需营养（总糖等）含量的变化 不同抗病抗性烟草品种叶片在接种后总糖含量的变化趋势基本上一致，在接种后0-12h均表现为缓慢的上升趋势，在12-48h呈下降趋势。净叶黄总糖基础含量较感病品种长脖黄和豫烟四号高，总糖下降趋势较感病品种缓慢。 2．不同抗性烟草品种抗赤星病的生理差异 （1）不同抗性烟草品种接种后叶片叶绿素含量的变化 不同抗性烟草品种接种赤星病菌后均呈现下降趋势，3品种变化趋势一致。在整个动态变化过程中，抗病品种净叶黄的叶绿素含量都高于感病品种长脖黄和豫烟四号。可能与成熟度不同有关，也可能由于净叶黄接种后叶绿体受损较长脖黄和豫烟四号轻，植株能进行正常光合作用，抗逆性强。 （2）不同抗性烟草品种接种后的叶片结构差异 文章研究了净叶黄及其感病对照在接种后细胞膜透性的变化以及膜脂过氧化的差异，以研究接种后不同抗性烟草品种叶片结构差异。接种后净叶黄膜透性变化呈缓慢上升趋势，其膜透性变化小于感病对照长脖黄和豫烟四号，不同抗病烟草品种在接种后24h都达到峰值，24h以后呈下降趋势；膜脂过氧化程度以MDA含量表示，MDA含量净叶黄在24h达到高峰，在整个接种过程中MDA含量低于长脖黄，而感病对照长脖黄和豫烟四号在接种后不断上升，在36h达到峰值，其后下降。 （3）不同抗性烟草品种接种后叶片结构抗性的差异 分析了烟草接种赤星病菌后不同时间木质素和富含羟脯氨酸糖蛋白（HRGP）的变化情况与烟草抗赤星病的关系。结果表明：随着赤星病菌的侵染，木质素和HRGP含量均有不同程度的增加，但净叶黄增加幅度明显高于感病品种；烟草受赤星病菌侵染后的HRGP的积累和木质素的沉积在时间上表现出明显的同步性。这在一定程度上表明HRGP的积累和木质素的沉积与烟草对赤星病的抗性有关，是烟草抗赤星病的生理机制之一。 3．净叶黄及其感病对照的抗赤星病的生化机制差异 （1）不同抗病基因型烟草接种后相关防御酶的变化 研究了接种赤星病菌后多酚含量及相关防御酶-过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性的变化规律。结果表明：接种后抗病品种净叶黄的PPO和PAL活性均高于感病品种长脖黄和豫烟四号（感病对照）；净叶黄POD活性低于长脖黄和豫烟四号；接种后品种间多酚含量差异不显著，其变化规律与多酚氧化酶变化规律一致。分析认为净叶黄的抗病生化机制与长脖黄不同，接种赤星病菌后防御酶活性的差异可能是净叶黄抗赤星病的原因。 （2）不同抗性烟草品种接种后抗病蛋白的变化 不同抗性烟草品种接种后，几丁质酶活性变化差别较大。净叶黄的几丁质酶在0-12h上升最快，整个过程都呈上升趋势，活性明显高于长脖黄和豫烟四号，长脖黄和豫烟四号12h以后，几丁质酶活性上升较快，但低于净叶黄；不同抗性烟草品种在接种赤星病菌后的前12h，抗病品种净叶黄β-1，3-葡聚糖酶活性上升速度比感病品种长脖黄和豫烟四号要快，而感病品种长脖黄和豫烟四号在12-24hβ-1，3-葡聚糖酶酶活性上升较快，但比抗病品种晚了12h。在整个接种过程中净叶黄的β-1，3-葡聚糖酶活性都比长脖黄和豫烟四号要高这可能是净叶黄抗赤星病的原因之一。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 文献综述

1.1 赤星病病原的研究概况

1.1.1 烟草赤星病病原及其生物学特性

1.1.2 赤星病菌的生长和孢子产生条件研究

1.1.3 烟草赤星病菌致病性研究

1.1.4 烟草赤星病菌的附着动态及侵染研究概况

1.2 烟草抗赤星病机制的研究现状

1.2.1 诱导抗病性

1.2.2 烟草抗赤星病的生理学基础研究概况

1.2.3 防御酶与烟草抗赤星病的关系

1.2.4 抗病蛋白(PR蛋白)与烟草抗赤星病研究概况

1.2.5 结构抗性及差异与烟草抗赤星病的关系

1.3 植物抗病机制研究概况

1.3.1 植物抗病反应

1.3.2 植物抗病分子机制

1.3.3 致病真菌与植物相互关系研究进展

2 引言

3 材料与方法

3.1 试验材料与种植

3.2 菌种和培养

3.3 接种和取样

3.4 测定项目

3.4.1 细胞壁的制备

3.4.2 富羟糖蛋白(HRGP)的测定

3.4.3 木质素的测定

3.4.4 抗病蛋白的测定

4 结果与分析

4.1 不同孢子液介质中赤星病菌孢子萌发率分析及侵染过程叶片总糖含量的变化

4.1.1 不同孢子液介质中赤星病菌孢子萌发率差异比较

4.1.2 不同抗性烟草品种接种赤星病菌后总糖含量的变化

4.2 不同抗性烟草品种抗赤星病的生理差异

4.2.1 不同抗性烟草品种接种赤星病菌后叶绿素含量的变化

4.2.2 不同抗性烟草品种接菌后的叶片结构差异

4.2.3 不同抗性烟草品种接种赤星病菌后结构抗性的差异

4.3 净叶黄及其感病对照的抗赤星病的生化机制差异

4.3.1 不同抗性烟草品种接种后相关防御酶的变化

4.3.2 不同抗性烟草品种接种后抗病蛋白的变化

5 结论与讨论

5.1 烟草赤星病菌孢子萌发率以及对营养的需求差异分析

5.2 接种赤星病菌后不同基因型烟草抗赤星病的生理差异

5.2.1 不同抗性烟草品种接种后叶绿素含量的变化分析

5.2.2 不同抗性烟草品种接种后的叶片结构差异分析

5.2.3 不同抗性烟草品种接种后结构抗性的差异分析

5.3 净叶黄及其感病对照的抗赤星病的生化机制差异分析

5.3.1 不同抗性烟草品种接种后相关防御酶的变化

5.3.2 不同抗性烟草品种接种后抗病蛋白的变化

本试验创新点

参考文献