印度梨形孢诱导烟草对黑胫病的抗性及其机理的初步研究

摘要

印度梨形孢(Piriformospora indica)是分离自印度塔尔沙漠的植物根系内生真菌,能够诱导多种植物对生物和非生物逆境产生抗性,目前已作为一种模式真菌用于内生真菌与植物互作关系的研究.为了研究印度梨形孢对烟草(Nicotiana tobacum)抗黑胫病的影响,本研究采用烟草疫霉菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae)分别接种根部有印度梨形孢定殖与未定殖的烟草,观察接种后根部有印度梨形孢定殖与未定殖的烟草发病情况,测定抗病相关防御酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)的活性变化及抗病相关基因的表达量,并通过平皿对峙试验研究印度梨形孢对烟草疫霉菌生长的影响.结果表明,接种烟草疫霉菌后,根部有印度梨形孢定殖的烟草发病严重度要显著低于对照;接种烟草疫霉菌后第1～10 d,根部有印度梨形孢定殖的烟草叶片中防御酶PAL、POD和PPO活性高于对照,在第1d,PAL活性是对照烟草的3.99倍,在第2d,POD活性是对照烟草的1.5倍,在第4d,PPO活性是对照烟草的2.66倍;实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,qRT-PCR)结果显示,接种烟草疫霉菌后第6～96 h,根部有印度梨形孢定殖的烟草叶片中抗病相关基因PR1b、P450-2、hrs203J、NmIMSP和P450-1的表达量高于对照;在第12h,PR1b、P450-2、hrs203J的表达量分别是对照烟草的3.8、15.7和3.1倍,在第48 h,NmIMSP的表达量是对照烟草的2.6倍,在第72 h,P450-1的表达量是对照烟草的1.5倍;平皿对峙试验结果显示印度梨形孢对烟草疫霉菌的生长没有抑制、重寄生作用.研究结果表明,印度梨形孢可显著提高烟草对黑胫病的抗性,对黑胫病的抗性不是通过印度梨形孢分泌的抗菌物质实现的,是与烟草中抗病相关基因表达量的上升、防御酶活性的提高有关.本研究初步揭示了印度梨形孢诱导烟草抗黑胫病的相关机理,为进一步深入研究烟草黑胫病的生物防治及其机理提供基础资料.