硅介导稻瘟病抗性的生理机理

摘要

[目的]稻瘟病是水稻生产主要的病害之一,每年造成严重的产量损失.研究表明,施用硅肥作为一种环境友好型病害防治措施,在增强植物抗病性中起重要作用,但其作用机理还不完全清楚.本文旨在探讨硅处理对水稻稻瘟病的抗性效应及生理作用机理,为稻瘟病的有效防治提供理论依据和实践指导.[方法]选用稻瘟病广谱感病品系C039(不合已知抗稻瘟病基因)及其近等基因系C101LAC(Pi-1)(抗病品系)为试验材料,设置(1)不加硅不接种(Si-M-)、(2)加硅不接种(Si+M-)、(3)不加硅接种(Si-M+)和(4)加硅接种(Si+M+)等4个处理,通过光照培养箱控制生长条件,用Hoagland营养液进行水培试验,研究施硅对稻瘟病的控制效果,以及对水稻根系和叶片中硅、酚类物质、水杨酸、乙烯及H2O2含量的影响.[结果]施硅显著降低两个水稻品系的稻瘟病的发病率和病情指数.抗病品系C101LAC(Pi-1)的稻瘟病的发病率和病情指数明显低于感病品系CO39.施硅后,两个水稻品系的根、茎、叶中的硅含量都显著增加,地上部的硅含量明显高于根部.稻瘟病菌侵染条件下,加硅显著降低两个材料叶片中的总酚含量,对根系中的总酚含量没有显著影响.不接种稻瘟病菌情况下,加硅对第3天叶片中总酚含量没有显著影响,而显著降低了第7天叶片中的总酚含量,两个水稻品系表现一致.对两个品系水稻品种来说,根系中的总酚含量明显低于叶片中的总酚含量.稻瘟病菌侵染条件下,加硅显著降低两个材料叶片中的木质素含量,对根系中的木质素含量没有显著影响.不接种稻瘟病菌情况下,加硅显著增高了CO39叶片中的水杨酸含量,而对于C101LAC(Pi-1),加硅只在第3天显著增高了叶片中的水杨酸含量.接种稻瘟病菌后,施硅使CO39在第3天叶片中的水杨酸含量显著增高,而对C101LAC(Pi-1)没有显著影响.在两个品系的根系中都没有检测到水杨酸.接种稻瘟病菌后,施硅显著降低了两个水稻材料叶片和根系中的乙烯含量.不接种稻瘟病菌情况下,叶片中乙烯含量极低,加硅显著降低了C039第3天根系中乙烯含量,而对于C101LAC(Pi-1),加硅后,第3天和第7天根系中乙烯含量都显著降低.加硅显著降低两个材料叶片中H2O2的含量,而显著增加了根系中H2O2含量.对两个品系水稻品种来说,根系中的H2O2含量明显低于叶片中的.[结论]施硅能显著增加水稻对稻瘟病的抗性,改变植株体内的生理代谢状况,调节植物体内酚类物质的含量,并通过诱导信号物质如水杨酸、乙烯、H2O2等的变化来提高水稻植株对稻瘟病的抗性.