诱导小麦抗白粉病的中药多糖筛选及机理研究

鲍林谈古论今 2025-01-04 11:31:06

白粉病对小麦的危害

白粉病主要危害叶片,严重时也可危害叶鞘、茎秆和穗部,该病在小麦苗期至成株期均可发生。

初发病时,叶面出现白色霉点,然后逐渐扩大为近圆形至椭圆形、表面带白粉霉层的病斑,在风力作用下容易飞散。

发病严重时,较多数量的病斑连成一片,甚至整个植株均为霉层覆盖。发病前期,被侵染的叶片病斑处变化不明显,病斑处的叶片随着病情加重会褪绿变黄,枯死。

小麦生长后期,叶片病斑上出现闭囊壳。严重的叶片枯黄卷曲,植株矮小细弱,穗小粒少甚至不能抽穗,千粒重下降进而引起产量下降,发病时间对减产幅度影响较明显,成为小麦高产的主要制约因素。

小麦白粉病防治现状

小麦白粉病的防治以种植抗性品种和使用化学药剂防治为主。培育抗病品种是防治植物病害经济有效的方法,近年来,已培育出了抗白粉病冬小麦品种百农64,温麦4号,川麦25,绵阳26等。

春小麦抗白粉病的品种有垦红13号、垦九5号、定丰3号等。

小麦白粉病菌生理小种多,存在极其复杂的变异性且生理变异速度快,抗病品种的品种抗性随着种植面积的扩大及年限的延长逐渐丧失。

长期在同一地区大面积种植单一品种,会使品种抗性降低,即出现新的生理小种。

新的生理小种的出现会使品种抗性降低,小麦白粉菌的致病性增强,进而加重病害的发生。

化学药剂防治是小麦白粉病综合防治的主要措施,是保证抗病品种高产稳产的一项必要措施,在小麦病害的综合防治中占有重要地位。

在病害早期或迅速扩展的情况下采用药剂防治,可较好控制白粉病的病情,一般为播种期拌种和春季喷药防治。

生产上应用较多主要是三唑酮、三唑醇、双苯三唑醇、烯唑醇、腈菌唑、戊唑醇等三唑类药剂,这类杀菌剂同时具有杀菌作用和植物生长调节作用。

三唑酮类药剂(主要是粉锈宁)自20世纪80年代以来大面积单一的使用,至90年代初已有抗药性菌株被发现,且逐年上升。

因此,小麦白粉病的防治,还需进一步开发高效低毒的新型药剂,并配合科学合理的施用技术,才能在取得更好的防治效果的同时,减少农药使用带来的负面影响。

植物诱导抗病性研究进展

植物抗病性(Plant Disease Resistance)是指植物对潜在病原物的阻止或限制能力,是植物体普遍存在的固有能力。

植物诱导抗病性(Induced Resistance)是指植物在外界诱导因子作用下产生的对病原微生物的一种获得性免疫。

诱导植物抗病性的诱导因子主要包括生物诱导因子(Biological induction factor)和非生物诱导因子(Abiotic inducing factor)。

生物诱导因子主要有非致病菌、弱致病菌、菌体的培养液及细胞提取物等,有的腐生微生物也可作为生物诱导子。

如沈英等的研究结果表明,在水稻苗期,用非致病突变菌株和弱致病菌株喷雾处理水稻植株,结果表明,其能诱导水稻抗稻瘟病。

非生物因子主要包括物理诱导因子和化学诱导因子两类。研究表明乙烯通过诱导植物组织内苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)活性增强而促进植物体内植保素等抗菌物质的生成。

干冰损伤、高温、电磁处理、紫外线照射、电击等物理因子可诱导植物对病害产生抗性。

化学诱导因子具有抗菌谱广、作用时间长、对环境安全、不易产生抗药性、等优点。

据报道,已有100多种化学物质被用来作为诱导子,如对烟草抗TMV有较好诱导作用的乙酰水杨酸钠、多聚腺苷酸等,目前生产上应用较多的化学诱导子主要有:水杨酸(Salicylic Acid,SA)、寡聚糖、维生素、盐离子、有机化合物类、一些植物提取物等。

宋凤鸣等研究发现,在对水稻接种稻瘟病前或接种后喷施人工合成的两类十八碳二烯酸均能诱导水稻植株抗稻瘟病。

经水杨酸处理后,烟草、黄瓜、马铃薯、水稻等多种植物对病菌的抗性均提高。如孙晓路等的研究结果显示当SA浓度为0.01mmol/L时,就可诱导棉花对黄萎病产生较强的抗性。

Reuveni等研究发现,磷酸盐处理黄瓜第1真叶可有效促进植株的生长,植株的株高、叶面积和干重均显著高于对照,同时,黄瓜幼苗第2真叶、第3真叶抗霜霉病的能力也显著增高。

小分子物质诱导植物抗病性研究进展

小分子物质诱导植物抗病性的小分子物质主要包括内源信号类物质和激素类物质。包括水杨酸和水杨酸类似物,茉莉酸甲酯(Methyl Jasmonate,MJ)和一些植物源次生代谢物等。

SA是一种在植物体中广泛存在的小分子酚类物质,对植物的某些代谢过程具调节作用,可诱导植物产生抗逆性。

Fodo等研究发现外源SA可诱导烟草对TMV的抗性,其作用机制可能为SA处理提高了烟草体内超氧化物歧化酶(SOD)活性值。

刘太国等研究SA对烟草体内PAL活性的影响时发现,抗病品种和感病品种经SA处理后,体内PAL均显著高于对照,用TMV侵染烟草植株后,抗病品种中PAL活性上升更为明显。

研究表明一些水杨酸衍生物,如阿司匹林等也能诱导烟草对TMV的抗性。

Ye XS等研究发现用一定浓度的阿司匹林全株喷施和茎部注射均能诱导烟草对TMV的抗性。

茉莉酸甲酯是植物体中与损伤相关的植物激素和信号因子,外源施用可引起植物抗性相关基因的表达。

何红卫等的研究结果表明SA和MJ诱导烟草抗病性的途径不同,MJ影响植株体内几丁内切酶、几丁外切酶、SOD和脂氧酶活性,而SA主要通过诱导SOD活性值的提高来增强烟草对TMV的抗性。

Yamakawa等的研究表明,在对烟草植株接种TMV前用精氨酸处理烟草植株,可明显减少烟草叶片的局部枯斑,对烟草植株内抗病相关基因进行检测,发现烟草体内PR相关基因的表达均被精氨酸诱导。

一些植物源次生代谢物也可诱导植物产生诱导抗病性。雷新云等的研究表明,由混合脂肪酸制备的制剂NS-83对番茄抗病毒病具有较好的诱导效果。

张晓燕等对VA诱导烟草抗TMV的机制研究表明,VA能提高抗病、感病品种烟草植株内SA含量增加,进而对TMV产生抗性。

研究表明,一些多糖类诱导子可诱导植物对病原菌的抗性。

蛋白类物质诱导植物抗病性研究进展

蛋白激发子是新型的微生物蛋白农药,其作用机理为诱导植物体内的抗性相关基因表达,引起植物对病虫害的抗性,主要包括超敏蛋白(Harpin)、隐地蛋白(Cryptogein)和激活蛋白(Activate Protein)。

赵立平等利用大肠杆菌为载体,研究了Harpin超敏蛋白对植物诱导抗病性的影响,结果表明,Harpin可不同程度地提高番茄抗早疫病、玉米抗大小斑病、马铃薯抗软腐病、水稻抗稻瘟病的效果。

隐地蛋白可通过水杨酸途径诱导植物防御相关反应,主要有植保素、活性氧自由基的产生,PR蛋白的表达等。

Milat M-L等的研究结果表明在低浓度下,隐地蛋白可诱导烟草获得广谱抗病性,经诱导后,烟草产生HR、植物保卫素及PR蛋白。

诱导因子可通过某些途径改变植物代谢物质,引起植物体内各种生理生化变化,主要包括木质素的合成和积累、活性氧的暴发、植物防御酶系的变化以及病程相关蛋白的积累。

木质素是广泛存在于植物体中的一种芳香性高聚物,其分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元。

研究表明,黄瓜经外源物诱导后,其叶片上瓜类刺盘孢的分生孢子穿透附着孢的能力减弱,Dean和李洪莲认为原因是黄瓜经诱导后,叶表组织木质化程度增加,阻碍了病原物的侵染。

王媛等人对在对拟南芥接种灰霉病菌前用水杨酸处理植株,结果表明灰霉病发病率显著降低,进一步的研究表明水杨酸处理后拟南芥中木质素含量明显增加。

提高抗氧化酶活性

植物体内的抗氧化酶主要包括过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)。

POD与木质素的生成密切相关。POD可通过催化氧化、通脱氢氧化,将过氧化氢转变为木质素。

木质素的主要功能为清除细胞内活性氧、促多酚氧化,提高植株的抗病性。

李淑菊等人研究了水杨酸对黄瓜幼苗抗病性的影响,结果表明,水杨酸处理可不同程度的诱导黄瓜幼苗内POD、PPO、PAL的提高。

杨荣金的研究结果显示草酸可通过诱导黄瓜局部叶中的POD活性增加而提高黄瓜幼苗的系统抗病性。

李落叶等的研究结果也显示低聚糖预先处理可提高小麦叶片中POD活性。CAT是催化过氧化氢分解成氧和水的酶,存在于细胞的过氧化物体内。

王锋等用噁醚唑处理小麦种子后发现小麦幼苗的SOD、POD、CAT和PPO活性显著提高,且小麦幼苗的叶绿素含量、株高、根长和鲜重等指标均有提高。

郝林华等的研究结果表明,经牛蒡寡糖处理后的黄瓜幼苗内PAL、POD、PPO、SOD和CAT活性均显著高于对照,其中POD的活性提高幅度最大,一直呈现上升趋势,推断牛蒡寡糖诱导黄瓜抗白粉病的机制主要为抗氧化酶活性的提高。

SOD是一种重要的植物细胞防御酶,可歧化负氧离子,产生H2O2和O2,避免植物体受到活性氧的毒害。

在TMV侵染的烟草叶片中,SOD活性的增加主要来自Cu-ZnSOD,Bowler发现,植物中的MnSOD基因可被病原物和诱导因子(如乙烯)诱导表达。

薛盼盼在研究低聚糖诱导杨树抗病性影响时发现低聚糖和壳聚糖均能提高杨树SOD、CAT、POD活性,且在相同浓度下,低聚糖的诱导效果较壳聚糖好。

惠娜娜的研究也显示壳寡糖处理烟草叶片后接种烟草花叶病毒,烟草叶片中CAT、POD、SOD、PPO活性较对照均明显增加。

0 阅读:0