荞麦根系分泌液对甘蓝根肿病的抑制效果及其抑病机理研究

作     者：周俐利 

作者单位：西南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：司军

授予年度：2017年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：甘蓝 根肿病 荞麦 抑病机理 基因表达 

摘      要：结球甘蓝(Brassica oleracea *** L.)简称甘蓝,十字花科芸薹属作物,是我国主要的蔬菜作物之一。根肿病是由芸薹根肿菌(Plasmodiophora brassicae Woron.)侵染引起的一种世界性的土传病害,主要危害十字花科作物。近年来,甘蓝根肿病呈现迅速蔓延趋势,给甘蓝的安全生产造成严重威胁。荞麦(Fagopyrum esculentum Moench.)是蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum Mill.)的双子叶禾谷类作物,前期对重庆市涪陵区大木乡根肿病发病区调研以及田间试验表明,荞麦与甘蓝轮作对根肿病的防控具有良好的效果,但是具体的抑病机理尚不了解。本研究通过室内人工接种根肿菌,采用荞麦根系分泌液灌根法,分析荞麦对甘蓝根肿病的抑制效果,并通过甘蓝根际土壤理化性质、土壤酶类、甘蓝根肿病发生相关基因和根系生长发育相关基因表达的变化,来揭示荞麦抑制根肿病的作用机理,为今后甘蓝根肿病防控提供新思路和新方法。研究结果如下:1、荞麦根系分泌液对甘蓝根肿病发生的影响本研究显示,荞麦根系分泌液灌溉处理接种根肿病的甘蓝,其甘蓝根肿病发病率(80%)和病情指数(40.83)显著低于用营养液灌溉处理的甘蓝根肿病发病率(100%)和病情指数(62.12),能诱导苗期甘蓝对根肿病产生抗性,诱抗指数为34.27%。这说明荞麦根系分泌物能一定程度上减缓甘蓝根肿病的发生。同时,灌溉荞麦根系分泌液能提高甘蓝单株鲜重、根长及须根重,这说明荞麦根系分泌液对甘蓝植株的生长有一定促进效果。2、荞麦根系分泌液对土壤理化性质和土壤酶类的影响本研究发现,接种根肿病的甘蓝灌溉荞麦根系分泌液处理与灌溉营养液处理相比,甘蓝根际土壤碱解氮含量降低、土壤有效硼含量增加、土壤酸性磷酸酶活性增加、土壤蔗糖酶活性增加、土壤脲酶活性增加。甘蓝根肿病病情指数与根际土壤酸性磷酸酶活性和土壤全磷含量呈显著负相关,与土壤过氧化氢酶活性呈极显著正相关。3、荞麦根系分泌液对甘蓝根部基因表达的影响本研究发现,接种根肿病的甘蓝被灌溉荞麦根系分泌液后,与甘蓝根肿病发生相关PR1、PR3、PR4、PR5、LOX2、PDF1.2基因表达提前,且表达量显著高于灌溉营养液处理。而且,灌溉荞麦根系分泌液的甘蓝植株接种根肿菌后,与根系生长发育相关的基因NIT2和CDKA;1在根肿病发病早期表达量显著高于营养液处理,发病后期表达量低于营养液处理。这说明荞麦可能通过SA/JA途径来防御甘蓝根肿病,其通过促进病程相关基因提前表达,促进早期根系生长发育相关基因的表达,促进甘蓝生长发育提高植株健壮度增加抗病性,降低根肿病发病后期生长相关基因表达,延缓肿根的形成。综上所述,荞麦根系分泌液灌溉处理能够抑制根肿病的发生,主要是通过降低土壤碱解氮含量,增加土壤有效硼含量促进甘蓝根系发育,提高土壤酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的活性增加土壤肥力促进植株生长等方面达到减缓根肿病发生;同时,荞麦根系分泌液灌溉处理能通过诱导植物SA、JA途径相关基因的提前表达,增加各基因mRNA积累量,诱导植株系统抗病反应,提高植株抗病性;甘蓝根肿病发病早期促进甘蓝植株生长发育,提高抗病能力,降低发病后期生长素和细胞分裂素含量,延缓肿根的形成。