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印度梨形孢诱导烟草促生、抗病、抗逆作用及其机理的初步研究

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摘要

第一章 文献综述

1 印度梨形孢研究概况

1.1 印度梨形孢的形态和分类地位

1.2 印度梨形孢基因组

1.3 印度梨形孢的寄主范围

1.4 印度梨形孢在植物根部的定殖

1.5 印度梨形孢与寄主细胞的程序性死亡

1.6 促进植物生长,提高作物产量

1.7 加快插枝中侧根的形成和促进微繁殖植物的硬化

1.8 印度梨形孢与植物激素合成和信号相关基因的作用

1.9 印度梨形孢改变寄主的新陈代谢和新陈代谢相关基因

1.10 印度梨形孢诱导对非生物逆境的抗性及系统抗病性

2 植物抗病相关因子

2.1 病程相关蛋白与植物的抗病性

2.2 活性氧与植物的抗病性

2.3 水杨酸信号分子在植物抗病反应中的作用

3 抗氧化酶活性对植物逆境胁迫的影响

4 植物干旱相关基因

5 本研究的目的和主要研究内容

第二章 印度梨形孢与烟草共培养体系的建立

1 材料方法

1.1 供试品种和菌株

1.2 所需培养基的制备

1.3 印度梨形孢的培养

1.4 烟草的萌发

1.5 烟草与印度梨形孢的共培养

1.6 印度梨形孢菌丝和孢子的观察

1.7 印度梨形孢在烟草根部定殖的检测

2 结果与分析

2.1 印度梨形孢与烟草共培养体系的建立

2.2 印度梨形孢菌丝及孢子的观察

2.3 印度梨形孢在烟草根部的定殖

3 小结与讨论

第三章 印度梨形孢对烟草的促生作用和烟叶品质的影响

1 材料方法

1.1 供试烟草品种

1.2 烟草与印度梨形孢的共培养

1.3 在培养基平板上研究印度梨形孢对中烟100和本氏烟的促生作用

1.4 通过盆栽研究印度梨形孢对中烟100和本氏烟的促生作用

1.5 印度梨形孢对盆栽中烟100蛋白质含量的影响

1.6 印度梨形孢对盆栽中烟100光合作用的影响

2 结果分析

2.1 印度梨形孢对烟草的促生作用

2.2 印度梨形孢对盆栽烟草的促生作用

2.3 印度梨形孢增加烟叶中总蛋白质含量

2.4 印度梨形孢对烟草光合作用效率的影响

3 小结与讨论

第四章 印度梨形孢诱导烟草抗病性

1 材料方法

1.1 供试烟草品种

1.2 供试病原菌株

1.3 供试培养基

1.4 烟草与印度梨形孢的共培养

1.5 病原菌的培养

1.6 烟草接种长柄链格孢

1.7 烟草接种胶孢炭疽菌

1.8 烟草接种终极腐霉

1.9 烟草接种茄丝核菌

1.10 赤星病斑和炭疽病斑的测量

2 结果与分析

2.1 印度梨形孢诱导烟草对赤星病的抗性

2.2 印度梨形孢诱导烟草对炭疽病的抗性

2.3 印度梨形孢诱导烟草对腐霉菌的抗性

2.4 印度梨形孢诱导烟草对茄丝核菌的抗性

3 小结与讨论

第五章 印度梨形孢诱导烟草抗逆性及其机理的初步研究

1 材料与方法

1.1 Hoagland’s营养液配方

1.2 供试烟草的培养

1.3 干旱胁迫试验

1.4 盐胁迫试验

1.5 酶液的提取和抗氧化酶的测定

1.6 丙二醛含量的测定

1.7 干旱相关基因表达量的测定

2 结果分析

2.1 印度梨形孢增强烟草的抗旱性

2.2 印度梨形孢增强烟草的耐盐性

2.3 PEG处理后叶片中相关抗氧化酶活性的变化

2.4 MDA含量的变化

2.5 与干旱相关基因的表达

3 小结与讨论

参考文献

附录

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摘要

印度梨形孢(Piriformospora indica)属真菌界Fungi,担子菌门Basidiomycota,伞菌纲Agaricomycetes,蜡壳耳目Sebacinales,蜡壳耳科Sebacinaceae,梨形孢属Piriformospora。该菌作用与丛枝菌根真菌(ArbuscularMycorrhiza Fungi,AMF)相似,能够促进植物生长,提高寄主植物对病原菌的抗性和非生物逆境的忍耐性,但印度梨形孢能够在多种合成培养基上进行纯培养。
   烟草(Nicotiana tobacum L.)是茄科烟草属重要的经济作物,是模式植物之一,生长期周期较短,易种植。我国是世界第一烟草生产大国,常年烟叶种植面积达1500万亩,占全国耕地面积的1%左右。其产量和品质易受到生物与非生物侵害的影响。本文主要对印度梨形孢诱导烟草促生、抗病、抗逆的作用及其机理进行了初步研究,获得了以下研究结果:
   1.建立了印度梨形孢与烟草的共培养模式。在MS平板培养基上通过接种一块、二块、三块、四块和十块菌丝块的不同处理表明,接种两块菌丝块的烟草具有最长的主根、最多的侧根和最高的生物量;通过对比在MS和PNM不同平板上接种两块菌丝块得出,在MS平板上烟草具有更发达的根系和更高的生物量。通过显微镜观察印度梨形孢在烟草根部的定殖发现,印度梨形孢以菌丝体和厚垣孢子的形式在烟草根的表皮细胞间与细胞内定殖,厚垣孢子有梨形、圆形和椭圆形。
   2.印度梨形孢促进烟草生物量和蛋白质含量的增加。在平板培养基上印度梨形孢与烟草共培养第10天和第20天,测量处理和对照烟草的主根长度、侧根数量、地上部分和根的鲜重与干重,在第10天和第20天,定殖有印度梨形孢的烟草的主根长度分别比对照增加9.02%和14.15%;侧根数量是对照的1.7倍。在第20天地上部分鲜重是对照的2.36倍,干重是对照的1.61倍;根的鲜重和干重均是对照的1.75倍。接种印度梨形孢120天的盆栽烟草,其植株高度、最大叶长与最大叶宽分别比对照提高8.25%、8.93%和5.71%。同时,烟叶中蛋白质含量比对照提高60.01%。
   3.印度梨形孢诱导烟草提高对赤星病、炭疽病、猝倒病和立枯病的抗性。将长柄链格孢和胶孢炭疽菌接种于根部有印度梨形孢定殖的烟草和对照烟草叶片上,在接种后第6天对照烟草叶片上赤星病病斑直径是经印度梨形孢处理烟草叶片上病斑直径的1.67倍;在接种后第4天和第9天,对照烟草叶片上的炭疽病病斑直径是处理烟草的10倍和7.24倍。将终极腐霉和茄丝核菌接种于与印度梨形孢共培养一个月的烟苗和对照烟苗的根基部,在接种终极腐霉后的第7天和接种茄丝核菌后的第20天对照烟苗的根系均变褐腐烂、叶片变黄枯萎,而经共培养的烟苗仅生长减缓、叶片黄化、根系未见病变症状。
   4.印度梨形孢增强烟草的抗旱性和耐盐性。干旱胁迫用聚乙二醇(PEG)模拟烟草干旱胁迫状态,测量过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶的活性以及干旱相关基因(HSP70-1,SGN-U231627)的表达发现,经印度梨形孢处理的烟草抗氧化酶活性快速增加,且活性峰值高于对照活性峰值。此外,经印度梨形孢处理的叶片中丙二醛(MDA)的含量在PEG处理后低于对照。印度梨形孢侵染的烟草在受到干旱胁迫时,叶片中干旱相关基因HSP70-1和SGN-U231627的表达分别在PEG处理后的第9小时和第6小时迅速上调。培养基平板上盐胁迫试验发现,经印度梨形孢处理的烟草苗能够在低盐浓度(100mM)和中盐浓度(300mM)的MS平板上重新生根成长,高盐浓度(500mM)下无法生长;而对照烟草苗只能在低盐浓度(100mM)的MS平板上生根成长,在中盐浓度(300mM)和高盐浓度(500mM)下均无法生长。盆栽盐胁迫试验发现,在200mM盐胁迫下有印度梨形孢定殖的烟草比对照烟草表现出更强耐盐性。

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