典型绿色激发子对葡萄果实细胞还原势和抗病性的调控作用研究

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葡萄果实颜色鲜艳、组织柔软、酸甜可口且营养丰富,但由于果实含水量高,采后生理代谢旺盛,因此采后极易遭受病原真菌的侵染而发生腐烂变质,而由Botrytis cinerea引起的灰霉病是采后葡萄果实贮藏过程中最主要的真菌性病害。本研究以“巨峰”葡萄果实(Vitis vinifera L.×V.labrusca L.‘Kyoho’)为实验原料,研究了不同浓度BABA(1-500 mmol/L)处理对采后葡萄果实的诱导抗性作用,并从还原势变化角度分析其诱导抗性机理。此外,为进一步验证BABA诱导果实Priming抗性与果实细胞还原势的关联性,本文还研究了PPP途径抑制剂6-AN处理对葡萄果实还原势的影响作用并进行了转录组学分析。研究结果如下:(1)1 mmol/L BABA处理未能直接诱导葡萄果实任何抗病性反应;而经100或500 mmol/L BABA处理的葡萄果实,无论是进行模拟接种或病原菌B.cinerea接种,均在贮藏第1 d出现了明显的H2O2迸发、抗病相关酶(几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性和PRs基因(VvNPR1.1、VvChi4和VvPR2)表达丰度的急剧上升以及植保素(白藜芦醇和白藜芦醇脱氢二聚体)合成的增加;而10 mmol/L BABA处理无法直接诱导未接种病原菌(模拟接种)葡萄果实的抗病性反应,但经10 mmol/L BABA处理的果实接种B.cinerea后,其果实内活性氧产生量明显升高,同时伴随着PRs基因表达量和抗病相关物质含量的显著提升。这暗示10 mmol/L BABA不能够直接诱导葡萄果实活性氧迸发、PRs基因表达和植保素合成,但在病原菌侵染的状态下可迅速的激活这些防卫反应。这说明高浓度的BABA(100-500 mmol/L)处理可诱导葡萄果实的直接抗病性反应,而低浓度的BABA(10 mmol/L)处理则诱导果实Priming反应。(2)10 mmol/L BABA处理可促进SA和NO积累,并诱导PPP途径关键酶G6PDH和6PGDH及GSH-AsA循环关键酶GR、DHAR和MDHAR活性上升以提高NADPH和GSH含量,从而全面提高葡萄果实细胞还原势,进而诱导果实Priming抗性。同时,6-AN处理会抑制葡萄果实PPP途径和GSH-AsA循环等生理代谢活动,减少NADPH和GSH的合成,降低葡萄果实还原势,从而抑制BABA对B.cinerea侵染的防卫作用。由此说明高还原势环境是BABA诱导葡萄果实展现Priming抗性的充分条件。(3)转录组测序实验进一步证实了10 mmol/LBABA处理可通过激活葡萄果实WRKYs类转录因子活性来诱导PRs基因的表达,同时还可以调控苯丙烷类代谢途径(PPP*)来提高植保素含量,从而全面提高果实抗病性。
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