质外体铵离子水平影响烟草-野火病菌互作的初步分析

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2015-2017年,通过室内试验及田间研究,模拟分析了烟草质外体铵离子水平对野火病菌生长繁殖、毒素产生以及病菌致病性的影响;比较测定了不同抗感品种烟草氮代谢途径相关酶活性,分析了其与抗病性、质外体铵离子水平的相关关系;从谷氨酰胺合成酶活性角度,分析了生育期、施氮量、移栽期、天气等因素影响病害发生的理化机制。主要试验结果下:  1、利用叶片注射法,研究了盆栽烟草不同生育期、不同叶位的烟叶对氨溶液的敏感性。结果表明生育期不同其对氨的敏感性不同,团棵期和旺长期烟叶对氨有较强的忍耐性,成熟期烟叶对氨的忍耐性明显降低。对团棵期和旺长期烟叶安全的氨溶液浓度上限为10-4mol/L,对成熟期烟叶安全的氨溶液浓度上限为10-5mol/L。不同叶位的烟叶对氨的敏感性由高到低依次是:下部叶>中部叶>上部叶。  2、通过添加氨溶液的KB摇菌试验,发现氨对野火菌繁殖的抑制作用在24hpi之后比较明显,氨浓度愈高其抑制作用愈大。高浓度氨溶液(10-3mol/L)对野火菌繁殖的抑制达到极显著水平,但低浓度氨溶液(10-810-4mol/L)却能够明显刺激病菌在8-12hpi的繁殖。进一步研究发现,被10-6-10-5mol/L氨刺激的细菌KB培养物(12hpi)经过除菌、除蛋白后的滤液,注射烟叶后造成的褪绿症状比对照(无氨刺激)提早12h出现,且能导致供试叶碟出现更严重的细胞损伤。说明病菌在铵离子的刺激下可能产生了更多的致病毒素。  3、分别离心收集经10-6-10-4mol/L氨刺激6h、12h的野火菌菌体沉淀,制备再悬浮液并无针注射活体烟叶。结果发现刺激12h的病菌其导致褪绿及坏死症状的能力明显强于刺激6h的病菌,且不论是刺激6h还是12h的病菌,均以10-6、10-5mol/L这两个氨浓度刺激后的病菌具有更强的致病性,褪绿和坏死症状总是最先出现。为了更加说明氨对病菌侵染的激发作用,设计了氨与菌的混合接种试验,即接种前将10-6-10-4mol/L氨溶液混合至没有经过氨刺激的野火菌菌悬液,混合后立即无针注射接种活体烟叶。这个混合接种试验结果再次表明,在铵离子的刺激吓,病菌接种后48h便出现水渍状及褪绿症状,比无氨刺激的接菌对照早约24h,不接菌的氨溶液对照直至108hpi仍无症状出现。由此说明病菌的侵染能力得到了明显增强。综合考虑氨对病菌毒素产生以及病菌侵染的增强,初步认为一定浓度的铵离子能够引发野火病菌的致病性,这—结果尚属首次发现。  4、通过比较烟草不同抗感品种的碳氮代谢相关理化指标:谷氨酰胺合成酶(GS)、硝酸还原酶(NR)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、蔗糖酶(INV)、叶片氨态氮含量、质外体铵离子水平等,发现GS活性与品种的抗病性关系密切。抗病品种在旺长期具有较高的GS活性,但在叶片衰老过程中GS酶活性下降较慢,而感病品种在衰老过程中GS酶活性下降迅速。抗病品种因其GS活性高、氨同化能力强,其叶片的氨态氮含量往往也较高,质外体铵离子积累相对较少。此外还发现,野火菌接种后烟叶的GS活性在48hpi之前呈连续上升趋势,之后才下降。抗病品种的GS在48hpi之后下降较慢,而感病品种下降迅速。当抗病品种的叶片GS活性用草胺膦抑制后,接菌发病更快。因此,正反两个方向的证据均表明GS酶活性的变化可能与烟草感染野火病的内在机制具有重要关系。  5、通过田间试验,比较测定了移栽期、施氮量、降雨、GS酶抑制剂等因素对成熟期烟叶GS活性的影响。结果表明,推迟移栽有降低GS活性的趋势,施氮量的增加可造成下部叶GS活性的增加,降雨则明显抑制烟叶GS活性。这—研究结果为进一步解析烟草野火病发生流行的理化机制奠定了基础。  综合分析试验结果,初步认为一定水平的质外体铵离子可以激发病菌的致病性,很可能是影响烟草-野火病菌互作的重要因素之一。本研究是首次对环境铵离子影响植物寄主-病原细菌互作的系统性探索。
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