外源麦角硫因处理在大白菜与根肿菌互作中的作用研究

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大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)是亚洲最重要的蔬菜来源之一,根肿菌的侵染严重危害了大白菜的生长和产量。麦角硫因(ergothioneine,EGT)是一种硫代谢产物,广泛存在于动植物体内并只能通过外界摄取获得,其独特的抗氧化作用和细胞保护作用引起了广泛地关注。越来越多的研究表明次生代谢物与十字花科植物抗根肿病有直接关系,本实验室先前代谢组研究表明在大白菜和根肿菌互作过程中麦角硫因是一种极显著的差异代谢物。目前,有关麦角硫因对植物抗病相关报道很少。本研究发现,麦角硫因可以显著提高大白菜对根肿菌的抗性,为进一步探究麦角硫因提高大白菜对根肿病抗病作用的机理提供试验依据。本论文利用转录组测序技术分析了麦角硫因对大白菜抗根肿病的作用机制。主要结果如下:1.在0.05 m M的麦角硫因处理下,大白菜根系生理指标和根系活力显著高于对照,麦角硫因促进了大白菜根系生长。但在麦角硫因和根肿菌复合处理下,麦角硫因处理组的根系生理指标和根系活力与接菌对照相比均未出现显著差异,但丙二醛含量低于对照,外源麦角硫因处理减弱了大白菜的细胞膜受损程度。2.用不同浓度麦角硫因处理根肿菌休眠孢子发现:麦角硫因可以显著降低休眠孢子在根系分泌物中的萌发率,对根肿菌具有直接杀伤力,其可能通过直接抑制休眠孢子萌发进而提高大白菜对根肿病的抗性,但并未表现出浓度依赖性,不会随浓度的升高而升高。3.通过转录组测序分析发现,麦角硫因诱导产生的差异基因显著富集在“苯丙烷的生物合成”通路中,差异基因编码参与木质素合成的相关酶且表达量上调,通过相关基因的q PT-PCR验证、POD酶活性测定、木质素含量测定证实麦角硫因促进大白菜木质素的合成进而提高大白菜对根肿菌的抗性。本文明确了麦角硫因可以促进根系生长,抑制根肿菌休眠孢子萌发并诱导大白菜产生对根肿病的抗病性,在诱抗过程中苯丙烷类的生物合成途径被激活,木质素、类黄酮含量积累,对诱导抗病性起了至关重要的作用。上述结论为大白菜根肿病的综合防治提供了新的思路,为进一步研究麦角硫因的作用机制提供了试验依据。
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