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在提倡生态绿色发展的时代背景下,防治植物病害也应该减少化学农药的使用,以减少环境污染。近年来,生物防治的发展越来越受到重视,利用有益微生物来提高植物的抗逆性,缓解并防治植物病害己经成为研究热点。在以往,草螺菌属(Herbaspirillum)的微生物在诱导植物抗性能力方面的研究还比较少见,虽然其作为植物促生菌的研究报道已有很多。草螺菌H.5-28(Herbaspirillum huttiense 5-28,H.5-28)为本课题组自行分离鉴定的一株新的草螺菌属菌株,同时研究发现其对小麦、玉米和菘蓝等多种植物都具有促进生长的作用,而且对Pst DC3000引起的拟南芥叶片的病害有一定的病情缓解作用,但对于其如何诱导拟南芥产生抗病性的分子机制还不清楚。为了使草螺菌H.5-28更好的应用于生物防治,本论文将从以下方面开展研究:一是以表型统计来研究草螺菌H.5-28对Pst DC3000引起的拟南芥病害情况的缓解作用;二是通过代谢组学和转录组学手段研究草螺菌H.5-28诱导拟南芥对Pst DC3000抗性的内在机制。主要研究结果如下:1.草螺菌H.5-28对Pst DC3000引起的拟南芥病害的缓解。经草螺菌H.5-28提前3天预处理后再接种Pst DC3000,与未经草螺菌H.5-28处理接种Pst DC3000组相比,发病率由55.51%减小到28.94%,病情指数也由70.38%减小到48.48%,病害防治效果为47.87%,说明草螺菌H.5-28具有显著缓解Pst DC3000对拟南芥病害的效果。2.为了探究草螺菌H.5-28诱导拟南芥对Pst DC3000抗性在代谢物层面的应答,我们对空白组、H.5-28组、Pst DC3000组以及H.5-28和Pst DC3000共同组的拟南芥叶片进行了非靶向代谢组学的检测(GC-MS)。结果表明H.5-28组、Pst DC3000组以及H.5-28和Pst DC3000共同组与空白组相比分别有23、102、107个差异代谢物,H.5-28和Pst DC3000共同组与Pst DC3000组相比有95个差异代谢物。对以上的差异代谢物进行功能和通路富集分析,结果显示草螺菌H.5-28同时激活了SA信号途径和JA/ET信号途径,但主要是JA/ET信号途径介导的诱导系统抗性(ISR)诱导了拟南芥对Pst DC3000的抗性,其它还包括调控拟南芥的硫代谢、谷胱甘肽代谢和抗坏血酸代谢途径。HPLC-MS检测水杨酸和茉莉酸的含量结果中,H.5-28组、Pst DC3000组以及H.5-28和Pst DC3000共同组与空白组相比水杨酸和茉莉酸的含量上升,但H.5-28和Pst DC3000共同组与Pst DC3000组相比,水杨酸含量降低,茉莉酸含量上升,验证了代谢组学的结果。3.进一步的研究中,我们进行了转录组学分析来探究草螺菌H.5-28诱导拟南芥对Pst DC3000抗性的调控机制。结果中H.5-28组、Pst DC3000组以及H.5-28和Pst DC3000共同组与空白组相比分别有86、5468、5465个差异表达基因,H.5-28和Pst DC3000共同组与Pst DC3000组相比有156个差异表达基因。对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析,并结合课题组前期数据结果中,水杨酸、茉莉酸和乙烯相关途径的基因表达情况,结果揭示了草螺菌H.5-28诱导拟南芥对Pst DC3000抗性,主要是通过调控类黄酮的生物合成以及苯丙烷类中木质素的生物合成途径。总而言之,草螺菌H.5-28是通过同时激活SA信号途径和JA/ET信号途径诱导拟南芥对Pst DC3000抗性,但JA/ET信号途径介导的ISR是主要贡献者。而且,促进类黄酮和木质素的积累是拟南芥的主要防御措施。