柑橘褐斑病菌毒素提取、产毒特性及对寄主防御酶的影响

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柑橘褐斑病(Alternaria brown spot)是由链格孢菌(Alternaria alternata)引起的一种柑橘真菌病害。由于受该病原菌侵染的部位能产生褐色的坏死斑,故称为褐斑病。该病原菌主要危害柑橘叶片、枝条和果实,引起落叶、落果,甚至导致植株死亡,严重影响柑橘的品质与产量。目前主要通过农艺和化学措施进行防控。我国在2010年首次正式报道该病害。2011年重庆万州爆发该病害,经鉴定病原菌为链格孢菌。已有大量关于该病原菌的生物学特性及遗传方面的研究,但几乎无关于其病原菌产生毒素的研究。而大量研究表明,病原真菌产生的毒素是主要致病因子,且毒素可以作为选择剂筛选抗性品种。因此有必要对毒素的产生条件、提取方法及其致病机理进行探讨。本文对柑橘褐斑病菌毒素的提取方法、毒性鉴定、产毒条件、不同柑橘品种用毒素处理后防御酶活性变化进行了较系统的分析和研究。主要研究结果如下:(1)用丙酮、甲醇、乙酸乙酯、氯仿、四氯化碳等5种极性不同的有机溶剂萃取培养滤液,提取粗毒素。结果表明,在甲醇的有机相中提取得到的粗毒素致病力最强,说明甲醇的萃取效果较好,且毒素的极性较大,为5.1-5.4,是小分子物质。(2)通过对本实验室保存的28个链格孢菌菌株进行致病力和产毒量比较,筛选出两个产毒量较高的菌株:SP-36(分离自西班牙克里曼丁桔)和CJBHF-2(分离自重庆万州红橘)。对SP-36和CJBHF-2菌株进行产毒特性研究,测定影响毒素产量的培养因子。结果表明:在Richard’s等6种培养基上,两个菌株在查彼克培养基上均不产毒,CJBHJF-2菌株在PSK培养基上不产毒,且两个菌株在改良Richard’s培养基上产毒量较高;供试菌株在10℃~35℃范围内均能产毒,最适温度为28℃;供试菌株在pH值为2的培养基中不产毒,在pH 3-7的范围内均能产毒,SP-36和CJBHJF-2产毒最适pH值分别为pH 4和pH 5;供试菌株在培养5-30d范围内产毒量呈现先上升,后下降的趋势,在培养第10d时产毒量最高,30d时产毒量最低;供试菌株在连续光照、振荡条件下培养时产毒量较高。因此,柑橘褐斑病菌最适产毒培养基为改良Richard’s培养基,产毒的最适pH值为4-5;最适培养条件为28℃,振荡、连续光照培养10d。(3)在毒素处理不同抗性柑橘品种后的3-72 h时间内,CAT、POD、SOD、 PPO、PAL等防御酶的变化有所不同:抗病品种叶片中防御酶活性比感病品种更早更快的发生变化。抗病品种CAT活性在呈现缓慢上升,缓慢下降,后又急剧上升,急剧下降的趋势,且24 h达最大值;而感病和中抗品种在整个病程内CAT活性均无大幅度的变化。抗病品种POD活性峰出现在6 h,而中抗和感病品种的活性峰分别出现在12h和24h。不同抗性柑橘品种经柑橘褐斑病菌毒素处理后SOD活性呈现先缓慢上升,缓慢下降,后又急剧上升,急剧下降的趋势,抗病品种SOD活性在3h达最大值,感病和中抗品种活性峰在24h。抗病品种和中抗品种在病程的绝大多数时间内PPO活性都比感病品种高,PPO活性在6-12 h内急剧增加,说明PPO在植株防御反应的早期发生作用。抗病、中抗和感病品种经毒素处理后,叶片PAL活性均呈现先上升,后下降的趋势。抗病品种PAL活性在6h达最大值,中抗和感病品种的PAL活性峰出现在12h时,且整个病程中PAL活性变化幅度较小。结果表明:抗病品种的不同防御酶在病程的不同时期发生作用或在同一时期同时发生作用,以抵御毒素的侵害,产生抗性反应。
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