定殖球孢白僵菌增强烟草的病虫害抗性

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烟草是一种重要的经济作物,探究烟草病虫害绿色防控策略是维护烟草安全生产的重要举措。球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是一种常见的模式昆虫病原真菌,也是一种植物共生菌。作为生物杀虫剂应用,球孢白僵菌等生防真菌制剂易受变化环境因素的影响,田间效果存在不稳定等问题。作为植物内生真菌,球孢白僵菌等生防真菌可以促进植物生长,提高病虫害抗性,即内生定殖球孢白僵菌,提高植物的病虫害抗性。基于上述思路,本论文选择GFP标记的不同球孢白僵菌菌株,探究不同菌株通过种子定殖烟草的效率以及其对烟草生长、病虫害抗性的影响,筛选促生和病虫害效果显著提升的菌株,评价共生定殖诱导烟草抗性增强的途径,以期为烟草病虫害控制提供生防真菌和理论指导。主要研究结果如下:1.不同菌株定殖烟草的效率存在差异种子接种12 d后,利用PCR检测定殖效率及定殖量。结果显示,供试6种菌株均可成功定殖烟草,但定殖率和定殖量存在差异。除了Bb02和Bb025菌株,其余4个菌株定殖阳性率均达到90%以上。Bb029菌株的定殖量相对较高,而Bb025菌株的定殖量则相对较低。由此表明,不同白僵菌菌株定殖烟草效率存在差异。2.定殖球孢白僵菌倾向于茎干聚集分别接种6个菌株40 d后,组织分离根、茎和叶内生真菌培养,并进行PCR检测。结果显示,6个菌株均可在烟草根、茎和叶片中分离出。为研究球孢白僵菌在烟草中定殖稳定性,接种Bb0062菌株30 d后,q PCR连续四周检测不同组织定殖量。检测结果显示,随着时间的推移,根部菌株的定殖量出现下降的趋势,叶片的定殖量前两周出现下降趋势,后两周趋于平稳。然而,在茎干的定殖量较高,检测期内呈上升趋势。通过切片观察发现,定殖球孢白僵菌主要分布在烟草茎干细胞间隙,少部分定殖进入细胞内部。由此推测,白僵菌可能通过茎干或维管束在烟草组织间转移。3.定殖菌株促生效果在菌株间存在差异接种定殖的球孢白僵菌对烟草的促生作用在不同菌株间存在差异。接种后40 d发现,除Bb025和Bb029菌株,其余菌株均明显促进了烟草生长。形态学指标测定结果显示,定殖Bb02、Bb08、Bb0062和Bb07菌株明显增加了叶片数量、植株高度和叶片面积,生物量显著提高,且伴随净光合速率和叶绿素含量的提高。定殖Bb029菌株和Bb025菌株对地上部分生长无影响,但定殖Bb025菌株促进了烟草根系发育。6株定殖菌株均显著增加烟草表皮毛数量,而且,除了Bb025菌株外,其余定殖菌株均显著增加烟草气孔密度及气孔指数,显著提高烟草后代种子千粒重。除了Bb02菌株,定殖其余5种菌株均不同程度的提高烟草后代种子萌发率。4.定殖球孢白僵菌增强烟草抗病性分别检测定殖不同菌株烟草植株对细菌和真菌病害的抗性。灌根接种细菌病原青枯雷尔氏菌于白僵菌定殖50 d的烟草植株后,发现定殖Bb0062、Bb02和Bb08菌株明显提高植株对青枯病菌感染的耐受性,而定殖Bb07、Bb025和Bb029菌株对烟草青枯病抗性无明显影响。通过菌碟法接种病原真菌于白僵菌定殖40 d的烟草植株,结果显示,定殖Bb0062、Bb08和Bb02菌株显著增强了烟草对灰霉病抗性,定殖Bb0062、Bb02、Bb08和Bb029菌株显著增强烟草对赤星病的抗性,而定殖Bb07和Bb025菌株对两种真菌病害均无明显抗性。5.定殖球孢白僵菌赋予烟草对蚜虫趋避性引入定殖球孢白僵菌赋予烟草对蚜虫趋避性,但定殖不同菌株的植株对烟蚜的趋避性存在差异。接种龄期桃蚜于菌株定殖40 d的植株,检测桃蚜存活率。结果显示,定殖Bb07、Bb08和Bb0062菌株显著降低烟蚜在各个龄期的存活率,而定殖Bb02菌株对桃蚜的各个龄期的存活率无明显影响。6.定殖球孢白僵菌诱导烟草免疫相关途径为探讨定殖球孢白僵菌对烟草病虫害抗性的影响途径,分别分析了接种定殖白僵菌对烟草水杨酸和茉莉酸免疫途径的影响。结果显示,烟草生长培养15 d后,部分定殖菌株激活了烟草水杨酸免疫途径,其中定殖Bb006和Bb02菌株的激活程度最为显著,相对于对照组,水杨酸免疫途径标记基因PR1分别上调301.9倍和385.4倍,关键酶基因NPR1分别上调31.7倍和18.7倍,而其余菌株对两个水杨酸标记基因的表达无明显影响。定殖Bb07和Bb029菌株显著激活烟草茉莉酸途径,相对于对照组,茉莉酸免疫途径标记基因PDF1.2分别上调6.7倍和4.1倍,而定殖Bb0062、Bb08和Bb025菌株的烟草分别上调了2.5倍、2.8倍和1.0倍,定殖Bb02菌株的烟草下调0.4倍。定殖生长35 d后,定殖Bb0062和Bb02菌株的烟草PR1基因分别上调3.3倍和3.4倍,而其余菌株对该基因的表达无明显影响,两种菌株定殖烟草的NPR1基因分别均上调2.4倍,定殖Bb08和Bb07菌株分别下调0.2倍和0.3倍。定殖Bb07和Bb029菌株显著激活烟草茉莉酸途径,相对于对照组,茉莉酸免疫途径标记基因PDF1.2分别上调25.5倍和10.4倍,定殖Bb0062和Bb08菌株的烟草分别上调3.7和1.4倍,定殖Bb02和Bb025菌株烟草分别下调0.8倍和0.9倍。
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