硒与褪黑素调控茶树炭疽病与叶片衰老的机理研究

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茶树炭疽病是由炭疽菌(Colletotrichum sp.)侵染而引起的,属半知菌亚门真菌,是我国主要产茶区普遍发生的一种真菌病害,可造成茶树大量落叶导致茶叶减产和品质下降。茶树叶片生理活性的强弱会直接影响到自身光合产物的形成与积累,进而影响茶叶产量和品质。因此,研究茶树抗病和叶片衰老的调控机制具有重要的理论依据和实际应用前景。本文以“舒茶早”品种为实验材料,采用针刺接种和处理液浸泡两种方法,研究外源硒(Selenium,Se)和褪黑素(Melatonin,MT)处理对茶树炭疽病防治效果和茶树叶片衰老的影响,以及Se和MT在调节茶树与病原菌互作过程中对抗氧化酶活性和致病性相关蛋白水平的影响。主要研究结果如下:1.25 mg/L Se和150μmol/L MT处理后间隔24 h接种病原菌,7 d后处理组病斑直径明显小于对照组,其病斑扩展分别减少了68.3%和69.4%。通过不同浓度Se和MT对茶炭疽病原菌平板抑制实验,结果表明不同浓度的Se和MT对茶炭疽病原菌生长均无明显的抑制作用。通过Se和MT对炭疽菌细胞壁降解酶的实验发现,Se和MT可降低羧甲基纤维素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶、聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)酶活性。2.25 mg/L Se和150μmol/L MT处理后再接种茶炭疽菌,可显著提高茶树叶片内过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,增强了抗氧化酶系统活性。Se和MT处理促进叶片内可溶性蛋白质的合成,提高叶绿素含量,后期可降低丙二醛(MDA)的积累。Se和MT处理可提高叶片水杨酸信号转导通路上的抗病相关基因ALD1、NPR1、TGA3、TGA2和PR1的表达量。这表明外源硒和褪黑素通过持续提高叶片内防御酶活性和抗病基因表达量,从而提高茶树对炭疽病的抗性。3.25 mg/L Se和150μmol/L MT处理可提高茶树叶片内茶多酚、游离氨基酸和咖啡碱的含量。Se和MT各处理组可提高叶片硒含量,其含量分别是对照组的1.36、2.57和1.71倍。其中,Se单独处理时,硒含量差异最显著。4.Se和MT处理对茶树离体叶片叶绿素的降解破坏起减缓作用。25 mg/L Se和50μmol/L MT处理可以减缓离体叶片衰老过程中MDA含量的积累,降低叶绿素含量、SOD活性、可溶性蛋白含量和H2O2含量,也可降低O2-产生速率。这表明硒和褪黑素能够降低茶树离体叶片脂质过氧化程度,降低叶绿体超微结构的损伤程度,从而延缓了茶树叶片衰老。
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