本文選題：番茄 + 二烯丙基二硫　； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：在我國,以個體農(nóng)戶為經(jīng)營主體的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展中,連作障礙已成為設(shè)施蔬菜可持續(xù)發(fā)展的制約因素。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),套作大蒜可以消減番茄連作障礙,而大蒜根系分泌物的化感作用可能起主要作用。二烯丙基二硫(DADS)是大蒜根系分泌物和大蒜秸稈中的主要化感物質(zhì),但其作用的生理和分子機(jī)制尚不清楚。研究DADS的化感促進(jìn)效應(yīng)及其消減番茄連作障礙的生理和分子機(jī)制,對設(shè)施番茄可持續(xù)發(fā)展有重要意義。本試驗以普通番茄品種東粉三號為材料,研究DADS對番茄種子發(fā)芽和幼苗生長的生理生化效應(yīng)、對番茄根系基因表達(dá)水平的影響和對番茄敏感代謝途徑的調(diào)控效應(yīng),篩選與化感物質(zhì)DADS響應(yīng)有關(guān)的主要基因并初步分析其作用,分析大蒜化感物質(zhì)DADS對連作番茄根系分泌物變化的影響,以期闡明DADS的化感促進(jìn)作用,為克服設(shè)施番茄連作障礙提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:1.通過發(fā)芽生物測試發(fā)現(xiàn),DADS對番茄種子發(fā)芽和根系生長具有雙重的劑量效應(yīng)。DADS在低濃度(0.01-0.62 mM)時促進(jìn)番茄根系生長,但高濃度(6.20-20.67 mM)抑制根的生長。細(xì)胞學(xué)觀察發(fā)現(xiàn),低濃度DADS增加了根尖分生區(qū)細(xì)胞的長度,提高了根尖分生區(qū)細(xì)胞的有絲分裂活性。相反,高濃度的DADS通過抑制根尖分生區(qū)細(xì)胞的長度和有絲分裂而抑制根系生長。分生區(qū)細(xì)胞的寬度不受DADS影響。此外DADS增加了番茄根系吲哚3乙酸(IAA)和玉米素核苷(ZR)的含量,對IAA含量的影響主要是通過上調(diào)IAA合成基因FZYs和IAA運(yùn)輸基因基因PINs的表達(dá)。擴(kuò)展蛋白基因EXPB2和beta-expansin precursor在DADS處理3 d后上調(diào)表達(dá),EXP1、EXPB3和EXLB1在DADS處理5 d后上調(diào)表達(dá),與番茄根長相對增長率的趨勢一致,說明DADS可能通過調(diào)控番茄不同生長階段EXPs基因的表達(dá)進(jìn)而影響根系生長。2.通過不同濃度DADS對番茄幼苗生長效應(yīng)的研究,發(fā)現(xiàn)較低濃度DADS(0.14和0.21 m M)對番茄幼苗生長有促進(jìn)作用,增加了番茄植株鮮重、株高、根總長,根體積和根表面積、根系活力和葉綠素含量。通過一系列濃度梯度的DADS對籽苗根系及下胚軸防御酶活性的研究發(fā)現(xiàn),DADS提高了番茄根系和下胚軸過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,增加根系超氧化物歧化酶(SOD)活性。DADS處理增加了番茄根系和下胚軸可溶性蛋白含量,低濃度的DADS對番茄根系和下胚軸丙二醛(MDA)含量沒有顯著影響。0.10-0.41 mM的DADS顯著降低了呼吸爆發(fā)氧化酶D基因(RBOHD)的表達(dá),6.20 mM的DADS顯著提高了RBOHD的表達(dá),說明可通過調(diào)控番茄RBOHD基因調(diào)控番茄活性氧(ROS)的生成。此外,DADS對各防御酶基因家族的表達(dá)影響不同,說明它可能影響多個防御酶基因的表達(dá)調(diào)控防御酶的活性,增加番茄抗性,進(jìn)一步影響番茄對外界環(huán)境的響應(yīng)。3.通過轉(zhuǎn)錄組測序,分別在DADS處理4、24和48 h的根系樣品中發(fā)現(xiàn)1828、1296和1190個差異表達(dá)基因(DEGs)。DADS短時間處理4 h使同化硫還原和谷胱甘肽(GSH)代謝途徑中的許多DEGs上調(diào)表達(dá),并增加了GSH合成的關(guān)鍵酶半胱氨酸合成酶活性;此外,DADS增加了番茄根系和葉片的防御酶活性,提高了6個POD基因的表達(dá)水平,說明DADS可以通過增加番茄非酶抗氧化物質(zhì)(如GSH)的含量,提高抗氧化酶,如谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(GST)、POD、CAT、SOD、PPO和PAL的活性,增強(qiáng)番茄的抗性。植物與病原菌互作中的DEGs,如鈣調(diào)素/鈣調(diào)素類蛋白(CAM/CML),鈣依賴蛋白激酶(CDPKs)受DADS影響主要下調(diào)表達(dá),但很多病程相關(guān)蛋白基因(PRs)被DADS誘導(dǎo)表達(dá),說明DADS主要激活了番茄的效應(yīng)子觸發(fā)免疫(ETI)抗病途徑。DADS處理顯著影響植物激素合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo),但這兩種代謝通路中DEGs的表達(dá)趨勢卻相反,說明DADS可能通過調(diào)控植物激素的合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控植株生長和對外界環(huán)境的響應(yīng)。4.用連作番茄根際土壤浸提液模擬番茄連作條件,DADS處理試驗表明,DADS主要通過提高番茄的根系活力和葉綠素含量,增加了SOD,POD和PAL活性,促進(jìn)了GSH和氧化型谷胱甘肽(GSSG)的代謝,進(jìn)而促進(jìn)番茄植株生長,提高抗性,緩解連作條件的脅迫。DADS處理一次后,番茄根系分泌物中的不飽和脂肪酸(棕櫚酸甲酯、棕櫚油酸甲酯、油酸甲酯)含量呈先降低(1-3 d)后升高(15 d)的趨勢。通過發(fā)芽生物測試發(fā)現(xiàn),20 mM棕櫚酸甲酯抑制番茄下胚軸的生長,而20 mM油酸甲酯抑制番茄根的生長。DADS處理1 d后番茄根系分泌物中的抗根結(jié)線蟲類物質(zhì),如鄰苯二甲酸二丁酯,2,2′-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基)苯酚和2,4-二叔丁基苯酚的含量增加。因此,DADS可能通過調(diào)節(jié)番茄根系分泌物含量的變化以緩解番茄的自毒作用,增加番茄抗病性。5.通過PCR方法擴(kuò)增出番茄Sl DIR1同源基因的一段編碼區(qū)SlDIR1-like,經(jīng)過序列比對發(fā)現(xiàn)其含有與其他物種DIR1蛋白相同的8個保守的半胱氨酸結(jié)構(gòu)。DIR1蛋白與系統(tǒng)獲得性抗性(SAR)信號的形成和胞間傳遞有關(guān)。SlDIR基因家族不同的DIR表達(dá)特性不同,說明不同的SlDIR基因可能在不同的組織中發(fā)揮作用。DADS處理后,不同SlDIR的表達(dá)趨勢不同說明SlDIR家族基因在SAR形成過程中有不同的功能。此外,水楊酸(SA)受體蛋白基因NPR1和SAR的標(biāo)記基因PR1表達(dá)水平上升說明DADS可能增加了番茄不同組織中SA水平,誘導(dǎo)了番茄的SAR反應(yīng)。
[Abstract]:In this paper , the effects of DADS on the growth of tomato roots and the physiological and biochemical effects of DADS on root exudates of tomato were studied . The effects of DADS on plant hormone synthesis and signal transduction were studied . The results showed that DADS could increase the activity of SOD , POD and PAL by increasing the content of SOD , POD and PAL . The sequence alignment showed that it contains the same conserved cysteine structure as DIR1 protein of other species . The DIR1 protein is related to the formation of the system acquired resistance ( SAR ) signal and the intercellular communication . The different expression profiles of the SlDIR gene family have different functions in different tissues . After DADS treatment , the expression of different SlDIR genes may play a different function in the formation of SAR . In addition , the expression level of the marker genes of the salicylic acid ( SA ) receptor protein gene NR1 and SAR increases , indicating that the DADS may increase SA level in different tissues of the tomato , and induce the SAR response of the tomato .
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S641.2;S633.4

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本文編號：1984191