【摘要】：水稻是世界上重要的糧食作物,稻瘟病是世界水稻生產(chǎn)上最具毀滅性的三大病害之一。加強(qiáng)水稻與稻瘟病菌互作機(jī)制的研究,可為培育廣譜、持久抗性水稻品種,制定防控稻瘟病害的新措施奠定基礎(chǔ)。同時(shí),水稻-稻瘟病菌病害系統(tǒng)被認(rèn)為是研究植物-病原菌互作的模式體系。加強(qiáng)水稻與稻瘟病菌互作的研究,其意義深遠(yuǎn)。植物細(xì)胞壁作為病原菌入侵的第一道屏障,是寄主與病原菌相互作用的重要場(chǎng)所,在植物對(duì)病原菌的抵抗中具有重要作用。但目前,水稻與稻瘟病菌互作過程中水稻細(xì)胞壁的作用還沒有受到廣泛的重視。在稻瘟病菌侵染過程中,水稻細(xì)胞壁組成物質(zhì)發(fā)生了哪些積極的變化還沒有被研究。本文以稻瘟病菌侵染過程中的水稻葉片作為試驗(yàn)材料,對(duì)水稻細(xì)胞壁的抗性作用進(jìn)行了系統(tǒng)研究,獲得如下結(jié)果:1.在稻瘟病菌侵染過程中不同抗性水稻品種葉片細(xì)胞壁自發(fā)熒光增強(qiáng)規(guī)律通過對(duì)稻瘟病菌侵染過程中水稻葉片自發(fā)熒光增強(qiáng)現(xiàn)象觀察和測(cè)定發(fā)現(xiàn),抗性品種葉片細(xì)胞壁自發(fā)熒光增強(qiáng)現(xiàn)象出現(xiàn)的早,增強(qiáng)強(qiáng)度高于感病品種。水稻葉片對(duì)稻瘟病菌侵染的響應(yīng)是系統(tǒng)性的,葉肉是水稻葉片響應(yīng)稻瘟病菌侵染最強(qiáng)烈的亞組織。表明水稻葉片細(xì)胞壁自發(fā)熒光增強(qiáng)與水稻抗性相關(guān)。稻瘟病菌侵染引起水稻葉片細(xì)胞壁物質(zhì)組成的改變,可通過自發(fā)熒光信號(hào)的檢測(cè)獲得重要信息。2.水稻葉片不同亞組織細(xì)胞壁物質(zhì)組成差異首次用24種細(xì)胞壁組成物質(zhì)的抗體對(duì)水稻葉片橫切面進(jìn)行熒光免疫標(biāo)記,獲得4類11種抗體有效標(biāo)記信號(hào),明確了纖維素、木質(zhì)素、甘露聚糖、不同甲基酯化程度的同型半乳糖醛酸、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、阿拉伯半乳糖蛋白及伸展蛋白等細(xì)胞壁組成物質(zhì)在水稻葉片上表皮、下表皮、葉肉、泡狀細(xì)胞、維管束鞘、木質(zhì)部、韌皮部及上側(cè)及下側(cè)厚壁組織等9個(gè)亞組織的分布特征。本結(jié)果可為解析水稻葉片亞組織功能上的差異提供依據(jù)。3.水稻細(xì)胞壁組成物質(zhì)對(duì)稻瘟病菌侵染的響應(yīng)采用熒光免疫標(biāo)記與膠體金免疫標(biāo)記的方法,對(duì)稻瘟病菌侵染過程中不同抗性水稻品種苗期葉片細(xì)胞壁組成物質(zhì)的變化進(jìn)行了動(dòng)態(tài)研究。結(jié)果表明,葉肉、表皮、泡狀細(xì)胞、維管束鞘、維管束參與水稻與稻瘟病菌互作。稻瘟病菌侵染,引起阿拉伯半乳糖蛋白含量上升,抗性越強(qiáng)的品種,其葉肉中的阿拉伯半乳糖蛋白含量在接種24h-72h上升速度越快。稻瘟病菌侵染,引起水稻葉片甘露聚糖含量下降,在侵染初期,抗性品種含量顯著高于感病品種,抗性越強(qiáng)的品種,其葉肉細(xì)胞中甘露聚糖含量越高。不同的果膠組分,對(duì)稻瘟病菌侵染的響應(yīng)是不同的。稻瘟病菌侵染,引起阿拉伯聚糖和高度甲基酯化同型半乳糖醛酸含量下降,而半乳聚糖含量上升。表明在稻瘟病菌侵染過程中水稻葉片細(xì)胞壁中的阿拉伯半乳糖蛋白、甘露聚糖和果膠組分含量發(fā)生的變化與水稻抗性密切相關(guān)。4.細(xì)胞壁相關(guān)基因表達(dá)對(duì)稻瘟病菌侵染的響應(yīng)通過對(duì)稻瘟病菌侵染過程中不同抗性水稻幼苗葉片細(xì)胞壁相關(guān)基因表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn),7個(gè)細(xì)胞壁相關(guān)激酶基因均可對(duì)稻瘟病菌侵染產(chǎn)生響應(yīng)�？共∧芰υ綇�(qiáng)的品種,其響應(yīng)速度越快,表達(dá)高峰出現(xiàn)的時(shí)間越早。12個(gè)甘露聚糖合成相關(guān)基因均可對(duì)稻瘟病菌侵染產(chǎn)生響應(yīng)。其中4個(gè)基因表達(dá)趨勢(shì)在抗感品種間存在差異;有6個(gè)基因抗性品種的表達(dá)峰值顯著高于感病品種;2個(gè)基因在接種0h,抗性品種的表達(dá)量極顯著地高于感病品種。5個(gè)阿拉伯半乳糖蛋白編碼基因可對(duì)稻瘟病菌侵染產(chǎn)生規(guī)律性響應(yīng)�？共∑贩N表達(dá)呈現(xiàn)為單峰曲線,YJ19表達(dá)峰值均在接種24h,且表達(dá)量顯著高于IRBL22和LTH;IRBL22表達(dá)趨勢(shì)與YJ19相似;稻瘟病菌侵染引起LTH表達(dá)量顯著下降,其峰值出現(xiàn)在接種0-12h。說明水稻細(xì)胞壁相關(guān)基因?qū)Φ疚敛【秩灸軌虍a(chǎn)生積極響應(yīng),細(xì)胞壁相關(guān)基因的響應(yīng)速度、表達(dá)峰值及表達(dá)趨勢(shì)與水稻抗性相關(guān)。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于:對(duì)稻瘟病菌侵染過程中水稻葉片細(xì)胞壁自發(fā)熒光增強(qiáng)現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,同時(shí)通過對(duì)水稻葉片亞組織的研究,明確水稻葉片對(duì)稻瘟病菌侵染響應(yīng)的系統(tǒng)性。且首次對(duì)水稻葉片亞組織細(xì)胞壁物質(zhì)組成及其對(duì)稻瘟病菌侵染的響應(yīng)進(jìn)行研究。綜上所述,本文首先從水稻葉片自發(fā)熒光現(xiàn)象入手,明確在稻瘟病菌侵染過程中水稻葉片細(xì)胞壁自發(fā)熒光增強(qiáng)信號(hào)與水稻抗性相關(guān)。葉片對(duì)稻瘟病菌侵染的響應(yīng)是系統(tǒng)性的,葉肉是響應(yīng)最強(qiáng)烈的部位,表皮、泡狀細(xì)胞、維管束鞘及維管束均參與了水稻與稻瘟病菌互作。明確了纖維素、木質(zhì)素、甘露聚糖、不同甲基酯化程度的同型半乳糖醛酸、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、阿拉伯半乳糖蛋白及伸展蛋白等細(xì)胞壁組成物質(zhì)在水稻葉片不同亞組織的分布特征。水稻葉片中的阿拉伯半乳糖蛋白,甘露聚糖和果膠組分與水稻抗性密切相關(guān)。細(xì)胞壁相關(guān)基因響應(yīng)速度、表達(dá)峰值及表達(dá)趨勢(shì)均與水稻抗性相關(guān)。
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【學(xué)位授予單位】：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S435.111.41
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本文編號(hào)：2339520