三种内生真菌对烟草生长、诱导抗病性和抗重金属能力的影响及其机理的初步研究

摘要

内生真菌具有促进植物生长，提高植物的抗病、抗逆性的功能，其农业应用前景广阔。印度梨形孢(Piriformospora indica)是从印度塔尔沙漠的灌木根内分离到的一种能够诱导多种植物对生物和非生物逆境胁迫产生抗性的植物根系内生真菌;威廉斯梨形孢(Piriformospora williamsii)和梨形蜡壳耳菌(Sebacinavermifera)是与印度梨形孢同属于蜡壳耳目的两种内生真菌，这三种内生真菌的菌丝与厚垣孢子的形态较相似。
　　烟草是我国重要的经济作物，中国是世界上最大的烟草生产和消费国。烟草及烟草制品农药残留量、重金属含量是各国在烟草制品质量控制中的重要内容，是国际烟叶市场评价和选购的重要指标。因此，开展内生真菌对烟草的促生作用、诱导抗病作用及降低烟叶中的重金属含量作用的研究，减少烟草生产过程中农药化肥的使用，提高烟草制品的质量具有重要作用，同时对进一步认识内生真菌对植物的生物学作用具有重要意义。
　　本论文主要从三种内生真菌及其分泌物对烟草的促生作用、诱导抗病作用及对烟叶重金属Hg和As影响等方面进行研究，主要研究结果如下:
　　1.三种内生真菌及其分泌物对烟草的促生作用。
　　在前人研究的基础上，选择MS培养基作为这三种真菌与烟草共培养用的培养基。通过比较接种1块和2块菌丝块对烟草的促生作用，结果表明:不同菌对烟草促生作用适宜菌丝块是不同的。印度梨形孢和梨形蜡壳耳菌接种2块比1块对烟草的促生作用更好，威廉斯梨形孢接种12块比2块对烟草的促生作用更好。接种2块印度梨形孢的烟草，其根、叶干重是对照烟草的3倍、3.8倍，接种2块梨形蜡壳耳菌菌丝块的烟草，其根、叶干重是对照烟草的2倍、3倍;接种1块威廉斯梨形孢菌丝块的烟草，其根、叶干重是对照烟草的1.5倍、2.2倍。
　　MS培养基上研究发现，三种内生真菌的分泌物显著促进了烟草的生长。加有印度梨形孢、威廉斯梨形孢和梨形蜡壳耳菌分泌物的烟草，其叶鲜重分别为对照烟草的7.2、3.5、5.5倍，其叶干重分别是对照烟草的3.0、1.0、2.0倍。
　　盆栽试验结果表明:三种内生真菌都显著促进了盆栽烟草的生长。根部有印度梨形孢、威廉斯梨形孢和梨形蜡壳耳菌定殖的烟草，其株高分别是对照烟草的2.0、1.4、1.9倍，其最大叶面积分别是对照烟草的1.3、1.1、1.3倍。
　　2.三种内生真菌对烟草的抗病作用及其初步机理。
　　盆栽接种试验结果表明:根部有印度梨形孢、威廉斯梨形孢和梨形蜡壳耳菌定殖的烟草，在根基部接种烟草疫霉菌(Phytophthora parasitica var.nicotianae)后，发病严重度显著低于对照。根部有印度梨形孢定殖的烟草，PAL、POD和PPO活性分别是对照的3.99、1.5、2.66倍;烟草叶片中抗病相关基因PR1b、P450-2、hrs203J、NmIMSP和P450-1的表达量分别是对照烟草的3.8、15.7、3.1、2.6和1.5倍。
　　印度梨形孢、威廉斯梨形孢和梨形蜡壳耳菌显著提高烟草对终极腐霉(Pythium ultimum)的抗性。在接菌后第9d，其苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)活性是对照烟草的1.7、1.8、1.6倍;根部有威廉斯梨形孢定殖的烟草，在接菌后第9d，其PAL、POD、PPO活性是对照烟草的1.4、1.5、2.7倍。根部有梨形蜡壳耳菌定殖的烟草，在接菌后第9d，其PAL、POD、PPO活性是对照烟草的1.2、1.5、1.3倍。
　　3.三种内生真菌对烟草重金属含量的影响
　　试验结果表明:三种内生真菌对烟草抗重金属的作用是不同的。根部有印度梨形孢定殖的烟草，其根、茎、叶中汞的含量分别下降了30.33％、57.39％、59.42％;根部定殖有威廉斯梨形孢的烟草，其根中砷的含量增加了1.06倍，其茎、叶中砷的含量分别下降了50.26％和71.21％。而根部有梨形蜡壳耳菌定殖的烟草，其叶片中重金属汞和砷的含量都显著高于对照烟草。
　　RT-PCR结果显示，砷胁迫下，根部有威廉斯梨形孢定殖的烟草，其叶片中抗重金属相关基因ARP1、Ngm、PCS1、NtERD10C、JIH1、NtAQP1、HO1的表达量分别是对照烟草的1.2、1.6、1.5、4.4、1.2、4.9倍。

目录

声明

致谢

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．内生真菌的定义

2 三种内生真菌的形态特征与分类地位

3 印度梨形孢研究概况

3．1 印度梨形孢对植物的促生作用

3．2 印度梨形孢对作物品质的影响

3．3 印度梨形孢提高植物对非生物和生物逆境的耐受性

3．4 植物激素在印度梨形孢与植物互作中的作用

3．5 印度梨形孢与植物互作中涉及到的免疫反应

3．6 印度梨形孢的应用前景

4．植物的抗病性

4．1 植物的抗病反应系统

4．2 防御酶类对植物抗病反应的影响

4．3 植物的抗病基因

4．4 菌根真菌诱导植物抗病反应的机理

5 植物的抗逆反应

5．1 植物体内活性氧清除系统

5．2 植物螯合肽和金属硫蛋白提高植物对重金属胁迫的耐受性

5．3 植物耐重金属相关基因

6．本研究的目的、意义和主要内容

第二章 三种内生真菌及其分泌物对烟草的促生作用

1 材料与方法

1．1 试验菌株

1．2 供试植物

1．3 培养基的制备

1．4 印度梨形孢、威廉斯梨形孢和梨形蜡壳耳菌的培养

1．5 烟草种子的萌发

1．6 三种内生真菌分泌物的制备

1．7 三种内生真菌与烟草的共培养

1．8 三种内生真菌对盆栽烟草生长的影响

1．9 三种内生真菌的分泌物对烟草生长的影响

2 结果与分析

2．1 三种内生真菌与烟草的共培养

2．2 三种内生真菌对盆栽烟草生长的影响

2．3 三种内生真菌分泌物对烟草生长的影响

3 小结与讨论

第三章 三种内生真菌对烟草的抗病性影响

第一节 三种内生真菌诱导烟草对黑胫病的抗性研究

1 材料与方法

2 结果与分析

第二节 三种内生真菌诱导烟草对终极腐霉菌的抗性研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 小结与讨论

第四章 三种内生真菌对烟草重金属含量的影响

1 材料与方法

1．1 试验菌株

1．2 供试植物

1．3 试验所用重金属标样

1．4 烟苗的准备

1．5 重金属汞处理烟草

1．6 重金属砷处理烟草

1．7 实时荧光定量PCR

1．8 印度梨形孢、威廉斯梨形孢两种内生真菌对汞、砷的敏感性试验

1．9 测定烟草根、茎、叶中重金属的含量

1．10 统计分析

2 结果与分析

2．1 重金属汞对烟草生长的影响

2．2 重金属汞对烟草农艺性状的影响

2．3 不同浓度的汞对印度梨形孢和威廉斯梨形孢生长的影响

2．4 重金属砷对烟草生长的影响

2．5 烟草叶片总RNA的分析

2．6 砷处理后根部有威廉斯梨形孢定殖烟草抗重金属基因表达分析

2．7 不同浓度的砷对印度梨形孢和威廉斯梨形孢生长的影响

2．8 三种内生真菌对烟草重金属汞和砷含量的影响

3 小结与讨论

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献