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亞高溫環(huán)境下番茄對(duì)細(xì)菌性斑點(diǎn)病病原菌的抗性變化及其機(jī)制研究

2021-12-02 12:59:38王安然史軍營(yíng)胡璋健喻景權(quán)
中國(guó)蔬菜 2021年11期
關(guān)鍵詞:常溫擬南芥抗性

王安然 史軍營(yíng) 胡璋健 王 嬌 喻景權(quán) 師 愷

(浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院,浙江杭州 310058)

番茄(Solanum lycopersiumL.)是我國(guó)重要的蔬菜作物,適宜生長(zhǎng)溫度是20~25 ℃(王桂蓮和王佩圣,2019),但在栽培過程中由于季節(jié)、氣候或設(shè)施封閉覆蓋,常會(huì)遭遇28~35 ℃的亞高溫環(huán)境,不僅會(huì)抑制葉、花、果實(shí)等器官的生長(zhǎng)發(fā)育(趙玉萍 等,2010),還會(huì)影響番茄對(duì)病原菌的抗性,嚴(yán)重影響番茄的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益(Hwang et al.,2000;Velásquez et al.,2018)。

番茄細(xì)菌性斑點(diǎn)病在我國(guó)南北方的番茄栽培中均有發(fā)生,嚴(yán)重時(shí)發(fā)病率可達(dá)80%以上;其病原菌丁香假單胞菌番茄致病變種(Pseudomonas syringaepv.tomato,Pst)主要為害番茄葉片,也為害莖和果實(shí)(宋加偉 等,2016)。Pst菌株P(guān)stDC3000 在2003 年完成基因組解析后,常作為模式病原菌廣泛應(yīng)用于植物抗病性和細(xì)菌致病機(jī)制的研究(Buell et al.,2003)。

通過對(duì)植物與PstDC3000 互作系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn),植物防御病原菌主要通過兩條抗病途徑:一是依賴于植物細(xì)胞膜表面的模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors,PRRs)感知病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)后激發(fā)模式觸發(fā)的免疫(PAMPstriggered immunity,PTI),如番茄和擬南芥的FLS2(flagellin-sensing 2)蛋白可通過對(duì)細(xì)菌鞭毛蛋白22 個(gè)保守基序flg22 的識(shí)別,誘發(fā)下游抗病響應(yīng)(Tsuda et al.,2008);二是由植物細(xì)胞內(nèi)R 蛋白(resistance protein)專一識(shí)別病原菌效應(yīng)因子后誘發(fā)效應(yīng)蛋白觸發(fā)的免疫(effector-triggered immunity,ETI),如番茄R 蛋白Pto 特異識(shí)別PstDC3000 效應(yīng)蛋白AvrPto 和AvrPtoB,激發(fā)下游強(qiáng)烈的防御信號(hào),顯著提高對(duì)細(xì)菌性斑點(diǎn)病病原菌的抗性(Oh &Martin,2011;Peng et al.,2018)。上述兩條抗病途徑都可引起下游活性氧(reactive oxygen species,ROS)爆發(fā),水楊酸(salicylic acid,SA)積累,防御基因誘導(dǎo)表達(dá)等一系列抗性響應(yīng)(Peng et al.,2018)。

植物PTI 和ETI 均會(huì)受到亞高溫的影響,但前人的研究結(jié)果不盡相同。例如,擬南芥的PTI 在28 ℃亞高溫中會(huì)受到抑制,對(duì)PstDC3000 的抗性顯著下降(Wang et al.,2009);但Cheng 等(2013)的研究則發(fā)現(xiàn)擬南芥中PTI 相關(guān)基因FRK1(flg22-induced receptor-like kinase 1)和WRKY29轉(zhuǎn)錄因子基因的表達(dá)及相關(guān)蛋白MAPK(mitogen-activated protein kinase)和BIK1(botrytis-induced kinase 1)的激活在28 ℃亞高溫時(shí)顯著增強(qiáng)。擬南芥中識(shí)別PstDC3000 效應(yīng)因子的R 蛋白R(shí)PS2 和RPM1 的表達(dá)量并不受亞高溫的影響,但二者介導(dǎo)的ETI 信號(hào)途徑卻受到亞高溫的抑制(Cheng et al.,2013);在番茄作物中已發(fā)現(xiàn)含有抗葉霉病病原菌的Cf-4、Cf-9和抗南方根結(jié)線蟲的Mi-1等R 基因(resistance gene,R gene)的抗性種質(zhì)會(huì)分別在高于33 ℃和28 ℃的亞高溫環(huán)境中出現(xiàn)抗性衰退乃至喪失的現(xiàn)象(de Jong et al.,2002;Hu et al.,2015)。但PstDC3000 引起的番茄細(xì)菌性斑點(diǎn)病是否會(huì)受到亞高溫的影響還并不清楚,亞高溫對(duì)番茄PTI 和Pto基因介導(dǎo)的ETI 的影響及其機(jī)制亦缺乏研究。

本試驗(yàn)以含有Pto基因的抗PstDC3000 的番茄LA3472 和其背景基因型Moneymaker 為材料,研究亞高溫對(duì)番茄PTI 和Pto基因介導(dǎo)的ETI 兩種抗病途徑的影響;通過2 份番茄材料內(nèi)源SA 含量及SA 生物合成與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因表達(dá)量的變化,探究亞高溫影響番茄抗病性的內(nèi)在機(jī)制,以期為亞高溫下番茄病害防控提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及亞高溫處理

試驗(yàn)于2018——2020 年在浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院蔬菜研究所溫室和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試番茄來源于Tomato Genetics Resource Center,為含有Pto基因的抗性基因型LA3472 和其背景基因型Moneymaker(編號(hào)為L(zhǎng)A2706)。浸種后,將番茄播種在含有基質(zhì)(草炭、蛭石和珍珠巖體積比為6∶3∶1)的營(yíng)養(yǎng)缽(直徑10 cm)中,其生長(zhǎng)條件為:晝夜溫度24 ℃/21 ℃,相對(duì)濕度70%~80%,光周期12 h/12 h,平均光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1。

待番茄長(zhǎng)至五葉一心時(shí),對(duì)大小、長(zhǎng)勢(shì)一致的植株進(jìn)行亞高溫處理,晝夜溫度為30 ℃/27 ℃,以晝夜溫度24 ℃/21 ℃的常溫為對(duì)照。其他條件與處理前保持一致,即:相對(duì)濕度70%~80%,光周期12 h/12 h,平均光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1。每個(gè)處理10 株,3 次重復(fù)。

1.2 病原菌培養(yǎng)及接種

PstDC3000 菌種由浙江大學(xué)宋鳳鳴教授實(shí)驗(yàn)室惠贈(zèng),參照Z(yǔ)hang 等(2015)的方法保存和培養(yǎng)。對(duì)亞高溫及常溫處理24 h 后的植株接種PstDC3000:菌株在King’s B(KB)固體培養(yǎng)基上進(jìn)行活化培養(yǎng)后,用10 mmol·L-1MgCl2調(diào)節(jié)菌液至OD600≈ 0.01,并加入有機(jī)硅至0.03%起展?jié)B作用,均勻噴施于處理植株每片復(fù)葉背面,不接種病原菌的對(duì)照(Mock)組以相同方式噴施10 mmol·L-1MgCl2;每個(gè)處理10 株,3 次重復(fù)。接種后的植株分別置于常溫(24 ℃/21 ℃)和亞高溫(30 ℃/27℃)環(huán)境下繼續(xù)培養(yǎng);其他條件設(shè)置為:光周期12 h/12 h,平均光強(qiáng)600 μmol·m-2·s-1,相對(duì)濕度90%。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 病原菌體外培養(yǎng)生長(zhǎng)曲線的繪制 為探究不同溫度處理對(duì)PstDC3000 自身增殖的影響,將500 μL 相同濃度(OD600≈ 1.0)的PstDC3000 菌液加入50 mL KB 液體培養(yǎng)基中,置于試驗(yàn)材料處理溫度(24 ℃和30 ℃)的搖床(200 r·min-1)上進(jìn)行培養(yǎng),測(cè)定不同培養(yǎng)時(shí)間后菌液OD600的變化,繪制生長(zhǎng)曲線。每個(gè)溫度下4 瓶菌液,3 次重復(fù)。

1.3.2 葉片菌落數(shù)(colony-forming units,CFU)測(cè)定 病原菌接種60 h 后,在不同處理植株的從下往上充分展開的第3 或第4 片功能葉上隨機(jī)打取6 個(gè)直徑為9 mm 的葉圓片,將葉圓片在70%酒精中浸泡10 s,用無(wú)菌水沖洗2 遍,參照Wolfe 等(2000)的方法處理并計(jì)算葉片單位面積上的菌落數(shù)。每個(gè)處理3 株,3 次重復(fù)。

1.3.3 病情指數(shù)(disease index,DI)統(tǒng)計(jì) 病原菌接種84 h 后,參考楊子祥等(2014)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)處理葉片發(fā)病情況,調(diào)查植株從下往上充分展開的第3、4、5 片功能葉的所有小葉,每個(gè)處理調(diào)查5 株,3 次重復(fù)。每片小葉按發(fā)病癥狀輕重程度分為5 個(gè)等級(jí),分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為:0 級(jí),葉片正常無(wú)病斑;Ⅰ級(jí),葉片下表皮可見少數(shù)病斑;Ⅱ級(jí),葉片下表皮局部有密集病斑;Ⅲ級(jí),葉片下表皮多部位有密集病斑,但未散布整片葉;Ⅳ級(jí),葉片下表皮全片葉可見病斑分布。計(jì)算單株病情指數(shù)。

DI=∑(各級(jí)病葉數(shù)×相應(yīng)級(jí)數(shù))/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級(jí)數(shù))× 100

1.3.4 葉綠素?zé)晒獬上窦皽y(cè)定 病原菌接種84 h后,將處理植株暗適應(yīng)0.5 h,選取不同處理植株的從下往上充分展開的第3 或第4 片功能葉,用IMAGING-PAM 調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)(Heinz-Wal,德國(guó)),參照Genty 等(1989)的方法測(cè)定被處理葉片的光系統(tǒng)Ⅱ(Photosystem Ⅱ,PS Ⅱ)實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ。每處理3 株,3 次重復(fù)。

1.3.5 SA 含量測(cè)定 病原菌接種24 h 后,參考Zhang 等(2018)的方法測(cè)定葉片SA 含量。取0.1 g 從下往上充分展開的第3 或第4 片功能葉片凍樣充分研磨,用2 mL 內(nèi)參標(biāo)樣D4-SA(OlChemIm,捷克)終濃度為100 ng·mL-1的乙酸乙酯溶解,經(jīng)氮?dú)獯蹈珊?,?00 μL 70%甲醇復(fù)溶并離心,參照王峰(2017)的方法,使用安捷倫1290 高效液相色譜系統(tǒng)及安捷倫6460 三級(jí)串聯(lián)桿質(zhì)譜儀(Agilent Technologies,德國(guó))對(duì)上清液進(jìn)行檢測(cè),測(cè)定葉片中SA 含量。每個(gè)處理3 株,3 次重復(fù)。

1.3.6 葉片總RNA 提取及qRT-PCR 分析 病原菌接種24 h 后,使用RNA 提取試劑盒(天根生化科技有限公司,中國(guó))提取50~100 mg 從下往上充分展開的第3 或第4 片功能葉片總RNA,使用Fermentas RevertAid first Strand cDNA Synthesis kit反轉(zhuǎn)錄成cDNA。qRT-PCR 以番茄肌動(dòng)蛋白Actin為內(nèi)參基因,測(cè)定SA 生物合成基因PALs 與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因NPR1的相對(duì)表達(dá)量,使用iCycler iQ Multicolor 實(shí)時(shí)定量PCR 檢測(cè)系統(tǒng)儀器(Bio-Rad,美國(guó)),參照說明書進(jìn)行操作。根據(jù)SGN 上的番茄基因序列設(shè)計(jì)引物(表1),數(shù)據(jù)采用2-??CT法進(jìn)行分析(Livak &Schmittgen,2001)。每個(gè)處理3 株,3 次重復(fù)。

表1 qRT-PCR 分析所用引物

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SAS 8.0 軟件對(duì)各處理進(jìn)行在5%水平上(Tukey 法)的差異顯著性分析,運(yùn)用OriginPro 2019b 進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度對(duì)Pst DC3000 體外生長(zhǎng)的影響

為了探究不同溫度對(duì)PstDC3000 自身生長(zhǎng)的影響,將相同濃度的PstDC3000(OD600≈ 0.01)分別置于24 ℃常溫和30 ℃亞高溫的搖床上進(jìn)行培養(yǎng),測(cè)定不同時(shí)間點(diǎn)的菌液濃度,繪制生長(zhǎng)曲線(圖1)。結(jié)果表明,2 種溫度下PstDC3000 的增殖速度并無(wú)顯著差異,說明體外培養(yǎng)時(shí),與24 ℃常溫相比,30 ℃亞高溫對(duì)PstDC3000 的生長(zhǎng)并無(wú)顯著影響。

圖1 溫度對(duì)Pst DC3000 體外生長(zhǎng)的影響

2.2 亞高溫對(duì)番茄細(xì)菌性斑點(diǎn)病發(fā)生的影響

如圖2-A、2-B、2-C 所示,相比于常溫,亞高溫下Moneymaker 和LA3472 葉片感病表型均更加嚴(yán)重,葉片菌落數(shù)均顯著增多,病情指數(shù)均顯著增加。

植物葉片光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)對(duì)各種逆境脅迫的響應(yīng)較為敏感,故PSⅡ的實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ可以作為衡量葉片受脅迫程度的重要指標(biāo)(岑海燕等,2018)。如圖2-D、2-E 所示,在未進(jìn)行病原菌接種的Mock 條件下,亞高溫處理對(duì)Moneymaker和LA3472 番茄葉片ΦPSⅡ的影響并不顯著;但在接種PstDC3000 后,Moneymaker 的ΦPSⅡ在常溫下和亞高溫下分別降低了0.145 和0.197,即亞高溫使Moneymaker 接種后的受脅迫程度比常溫下加重了36%;LA3472 在接種病原菌后,常溫處理的ΦPSⅡ僅降低了0.065,而亞高溫處理的ΦPSⅡ則降低了0.124,即亞高溫使LA3472 接種后的受脅迫程度比常溫下加重了91%。上述試驗(yàn)結(jié)果表明,單獨(dú)的亞高溫處理不會(huì)對(duì)Moneymaker 和LA3472 葉片造成脅迫,但亞高溫處理會(huì)加重PstDC3000 造成的生物脅迫,即亞高溫增加了抗性不同的2 份番茄材料對(duì)PstDC3000 的敏感性,且對(duì)LA3472 的抗病性的抑制更為明顯。

圖2 亞高溫對(duì)番茄接種Pst DC3000 后葉片表型(A)、葉片菌落數(shù)(B)、病情指數(shù)(C)和ΦPSⅡ(D、E)的影響

2.3 亞高溫對(duì)番茄接種Pst DC3000 后SA 含量及合成基因PALs 表達(dá)量的影響

植物響應(yīng)病原菌后會(huì)誘導(dǎo)SA 合成關(guān)鍵酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)編碼基因上調(diào)表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)SA 的生物合成和積累(Kim &Hwang,2014);SA 則通過綁定NPR1(nonexpresser of PR genes 1)蛋白進(jìn)入細(xì)胞核中,激活下游病程相關(guān)基因(pathogenesis-related genes,PR genes)的表達(dá)(Mou et al.,2003)。為探究亞高溫是否影響不同抗病路徑中的SA 信號(hào)途徑,首先對(duì)番茄PTI 和ETI 響應(yīng)中SA 含量及其合成基因PALs 的表達(dá)量進(jìn)行測(cè)定。

接種PstDC3000 后,常溫下Moneymaker 和LA3472 葉片中的SA 含量均顯著上升,亞高溫環(huán)境下雖然SA 含量也有一定程度的上升,但亞高溫顯著抑制了SA 在2 份番茄材料中的積累,Moneymaker 和LA3472 葉片的SA 含量分別比常溫對(duì)照下降了50%和58%(圖3)。

圖3 亞高溫下番茄接種Pst DC3000 24 h 后SA 含量

qRT-PCR 結(jié)果表明,接種PstDC3000 后,接種后Moneymaker 的PALs 基因顯著上調(diào),但在亞高溫下的上調(diào)幅度低于常溫;LA3472 的PALs 基因在常溫下受PstDC3000 誘導(dǎo)后的表達(dá)也均顯著增加,但在亞高溫下,除PAL10在接種病原菌后顯著上調(diào)外,PAL4、PAL6、PAL8、PAL9和PAL11在接種后的表達(dá)與Mock 條件下無(wú)顯著差異(圖4)。這與SA 含量的變化趨勢(shì)一致。說明在2 份番茄材料中PstDC3000 誘導(dǎo)的SA 積累和合成基因PALs 的表達(dá)在亞高溫下均受到了抑制。

圖4 亞高溫下番茄接種Pst DC3000 24 h 后PALs 的基因表達(dá)量

2.4 亞高溫對(duì)番茄接種Pst DC3000 后SA 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因NPR1 表達(dá)量的影響

在亞高溫和常溫下接種PstDC3000 后,Moneymaker 和LA3472 中SA 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因NPR1的表達(dá)情況與SA 含量和PALs 基因表達(dá)的變化趨勢(shì)相似(圖5)。Moneymaker 和LA3472 中NPR1的表達(dá)量在接種PstDC3000 后均顯著增加,但在亞高溫下表達(dá)量均顯著低于常溫,說明2 份材料中NPR1的表達(dá)也都受到了亞高溫的抑制。

圖5 亞高溫下番茄接種Pst DC3000 24 h 后NPR1 的基因表達(dá)量

3 討論與結(jié)論

病原物、寄主植物和環(huán)境條件構(gòu)成了植物“病害三角”,溫度是影響病原菌致病力與植物抗病性的重要環(huán)境因子。研究表明,番茄的適宜生長(zhǎng)溫度為20~25 ℃(王桂蓮和王佩圣,2019),而PstDC3000 病原菌的適宜生長(zhǎng)溫度為24~30 ℃(楊春泉,2008)。因此本試驗(yàn)選取了24 ℃和30 ℃兩個(gè)環(huán)境溫度為代表,用以研究亞高溫環(huán)境下番茄對(duì)細(xì)菌性斑點(diǎn)病病原菌的抗性變化及其內(nèi)在機(jī)制。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與24 ℃常溫相比,30 ℃亞高溫對(duì)PstDC3000 在培養(yǎng)基中的自身增殖速度沒有明顯影響,但會(huì)使2 份番茄材料葉片內(nèi)PstDC3000 的菌量均顯著增加,這與前人在擬南芥中的研究結(jié)果一致(Huot et al.,2017)。說明亞高溫可能通過調(diào)控番茄的抗病性導(dǎo)致細(xì)菌性斑點(diǎn)病的發(fā)生或加重,而和病原菌本身的生長(zhǎng)特性無(wú)關(guān)。

前人研究表明,亞高溫對(duì)植物抗病性的影響體現(xiàn)在對(duì)PTI 和ETI 的復(fù)雜調(diào)控。本試驗(yàn)中,高感番茄Moneymaker 和高抗番茄LA3472 在亞高溫下均表現(xiàn)出更嚴(yán)重的發(fā)病程度,葉片受脅迫程度均比常溫下加重,說明番茄的PTI 和Pto基因介導(dǎo)的ETI都受到了亞高溫的抑制。該結(jié)果與Wang 等(2009)對(duì)擬南芥基礎(chǔ)免疫的研究結(jié)果相一致,可能與亞高溫下抗病信號(hào)傳遞和抗性相關(guān)基因表達(dá)發(fā)生改變有關(guān)。Janda 等(2019)發(fā)現(xiàn)高于28 ℃的亞高溫處理會(huì)抑制擬南芥中受flg22 誘導(dǎo)的ROS 爆發(fā),且抑制效果隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)和溫度的升高而增強(qiáng),并認(rèn)為這可能與亞高溫處理后FLS2的轉(zhuǎn)錄受抑制和細(xì)胞膜上FLS2 蛋白含量的減少有關(guān)。然而,Cheng等(2013)卻發(fā)現(xiàn)28 ℃亞高溫處理會(huì)增強(qiáng)擬南芥PTI 相關(guān)蛋白BIK1 的磷酸化,且PTI 標(biāo)記基因WRKY29和FRK1受flg22 的誘導(dǎo)表達(dá)在28 ℃亞高溫時(shí)最為顯著。因此,亞高溫對(duì)PTI 的影響還需要在更多的植物-病原互作系統(tǒng)中深入研究。而亞高溫對(duì)ETI 的影響會(huì)因R 基因種類和病原菌特性而異(Velásquez et al.,2018)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)亞高溫降低了番茄Pto基因介導(dǎo)的其對(duì)PstDC3000 的抗性,與前人在番茄與其他病原系統(tǒng)互作的報(bào)道相一致。例如:Cf-4、Cf-9等R 基因介導(dǎo)的番茄對(duì)葉霉病病原菌的抗性在33 ℃亞高溫下會(huì)受到較大程度的抑制,與質(zhì)膜上識(shí)別病原菌效應(yīng)因子Avr9 的高親和性結(jié)合位點(diǎn)減少有關(guān)(de Jong et al.,2002);抗南方根結(jié)線蟲的Mi-1基因在高于28 ℃的亞高溫環(huán)境中不表達(dá)或延遲表達(dá)(王銀磊 等,2014;Hu et al.,2015),其介導(dǎo)的對(duì)根結(jié)線蟲的抗性也完全喪失(Hwang et al.,2000);具有抗番茄黃化曲葉病毒基因Ty-1/Ty-3的番茄品種9706TR 在25~33℃亞高溫環(huán)境中的病毒積累量比在20~23 ℃常溫環(huán)境中顯著增加(李佳蔚 等,2016)。

SA 在植物PTI 和ETI 響應(yīng)中均有重要的作用(Vlot et al.,2009),且其介導(dǎo)的抗病信號(hào)途徑受到溫度、光照、濕度、CO2濃度等環(huán)境因素的調(diào)控(Zhou et al.,2004;Hua,2013;Zhang et al.,2015)。例如高濃度CO2可促進(jìn)SA 的合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),增加番茄對(duì)PstDC3000 和煙草花葉病毒的抗性(Zhang et al.,2015);16 ℃亞低溫可通過增強(qiáng)擬南芥SA 合成與信號(hào)途徑,提高其對(duì)PstDC3000 的抗性(Li et al.,2020)。而在擬南芥和煙草中都發(fā)現(xiàn)SA 合成相關(guān)基因EDS1(enhanced disease susceptibility 1)和信號(hào)途徑標(biāo)記基因PR1會(huì)受亞高溫影響而呈現(xiàn)較弱的病原誘導(dǎo)表達(dá)水平,且30 ℃的亞高溫處理會(huì)使擬南芥中SA 的積累與信號(hào)傳遞受阻,降低其對(duì)PstDC3000 的基礎(chǔ)抗性(Zhao et al.,2016;Huot et al.,2017)。在 番 茄抗葉霉病病原菌的Cf-4、Cf-9基因介導(dǎo)的ETI 響應(yīng)中,SA 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因NPR1的表達(dá)在33 ℃亞高溫下也會(huì)受到抑制(de Jong et al.,2002)。本試驗(yàn)中Moneymaker 與LA3472 的SA 含量對(duì)PstDC3000 的響應(yīng)均受到亞高溫的抑制,PALs 基因在亞高溫下的表達(dá)量也顯著低于常溫對(duì)照,而PAL 在辣椒和煙草等茄科植物受病原菌誘導(dǎo)的SA合成與積累中起著重要作用(Chen et al.,2009;Seyfferth &Tsuda,2014)。2 份番茄材料中SA 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因NPR1在病原誘導(dǎo)下的表達(dá)也均受到亞高溫的抑制。這些結(jié)果與在擬南芥、煙草的基礎(chǔ)免疫和番茄Cf基因介導(dǎo)的ETI 中SA 含量變化及相關(guān)基因的表達(dá)趨勢(shì)一致,說明SA 參與亞高溫對(duì)番茄PTI 和Pto基因介導(dǎo)的ETI 的調(diào)控,推測(cè)SA 的合成與信號(hào)傳遞受抑制是番茄抗病性在亞高溫下降低的原因。

綜上,亞高溫下番茄PTI 和ETI 均被削弱,2份番茄材料對(duì)細(xì)菌性斑點(diǎn)病的敏感性都顯著增加;亞高溫抑制PTI 和ETI 中SA 的合成及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,可能是抗性不同的番茄對(duì)PstDC3000 的敏感性均增加的原因。而SA 是否參與亞高溫對(duì)番茄其他R 基因介導(dǎo)的ETI 的調(diào)控還有待探究,不受亞高溫影響的抗病途徑也值得挖掘。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中,一方面要利用農(nóng)藝措施盡量避免作物栽培中出現(xiàn)誘發(fā)或加重病害的亞高溫環(huán)境,另一方面也可結(jié)合化學(xué)、生物手段防控亞高溫環(huán)境下番茄病害的發(fā)生。

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