根際細菌誘導的系統(tǒng)抗性

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1、萬方數(shù)據(jù)第14卷第4期2001年12月山東科學SHANDONGSCIENCEV01．14No．4Dec．2001文章編號：1002—4026(2001)04—0018"08根際細菌誘導的系統(tǒng)抗性孔慶科1，丁愛云1，劉招艦1，張新健1，殷復偉2(1．山東農(nóng)業(yè)大學植保學院，山東泰安271018；2．泰安市農(nóng)業(yè)局，山東泰安271018)、摘要：在植物根際附近(包括根圍和根內(nèi))存在大量的細菌，其中非致病性根際細菌能誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗性，稱之為ISR，其表型與病菌誘導的系統(tǒng)獲得性抗性(SAR)$H似。根際細菌調(diào)控誘導的系統(tǒng)抗性對許多植物如擬南芥、豆類、黃瓜等上的真菌、細菌、病毒有抑

2、制作用。誘導細菌和挑戰(zhàn)病菌在空間上是相對隔離的，ISR的信號途徑需要茉莉酸(JA)和乙烯的作用，ISR不產(chǎn)生PR。。在大田條件下ISR也是有效的，這就提供了一個植物病害生物防治的自然機制。關(guān)鍵詞：誘導系統(tǒng)抗性；植物生長促進根際細菌；水楊酸；信號途徑；系統(tǒng)獲得抗性中圖分類號：$432+2文獻標識碼一病原菌、病原菌提取物或其它物理、化學因子能誘導植物產(chǎn)生SAR，而存在植物根際中的細菌在植物一微生物長期的進化過程中建立了密切的關(guān)系，植物根部邊際細胞定期脫落，部分由于根伸長與土壤磨擦脫落，很大一部分由于植物基因調(diào)控的結(jié)果[1]和分泌營養(yǎng)物質(zhì)(糖類、氨基酸等)為細菌提供營養(yǎng)[2]，

3、而細菌同樣為植物提供植物必需的物質(zhì)如細胞分裂素，在細菌與植物的相互作用中細菌同樣也參與植物的抗病防衛(wèi)作用，這就是本篇文章所提及的ISR。_-1系統(tǒng)獲得抗性(sAR)的一個簡要說明0由微生物因子(細菌、病毒和真菌)侵染植物后，可以誘導植物在侵染點合成一種信號，然后系統(tǒng)性地傳播到整株植物，這就在植物的侵染和未被侵染的部分產(chǎn)生一種廣譜性的持久的免疫現(xiàn)象。這種現(xiàn)象被認為是普遍存在的，并且這種抗性對許多不同的病菌都有效[3]。系統(tǒng)反應包括產(chǎn)生物理屏障，結(jié)構(gòu)抗性及生理生化變化，其中生化變化主要有可溶性碳水化合物和酚類物質(zhì)的增加，植保素的積累及各種酶類和PR。的產(chǎn)生[3“m18]，PR

4、。的產(chǎn)生是SAR發(fā)生的標志產(chǎn)物，在防衛(wèi)反應中尤為重要，主要包括幾丁質(zhì)酶，葡聚糖酶，和至少兩類以上可以抵抗病菌進一步侵染的植物病程相關(guān)蛋白。幾丁質(zhì)酶對于抑制多種病收稿日期：2001—09—11基金項目：山東省教委資助項目(32166)作者簡介：孔慶科(1976一)，男，山東泗水人，現(xiàn)在南開大學攻讀博士學位，研究方向為植物病理學。萬方數(shù)據(jù)第4期孔慶科，等：根際細菌誘導的系統(tǒng)抗性·19·原真菌有特殊作用[5’7]，由病菌侵入產(chǎn)生的PR蛋白也可以由植物激素乙烯誘導產(chǎn)生，也可以由逆境，包括機械損傷產(chǎn)生，SAR也可以應用特定的化學物質(zhì)如SA、IAA、JA等誘導。SAR的分子生物學機理

5、研究的較為透徹，國內(nèi)王金生、董漢松[6’81等有詳細的敘述，一般認為激發(fā)子與植物受體結(jié)合或病菌的無毒基因產(chǎn)物與植物的抗病基因產(chǎn)物結(jié)合形成信號識別，經(jīng)過SA或其它信號物質(zhì)的傳導，引起某些生化上的反應，誘導防衛(wèi)基因的表達，植物表現(xiàn)抗性反應。2根際細菌調(diào)控植物的抗性(ISR)SAR是以植物一病原物相互作用為主要研究內(nèi)容，但ISR是植物一根際細菌相互作用的結(jié)果，非致病性根際細菌能誘導植物產(chǎn)生ISR。90年代以來，許多植物(擬菌芥、蘿卜、黃瓜等)上證明ISR的存在。WCS417(一種熒光假單胞桿菌)作為生防菌的主要機制是產(chǎn)生噬鐵索(siderophore)，但Duiff用此菌防治康

6、乃馨萎蔫病時，發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象[8]，這種細菌的不產(chǎn)生噬鐵素突變體與野生型的在抑制病害時的效果一樣。顯然，抑病效果不是由于WCS417產(chǎn)生的噬鐵素對的鐵離子的競爭所引起的，還有一種機制在對保護康乃馨免遭病害侵染起作用。Van用WCS417處理植物的根部，一星期之后通過傷害處理將FusaHum病菌接種到植物莖部，植物雖然能發(fā)病，但發(fā)病的嚴重程度與對照相比同樣得到降低【9]。細菌和病菌在空間上是隔離的，Van用熱殺死的WCS417與活的細菌用同樣的方法處理根部，在抑病上效果是相同的[1州，證明了保護作用是植物調(diào)控的而不是細菌自身作用的結(jié)果。Zhang等用堆肥和堆肥浸出液處理

7、黃瓜根部也發(fā)現(xiàn)能誘導其產(chǎn)生抗性，降低了黃瓜葉部病害，挑戰(zhàn)菌和誘導菌在空間上是分離的。通過對堆肥混合物的高壓滅菌，其誘導作用被破壞(可能誘導物質(zhì)被破壞)。De等在分析P．TNSKI誘導的抗大豆灰霉[3]和由PGPR誘導的黃瓜抗炭疽病中發(fā)現(xiàn)，植物的莖、葉柄、子葉和葉子浸出液中都無誘導性細菌，這暗示包含ISR。當用抗Rif(利福平)的突變體處理種子時，一些菌株可由根內(nèi)重新獲得。然而，誘導抗性菌株在用來挑戰(zhàn)病菌的葉子中卻未發(fā)現(xiàn)。雖然一些能誘導抗性的細菌定植在組織內(nèi)，但它們并未定植在挑戰(zhàn)葉片上，此暗示競爭和抗生素都不是病害抑制的原因嘲。