黄萎病菌胁迫下棉花根系茉莉酸、水杨酸含量的动态变化

王晓静++李成奇++张金宝++王清连

摘要：以棉花抗病材料Arcot-1与感病材料Arcot-438为研究对象，采用酶联免疫吸附法（ELISA）研究棉花黄萎病菌侵染棉花后其根系内茉莉酸、水杨酸激素的动态变化。结果表明，无论是抗病还是感病材料，棉花黄萎病菌的侵入都导致根系茉莉酸、水杨酸含量在一定范围升高；在接种条件下，抗病、感病材料中2种激素含量最高值出现的时间都早于未接种条件，说明茉莉酸、水杨酸的含量随病害程度变化而不同；抗病材料中2种激素峰值出现的时间都早于感病材料，说明抗病材料可能比感病材料更早地开始抑制病菌侵入。

关键词：棉花；黄萎病菌；茉莉酸；水杨酸；动态变化；抗病机制

中图分类号： S435.621.2+4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）02-0141-02

收稿日期：2015-01-07

基金项目：国家转基因重大专项（编号：2012ZX08013007）；河南省棉花产业技术体系建设专项资金（编号：S2013-07、Z2013-07-01）。

作者简介：王晓静（1989—），女，河南南乐人，硕士研究生，从事棉花抗病育种研究。E-mail：15137333232@163.com。

通信作者：王清连，博士，教授，硕士生导师，从事棉花遗传育种研究。E-mail：wangql985@163.com。棉花黄萎病菌通过侵染植株的维管束，使其变成灰色、深褐色，从而影响棉花输导组织的正常运行，导致发病时叶黄、叶落，严重的可使蕾铃脱落、棉株枯萎而死[1]。多年来，棉花黄萎病发生日趋严重，只有对其致病机制进行不断深入研究，才能找到有效预防与控制病害发展的方法[2]。棉花黄萎病抗性与体内的多糖、激素、氨基酸及根部分泌物有关[3]，而激素在这个过程中起着非常重要的作用。在病原菌侵染条件下，乙烯、脱落酸含量增加，而赤霉素、激肽等含量降低[4-6]。植物激素茉莉酸（jasmonic acid，JA）、水杨酸（salicylic acid，SA）是近年来发现的植物抗病信号转导途径中的重要调控因子[7-8]，在植物抗病信号转导中扮演着重要角色[9]。在黄萎病菌胁迫条件下，研究棉花茉莉酸、水杨酸含量的动态变化，对深入理解棉花抗黄萎病机制、通过有效调控激素水平提高棉花整体抗性具有重要意义。

1材料与方法

1.1试验材料

试验材料为抗黄萎病材料Arcot-1和感黄萎病材料 Arcot-438，由中国农业科学院棉花研究所提供。

1.2试验方法

1.2.1播种和接种选择成熟饱满的上述材料籽粒，硫酸脱绒。2014年4月30日种植于河南科技学院棉花育种试验田；5月30日，即棉苗长到5～6张真叶时，分别对2种材料的90株植物进行黄萎病菌种接种，90株未接种。接种参照石磊岩等方法[10]。

1.2.2取样方法在接种后的 1、3、7、15、45 d，同时随机选择10株接种、未接种的材料，挖取根系，洗净、擦干、编号，液氮罐中保存备用。

1.2.3样品预处理将冻存的根系样品取出，迅速称取1 g放入预冷的研钵中，加液氮研磨磨碎；加入1 mL甲醇充分研磨后，加入8 mL PBS（pH值7.4，0.1 mmol/L），用80%甲醇配平后离心得到10%的匀浆液；将10%匀浆液于3 000 r/min离心 20 min，收集上清液，分装后留1份待检测，其余冷冻备用。

1.2.4激素测定采用间接酶联免疫吸附法（ELISA）测定水杨酸、茉莉酸含量。利用芬兰（Labsystems Multiskan MS）352型酶标仪测定D值，根据测得的D值计算得出样品对应的浓度。

2 结果与分析

2.1抗病、感病材料根系茉莉酸含量动态变化

对抗病材料Arcot-1和感病材料Arcot-438进行根系茉莉酸含量动态变化的分析，由图1-A可知，在未接种黄萎病菌的条件下，抗病材料Arcot-1根系的茉莉酸含量存在2个峰值，第1个峰值出现在处理后3 d，含量最高，第2个峰值出现在处理后15 d，处理后45 d含量最低。在接种黄萎病菌条件下，Arcot-1根系的茉莉酸含量变化也存在2个峰值，第1个峰值出现在处理后1 d，含量最高，之后迅速下降；处理后3 d含量达到最低值，之后升高；处理后15 d出现第2个峰值，之后又下降；处理后45 d含量与未接种时接近。

由图1-B可知，在未接种黄萎病菌条件下，感病材料Arcot-438根系茉莉酸含量在处理1 d时出现第1个峰值，在处理15 d时出现第2个峰值且含量最高，在处理3 d时含量最低。在接种病菌的条件下，Arcot-438根系内茉莉酸含量在处理后1～7 d 持续升高，处理7 d时含量出现峰值，以后持续下降；处理45 d时含量最低，与未接种接近。

2.2抗病和感病材料根系水杨酸含量动态变化

对抗病材料Arcot-1和感病材料Arcot-438进行根系水杨酸含量动态变化分析。由图2-A可知，在未接种黄萎病菌条件下，抗病材料Arcot-1根系内水杨酸含量在处理 3 d 时出现峰值，之后持续降低，直到45 d时含量最低；在接种黄萎病菌条件下，Arcot-1根系的水杨酸含量存在2个峰值，分别在处理后1、15 d，其动态变化与茉莉酸含量一致。

由图2-B可知，在未接种黄萎病菌条件下，感病材料Arcot-438根系水杨酸含量出现的峰值分别是在处理后1、15 d，处理后3 d含量达到最低值；在接种黄萎病菌条件下，Arcot-438根系水杨酸含量在处理1 d时开始升高，处理3 d时出现峰值，之后开始缓慢下降，15 d以后含量变化不再明显。

3结论与讨论

茉莉酸、水杨酸在植物防御病害过程中有重要的作用，它们参与病原菌诱导的抗病过程并诱发植物的系统抗性[11-13]。高峰等对棉花的研究发现，接种黄萎病菌30 min后，用2 mmol/L 水杨酸喷施棉花后发病率降低24.8%，病情指数减轻52.5%，而伤害，特别是病菌侵染会使植物体内的茉莉酸、水杨酸含量提高[14]。Baldwin等发现，烟草在受伤后的90 min 内，受伤叶片中茉莉酸含量增加了10倍，180 min后根系中茉莉酸含量增加了3.5倍[15]；Durner等对烟草的研究发现，接种烟草花叶病毒24～36 h后，烟草叶片中的水杨酸含量提高[16]。本研究结果表明，无论是抗病品种还是感病品种，棉花黄萎病菌的侵入都导致根系茉莉酸、水杨酸含量的升高：抗病材料根系的茉莉酸、水杨酸含量在处理后1 d达最高值，感病材料根系茉莉酸含量在处理后7 d达最高值，水杨酸含量在处理后3 d达最高值，这与前人研究结果一致。

茉莉酸、水杨酸的抗病信号途径是一个复杂的网络，其含

量的动态变化受许多生物因素和非生物因素的影响[11]。在本研究中，在接种与未接种条件下，2种激素含量的动态变化存在差异，无论是抗病材料还是感病材料，在接种条件下2种激素含量最高值出现的时间都早于未接种条件，说明茉莉酸、水杨酸含量随着病害程度变化而不同。抗病材料、感病材料对病菌侵入的敏感性不同，抗病材料中茉莉酸含量峰值出现的时间比感病材料早6 d左右，水杨酸含量峰值出现的时间比感病材料早2 d左右，说明抗病材料比感病材料可能更早地开始抑制病菌侵入。抗病材料的茉莉酸与水杨酸含量在接种后1 d已经达最大值，由于本研究未对接种后0～24 h内的根系进行取样分析，是否2种激素含量的最高值有可能出现在0～24 h内，尚待进一步试验证实。

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