6种植物次生物质对斜纹夜蛾解毒酶活性的影响

草食性昆虫取食植物时遇到宿主植物中大量次生物质的化学防御,研究昆虫适应植物毒素的反防御策略具有重要的科学意义。分别添加0.01%肉桂酸、0.01%水杨酸、0.01%花椒毒素、0.02%槲皮素、0.05%黄酮和0.1%香豆素等6种植物次生物质的人工饲料饲养斜纹夜蛾(Spodoptera litura)五龄幼虫48 h后,测定斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体中谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarE)、P450的酶含量及头部乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性,利用半定量RT-PCR检测中肠和脂肪体中CYP4M14和CYP4S9的基因表达水平。结果表明:取食肉桂酸和香豆素后,斜纹夜蛾中肠中CarE的酶活性分别提高了1.67和1.37倍,取食6种次生物质均能显著提高斜纹夜蛾脂肪体中GSTs酶活性。取食肉桂酸和香豆素48 h后,脂肪体中P450酶含量比对照增加2.93和14.50倍。取食肉桂酸、花椒毒素、槲皮素和香豆素后,斜纹夜蛾头部AchE酶活性与对照相比提高了1.53、1.80、2.36和1.56倍。6种次生物质均可诱导脂肪体中CYP4M14基因表达,槲皮素、肉桂酸和香豆素强烈诱导CYP4S9在脂肪体中表达。表明,斜纹夜蛾具有利用植物次生物质诱导其解毒酶的能力,进而提高其对毒素的抗性。     

链霉菌6803菌株对植物的化感作用

链霉菌属是绝大多数已知抗生素和一些重要活性物质的产生菌,它对高等植物是否具有化感作用尚缺乏研究.从土壤中分离获得7个放线菌菌株,研究其对植物幼苗生长的抑制作用.结果表明:链霉菌6803菌株在固体和液体发酵培养时均强烈抑制油菜根和稗草根的生长,其液体发酵液的5倍稀释液对油菜和稗草苗生长的抑制分别达到60.7％和61.3％.常规形态与生理生化试验表明,该菌株属于链霉菌属金色类群;16S rRNA基因序列分析表明,该菌株为沙场链霉菌,基因序列相似性达到99.28％.此菌株经过80 ～ 100 s紫外线照射筛选出的正突变菌株UV8024和UV100-2的10倍稀释发酵液对油菜幼苗生长的抑制作用比原始菌株分别提高了37.5％和38.1％,经过1％硫酸二乙酯诱变50 min筛选出的正突变菌株D507的10倍稀释发酵液对油菜幼苗生长的抑制作用比原始菌株提高了29.8％.链霉菌6803菌株对高等植物具有化感作用,并可通过诱变育种提高其化感潜力.     

植物抗虫“防御警备”: 概念、机理与应用

植物抗虫“防御警备”是指受到某些生物或者非生物因子刺激警备后,植物会提前做好抗虫防御准备,之后当再次受到害虫袭击时,植物会产生更加快速和强烈的抗虫防御反应,从而使自身抗虫性显著提高.这是近年来新发现的植物防御害虫的一种策略,是一种特殊的诱导抗虫机制.植食性昆虫的取食、分泌物、产卵、为害诱导的植物挥发物(HIPVs)以及某些有益微生物、植物营养元素、重金属和一些化学物质均可以引起植物产生抗虫防御警备.防御警备具有抗性高效、持久、环境友好,甚至可以遗传到子代等优点.本文综述了近年来有关植物抗虫防御警备的研究,主要概括了植物抗虫防御警备的一般特征、刺激警备因子和形成机制,并对其在生产实践中的应用前景进行了简要分析,提出了这一领域尚未解决的问题和亟待深入的研究方向.通过合适的方法使植物产生抗虫防御警备可以大大减少杀虫剂的使用,成为害虫综合防治的重要手段.     

植物抗虫“防御警备”:概念、机理与应用

植物抗虫"防御警备"是指受到某些生物或者非生物因子刺激警备后,植物会提前做好抗虫防御准备,之后当再次受到害虫袭击时,植物会产生更加快速和强烈的抗虫防御反应,从而使自身抗虫性显著提高.这是近年来新发现的植物防御害虫的一种策略,是一种特殊的诱导抗虫机制.植食性昆虫的取食、分泌物、产卵、为害诱导的植物挥发物(HIPVs)以及某些有益微生物、植物营养元素、重金属和一些化学物质均可以引起植物产生抗虫防御警备.防御警备具有抗性高效、持久、环境友好,甚至可以遗传到子代等优点.本文综述了近年来有关植物抗虫防御警备的研究,主要概括了植物抗虫防御警备的一般特征、刺激警备因子和形成机制,并对其在生产实践中的应用前景进行了简要分析,提出了这一领域尚未解决的问题和亟待深入的研究方向.通过合适的方法使植物产生抗虫防御警备可以大大减少杀虫剂的使用,成为害虫综合防治的重要手段.     

组蛋白修饰调控植物对胁迫的记忆与警备抗性的研究进展

植物扎根土壤,面对不利的环境胁迫无法逃避。然而,植物已经进化出对环境胁迫的记忆(stress memory)与警备抗性(或防御警备defense priming)等机制适应环境。环境胁迫在短时间内无法改变植物的DNA碱基序列,因此表观遗传被认为是植物对环境胁迫产生记忆和产生防御警备的主要机制,而组蛋白修饰被认为是最重要的机制,为胁迫记忆提供了可能。本文综述了非生物和生物胁迫下植物分别以胁迫记忆和防御警备机制为主导的组蛋白修饰参与抵御不良环境的最新进展,并提出该研究领域存在的问题和今后研究的重点与方向。深入探究组蛋白修饰与植物适应环境胁迫的关系,可为提高植物抗性、植物表型塑造、器官再生和作物改良等方面提供理论和技术指导。     

外来入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)对温度升高的响应

为探讨全球变化温度升高对外来入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)化感作用和入侵能力的影响,研究不同温度(22、26和30℃)处理对其种子萌发、幼苗生长、生物量分配、挥发物成分和化感作用的影响。结果表明,薇甘菊种子在温度为22、26和30℃时的萌发率分别为29.2%、52.4%和75.2%。30℃条件下薇甘菊种子萌发率最高,萌发速度快。温度升高显著增加薇甘菊茎的生长、增加对茎的生物量分配。GC-MS和GC测定显示,温度升高改变了薇甘菊挥发物的化学成分。同时,生物测定表明,温度升高增强薇甘菊挥发物对萝卜(Raphanus sativus)和油菜(Brassica campestris)的化感作用。说明温度升高促进了薇甘菊种子的萌发和生长,同时增强了该植物的化感作用,温度升高可能加速薇甘菊的生物入侵。     

大豆胰蛋白酶抑制剂和防御信号物质对斜纹夜蛾幼虫保护酶的影响

以广食性害虫斜纹夜蛾为研究对象,连续6代自二龄或三龄开始用含有大豆胰蛋白酶抑制剂(soybean trypsin inhibitor,SBTI)的人工饲料喂养幼虫,饲养至五龄时测定SBTI对幼虫保护酶的影响。结果表明,SBTI抑制斜纹夜蛾幼虫SOD、CAT活性,随着饲养代数的增加,SBTI的抑制效果降低;SBTI可显著升高斜纹夜蛾幼虫POD活性。预先接触外源植物防御信号物质茉莉酸甲酯和水杨酸甲酯48h均可显著影响斜纹夜蛾幼虫体内保护酶SOD、POD、CAT活性,且可显著减缓SBTI对斜纹夜蛾幼虫SOD、POD、CAT活性的作用效果。表明,斜纹夜蛾取食SBTI后能够调节自身的保护酶系统,逐步适应蛋白酶抑制剂的毒害,而预先接触植物防御信号物质可增强其对植物防御蛋白的适应能力。     

链霉菌6803菌株对植物的化感作用

链霉菌属是绝大多数已知抗生素和一些重要活性物质的产生菌,它对高等植物是否具有化感作用尚缺乏研究. 从土壤中分离获得7个放线菌菌株,研究其对植物幼苗生长的抑制作用.结果表明： 链霉菌6803菌株在固体和液体发酵培养时均强烈抑制油菜根和稗草根的生长, 其液体发酵液的5倍稀释液对油菜和稗草苗生长的抑制分别达到60.7%和61.3%. 常规形态与生理生化试验表明,该菌株属于链霉菌属金色类群; 16S rRNA基因序列分析表明,该菌株为沙场链霉菌,基因序列相似性达到99.28%. 此菌株经过80～100 s紫外线照射筛选出的正突变菌株UV8024和UV100-2的10倍稀释发酵液对油菜幼苗生长的抑制作用比原始菌株分别提高了37.5%和38.1%, 经过1%硫酸二乙酯诱变50 min筛选出的正突变菌株D507的10倍稀释发酵液对油菜幼苗生长的抑制作用比原始菌株提高了29.8%. 链霉菌6803菌株对高等植物具有化感作用, 并可通过诱变育种提高其化感潜力.     

茉莉酸介导丛枝菌根真菌诱导番茄抗早疫病的机制

丛枝菌根真菌的定殖可以提高寄主植物的抗病性,但机制并不十分清楚。利用番茄茉莉酸信号转导途径前系统素过表达材料35S::PS、茉莉酸合成突变体spr2、茉莉酸信号识别突变体jai1及其野生型CM 4个不同基因型材料,分别在根系接种丛枝菌根真菌摩西斗管囊霉(Funneliformis mosseae, Fm),待菌根形成后,在叶片外源喷施10 mL 0.5μmol/L茉莉酸甲酯(MeJA)和接种番茄早疫病病原菌(Alternaria solani, As),比较不同基因型抗病防御反应以及对早疫病抗性的差异。结果表明:预先接种菌根真菌的CM和35S::PS番茄,在叶片接种病菌5 d和10 d后,其叶片中过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和脂氧合酶(LOX)活性以及丙二烯氧化物环化酶基因(AOC)和茉莉酸信号受体基因(COI1)的转录水平显著高于只接种早疫病菌的处理、只接种菌根菌的处理以及未进行任何处理的健康植株,其早疫病发病率和病情指数也显著降低;外源喷施MeJA可增强预先接种菌根菌的CM和35S::PS番茄植抵抗早疫病的能力。与此同时,对预先接种菌根菌的spr2番茄外源喷施MeJA后接种早疫病菌,其酶活性和基因转录水平显著高于其他4个处理,发病率和病情指数也明显降低。然而,对jai1番茄进行MeJA处理不能增强其防御反应和抗病性。可见,丛枝菌根真菌侵染诱导番茄抗早疫病是与茉莉酸信号途径密切相关的。     

丛枝菌根菌丝桥介导的番茄植株根系间抗病信号的传递

菌根菌丝桥是植物间在地下进行物质交流的通道,但它能否作为植物间地下化学通讯的通道来传递抗病信号则缺乏研究.本文利用丛枝菌根真菌(AMF)摩西球囊霉在供体与受体番茄植株间建立菌丝桥,对供体植株接种早疫病病原菌茄链格孢菌,研究供体与受体番茄植株根系间是否存在抗病信号的传递.荧光定量PCR检测表明,AMF侵染后的供体番茄植株再接种病原菌,其根系中苯丙氨酸解氨酶基因(PAL)、脂氧合酶基因(LOX)和几丁质酶基因(PR3)的转录水平显著高于仅接种病原菌、未接种病原菌和AMF,以及只接种AMF的番茄植株.更重要的是,与供体有菌丝桥连接的受体番茄根系中PAL、LOX和PR3的基因的表达量也显著高于无菌丝桥连接、菌丝桥连接被阻断以及有菌丝桥连接但供体植物未接种病原菌的处理,3个基因最高转录水平达到无菌丝桥连接对照受体植物的4.2、4.5和3.5倍.此外,供体植株根系启动防御反应的时间(18和65 h)比受体(100和140 h)早.表明病原菌诱导番茄供体根系产生的抗病信号可以通过菌丝桥传递到受体根系.