中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (23): 4671-4683.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.009
张亚林1,2(), 蒋艳2, 赵丽红2, 冯自力2, 冯鸿杰2, 魏锋2, 周京龙2, 朱荷琴2(), 马峙英1()
收稿日期:
2023-08-02
接受日期:
2023-09-03
出版日期:
2023-12-04
发布日期:
2023-12-04
通信作者:
联系方式:
张亚林,E-mail:zhangyalin@caas.cn。
基金资助:
ZHANG YaLin1,2(), JIANG Yan2, ZHAO LiHong2, FENG ZiLi2, FENG HongJie2, WEI Feng2, ZHOU JingLong2, ZHU HeQin2(), MA ZhiYing1()
Received:
2023-08-02
Accepted:
2023-09-03
Published:
2023-12-04
Online:
2023-12-04
摘要:
【目的】解析不同温度对棉花黄萎病发生的影响以及调控寄主防御反应的机理,揭示温度对病原菌和寄主的双重作用,为该病害的绿色防控和温度调控研究提供理论依据。【方法】以棉花抗病品种中植棉2号(ZZM2)、感病品种冀棉11(JM11)为试验材料,采用室内实验与病圃实验相结合,设置恒定温度(22、25、28和32 ℃)、自然变温两个处理,检测温度对大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)生长、侵染定殖、棉花黄萎病发生的影响;通过调查活性氧(ROS)爆发、过氧化氢(H2O2)含量、胼胝质积累、防御相关基因表达水平等植物防御相关指标,解析温度调控棉花寄主防御反应的机制。【结果】在培养基上,25 ℃是大丽轮枝菌菌丝生长最适温度,22—28 ℃范围内适宜产孢;与培养基相比,不同棉花品种的叶片提取液对大丽轮枝菌生长均有促进作用,感病品种JM11促进作用更强;当温度为25—28 ℃时,ZZM2和JM11植株黄萎病发生均较重,低温22 ℃、高温32 ℃均不利于黄萎病发生。同时,在25 ℃处理下,棉花中大丽轮枝菌侵染定殖能力强,感病品种JM11比抗病品种ZZM2更易受到大丽轮枝菌的侵染,与棉花黄萎病病情指数的结果基本一致;进一步,温度显著影响了棉花寄主防御反应:与22—28 ℃相比,无论是否接种大丽轮枝菌,ZZM2和JM11在32 ℃处理下产生的ROS爆发更强烈;在25 ℃处理下,ZZM2和JM11叶片中H2O2含量最低;在32 ℃处理下,ZZM2和JM11叶片胼胝质积累量较高,分别为817、575个/mm2,是未接菌对照的2.04、1.80倍;棉花叶片中PAL、POD、PPO防御相关基因在25—28 ℃处理下表达量降低,低于22、32 ℃处理。【结论】温度对大丽轮枝菌生长、寄主防御反应具有双重作用,进而影响棉花黄萎病发生。其中无论恒定温度、自然变温,25—28 ℃均有利于大丽轮枝菌在棉花中侵染定殖,显著降低寄主防御反应,导致棉花黄萎病严重发生。
张亚林, 蒋艳, 赵丽红, 冯自力, 冯鸿杰, 魏锋, 周京龙, 朱荷琴, 马峙英. 温度对棉花黄萎病发生及寄主防御反应的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(23): 4671-4683.
ZHANG YaLin, JIANG Yan, ZHAO LiHong, FENG ZiLi, FENG HongJie, WEI Feng, ZHOU JingLong, ZHU HeQin, MA ZhiYing. Effect of Temperature on the Occurrence of Cotton Verticillium Wilt and Host Defense Response[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(23): 4671-4683.
表1
RT-qPCR引物序列"
基因名 Gene name | 引物序列 Primer sequence (5′→3′) |
---|---|
β-tubulin | F: CCGCCGGTCCATCAGTCTCTCTGTTTATAC |
R: CGCCTGCGGGACTCCGAGCGAGCGTAAC | |
Ubiquitin | F: GAGTCTTCGGACACCATTG |
R: CTTGACCTTCTTCTTCTTGTGC | |
PAL | F: TGGTGGCTGAGTTTAGGAAA |
R: TGAGTGAGGCAATGTGTGA | |
POD | F: CCGCATAACCATCACAAG |
R: ACTCTCATCACCTTCAACA | |
PPO | F: ATATCCTTGTTCTGTCTGCTA |
R: CTCCTTCTACCGTCTCTTC |
图1
温度对大丽轮枝菌菌丝生长的影响 A:不同PDA培养基上Vd080的菌落形态Colony morphology of Vd080 on different PDA media;B:不同PDA培养基上Vd080的菌落直径Colony diameter of Vd080 on different PDA media。不同小写字母表示不同温度间差异显著(P<0.05)。下同Different lowercase letters indicate significant differences among different temperatures (P<0.05). The same as below"
[1] |
朱荷琴, 李志芳, 冯自力, 冯鸿杰, 魏锋, 赵丽红, 师勇强, 刘世超, 周京龙. 我国棉花黄萎病研究十年回顾及展望. 棉花学报, 2017, 29(S1): 37-50.
|
|
|
[2] |
doi: 10.3389/fpls.2023.1174281 |
[3] |
doi: 10.1186/s42397-021-00111-6 |
[4] |
高峰, 郭惠珊. 植物与土传病原真菌的攻防战及干预. 自然杂志, 2020, 42(6): 499-504.
|
|
|
[5] |
doi: S0092-8674(17)30476-2 pmid: 28475891 |
[6] |
doi: 10.1146/phyto.2009.47.issue-1 |
[7] |
doi: 10.1038/s41579-019-0222-5 |
[8] |
李廷刚, 巩东营, 张倩倩. 棉花抗黄萎病遗传学研究进展. 农学学报, 2022, 12(9): 31-36.
doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2021-0038 |
|
|
[9] |
简桂良, 邹亚飞, 马存. 棉花黄萎病连年流行的原因及对策. 中国棉花, 2003, 30(3): 13-14.
|
|
|
[10] |
万刚, 刘振海, 苏景惠, 朱莉, 王亚滨, 孙昕璐, 丁红, 刘玉国, 张莉, 李国英. 持续高温与棉花黄萎病发生的关系及对棉花产量和品质的影响. 石河子大学学报(自然科学版), 2017, 35(1): 75-82.
|
|
|
[11] |
孙晓婷, 鹿秀云, 张敬泽, 祝水金. 浙江棉花黄萎病菌致病型菌株的鉴定及高温抑制病害的表征分析. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2016, 42(6): 671-678.
|
|
|
[12] |
doi: 10.3390/ijms21031120 |
[13] |
魏新政, 王惠卿, 李克梅. 播期和光照对棉花黄萎病发生的影响. 中国植保导刊, 2018, 38(4): 40-43.
|
|
|
[14] |
doi: 10.1111/tpj.2010.63.issue-2 |
[15] |
doi: 10.1371/journal.ppat.1000844 |
[16] |
doi: 10.1038/s41467-017-01674-2 |
[17] |
doi: 10.1038/ncomms3530 pmid: 24067909 |
[18] |
doi: 10.1111/mpp.2019.20.issue-7 |
[19] |
doi: 10.1016/j.molp.2022.02.014 |
[20] |
doi: 10.1126/science.1166289 pmid: 19228999 |
[21] |
朱荷琴, 冯自力, 李志芳, 赵丽红, 师勇强. 蛭石沙土无底纸钵定量蘸菌液法鉴定棉花品种(系)的抗黄萎病性. 中国棉花, 2010, 37(12): 15-17.
|
|
|
[22] |
赵丽红, 冯自力, 李志芳, 冯鸿杰, 师勇强, 张芸, 朱荷琴. 棉花抗黄萎病鉴定与评价标准的商榷. 棉花学报, 2017, 29(1): 50-58.
|
|
|
[23] |
doi: 10.1186/s42397-022-00134-7 |
[24] |
doi: 10.3390/pathogens10010081 |
[25] |
周京龙, 冯自力, 冯鸿杰, 李云卿, 袁媛, 李志芳, 魏锋, 师勇强, 赵丽红, 孙正祥, 朱荷琴, 周燚. 棉花内生蜡状芽孢杆菌YUPP-10对棉花黄萎病的防治作用及机制. 中国农业科学, 2017, 50(14): 2717-2727. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.008.
|
|
|
[26] |
白红燕, 赵丽红, 蒲丹丹, 冯自力, 魏锋, 冯鸿杰, 顾爱星, 朱荷琴, 彭军, 张亚林. 贝莱斯芽孢杆菌EBV02对棉花黄萎病的防治作用及机理. 棉花学报, 2022, 34(5): 443-457.
|
|
|
[27] |
蓝江林, 刘波, 肖荣凤, 朱育菁, 车建美. 温度对几种作物尖孢镰刀菌菌株生长的影响. 厦门大学学报(自然科学版), 2004, 43(S1): 67-70.
|
|
|
[28] |
纪莉景, 栗秋生, 王亚娇, 吴玉星, 李聪聪, 孙梦伟, 孔令晓. 温度对假禾谷镰刀菌生长、侵染及茎基腐病发生的影响. 植物病理学报, 2020, 50(6): 723-730.
|
|
|
[29] |
doi: 10.1016/S2095-3119(16)61400-4 |
[30] |
李戌清, 张敬泽, 张雅, 吴根良. 浙江省绍兴市茄子黄萎病菌菌株致病型鉴定及其生物学特性研究. 浙江农业学报, 2019, 31(5): 784-789.
doi: 10.3969/j.issn.1004-1524.2019.05.14 |
|
|
[31] |
袁虹霞, 李洪连, 王烨, 房卫平, 王振跃. 棉花不同抗性品种根系分泌物分析及其对黄萎病菌的影响. 植物病理学报, 2002, 32(2): 127-131.
|
|
|
[32] |
doi: 10.1094/PHYTO-01-12-0011-R |
[33] |
|
[34] |
|
[35] |
doi: 10.1371/journal.pone.0094049 |
[36] |
杨宜红, 陆燕, 吴颖静, 冯自力, 唐灿明. 棉花品种黄萎病抗性与免疫反应的关系. 核农学报, 2017, 31(3): 588-596.
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2017.03.0588 |
doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2017.03.0588 |
|
[37] |
doi: 10.1007/s10658-012-0131-1 |
[38] |
张梦婕, 丁琦, 贺新强, 李仲芳. 低温对毛果杨韧皮部筛分子胼胝质沉积的影响. 电子显微学报, 2015, 34(2): 121-125.
|
|
|
[39] |
pmid: 17288534 |
[40] |
马晓寒, 张杰, 张环纬, 陈彪, 温心怡, 许自成. 通过外源MeJA抑制H2O2积累提高烟草的耐冷性. 作物学报, 2019, 45(3): 411-418.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2019.84090 |
doi: 10.3724/SP.J.1006.2019.84090 |
[1] | 高晓晓, 涂丽琴, 杨柳, 刘亚楠, 高丹娜, 孙枫, 李硕, 章松柏, 季英华. 基于基因组序列分析的烟草轻绿花叶病毒江苏辣椒分离物侵染性克隆构建[J]. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1494-1502. |
[2] | 范军强, 武军艳, 刘丽君, 马骊, 杨刚, 蒲媛媛, 李学才, 孙万仓. 甘蓝型冬油菜气孔特性与抗寒性的关系[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 599-618. |
[3] | 罗万珍, 王丹, 齐宏玥, 王彤, 刘政, 田李, 戴小枫, 陈捷胤, 麦合木提江·米吉提. 拮抗细菌KRS022的鉴定及对大丽轮枝菌的抑制效果[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 649-664. |
[4] | 张钰佳, 崔凯文, 段力升, 曹爱萍, 谢全亮, 沈海涛, 王斐, 李鸿彬. 海岛棉CAD和CAD-Like基因家族的鉴定、表达及其对大丽轮枝菌的响应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3759-3771. |
[5] | 哈丹丹, 郑红霞, 张振昊, 竺利红, 刘浩, 王教瑜, 周雷. 拟轮枝镰孢荧光标记与侵染结构观察[J]. 中国农业科学, 2023, 56(18): 3556-3573. |
[6] | 李金, 任立军, 李晓宇, 毕润学, 金鑫鑫, 虞娜, 张玉玲, 邹洪涛, 张玉龙. 不同秸秆还田方式对玉米农田土壤CO2排放量和碳平衡的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(14): 2738-2750. |
[7] | 于茹, 宋佳珅, 张宏媛, 常芳弟, 王永庆, 王希全, 王婧, 王伟妮, 李玉义. 秸秆隔层结合春灌对河套灌区盐碱地土壤呼吸及其温度敏感性的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(12): 2341-2353. |
[8] | 古丽旦,刘洋,李方向,成卫宁. 小麦吸浆虫小热激蛋白基因Hsp21.9的克隆及在滞育过程与温度胁迫下的表达特性[J]. 中国农业科学, 2023, 56(1): 79-89. |
[9] | 蒋琪琪,许建建,苏越,张琦,曹鹏,宋晨虎,李中安,宋震. 柑橘黄化花叶病毒侵染性克隆构建及应用[J]. 中国农业科学, 2022, 55(24): 4840-4850. |
[10] | 刘振蓉,赵武奇,胡新中,贺刘成,陈月圆. 燕麦挂面制作过程中干燥工艺优化研究[J]. 中国农业科学, 2022, 55(24): 4927-4942. |
[11] | 李正刚,汤亚飞,佘小漫,于琳,蓝国兵,何自福. 侵染萝卜的油菜花叶病毒广东分离物分子特征及其致病性分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(14): 2752-2761. |
[12] | 张锦源,李彦生,于镇华,谢志煌,刘俊杰,王光华,刘晓冰,吴俊江,Stephen J Herbert,金剑. 作物-土壤氮循环对大气CO2浓度和温度升高响应的研究进展[J]. 中国农业科学, 2021, 54(8): 1684-1701. |
[13] | 郑海霞,高玉林,张方梅,杨超霞,蒋健,朱勋,张云慧,李祥瑞. 马铃薯甲虫热激蛋白基因Ld-hsp70的克隆及温度胁迫下的表达特性[J]. 中国农业科学, 2021, 54(6): 1163-1175. |
[14] | 杨语嫣,李耀文,邢爽,张敏红,冯京海. 基于体表温度的肉鸡温湿指数模型研究[J]. 中国农业科学, 2021, 54(6): 1270-1279. |
[15] | 荆丹, 岳晓凤, 白艺珍, 郭灿, 丁小霞, 李培武, 张奇. 花生黄曲霉侵染力[J]. 中国农业科学, 2021, 54(23): 5008-5020. |
|