•  
  • 当前所在位置:首页--研发成果--论文
  •  
  • 中心花灌木育种团队揭示月季响应蔷薇盘二孢侵染H2O2积累在黑斑病抗性中的作用
    来源:        作者:       浏览次数:   发表时间(2022-08-31)


      月季(Rosa spp.)是北半球地区露地应用最广泛的花灌木和世界上最重要的切花作物。然而,露地栽培月季普遍易遭受蔷薇盘二孢(Marssonina rosae)的侵染而引发黑斑病,典型病症是叶片表面形成黑斑、叶片发黄脱落,甚至整株死亡,严重影响了月季的观赏价值及经济价值。目前,培育抗黑斑病的月季品种是有效防治月季黑斑病的重要途径。

      在“病原菌-寄主”双向互作机制的长期进化过程中,寄主植物形成了一系列复杂而有效的自我保护机制。为探究月季响应蔷薇盘二孢侵染的防御机制,我院花灌木育种团队对不同黑斑病抗性的蔷薇属植物响应月季黑斑病病菌侵染的过程进行了研究,成果近期以“H2O2 Accumulation Plays Critical Role in Black Spot Disease Resistance in Roses为题发表于国际期刊Horticulture, Environment, and Biotechnology

      1 6种蔷薇属植物离体叶片侵染蔷薇盘二孢的发病情况。

      该研究以高抗黑斑病的蔷薇属植物(荷花蔷薇、玫瑰、单瓣黄刺玫)和易感黑斑病的蔷薇属植物(红叶蔷薇、‘波赛妮娜’、‘波赛妮娜’与‘大红紫枝’玫瑰的杂交后代)为材料,测定了6种蔷薇属植物的叶片蜡质含量、角质层厚度,及响应蔷薇盘二孢侵染后胼胝质和H2O2的积累,并与所测种类的黑斑病抗性进行了相关性分析,测定了过氧化物酶活性及相关基因的表达水平。研究发现,蔷薇属植物的黑斑病抗性与蔷薇盘二孢侵染期间产生的H2O2积累总量之间呈极显著负相关(P < 0.01)。在侵染的不同阶段,高抗种类与易感种类之间的H2O2积累、过氧化物酶活性及其相关基因的表达均存在差异。侵染早期,POD(与H2O2产生相关的酶)与APXCAT(与H2O2清除相关的酶)酶活性及相关基因的表达量在高抗种类中显著高于易感种类,高抗种类H2O2的产生与清除响应显著强于易感种类,二者之间呈动态平衡以防止对细胞有毒害影响。侵染后期,易感种类的抗氧化物酶活性及相关基因表达水平显著升高,这是由于黑斑病病斑逐渐扩大,甚至病原菌孢子囊破裂,植物免疫防御系统崩溃,H2O2的产生与清除失衡,发生了“活性氧大爆发”。由此认为,黑斑病高抗种类在蔷薇盘二孢侵染早期所发生的H2O2产生与清除的强烈响应是有效抵抗月季黑斑病病原菌入侵的关键。本研究揭示了H2O2产生与清除在“蔷薇盘二孢-月季”早期双向互作中的作用机制,也为抗黑斑病月季品种的定向培育提供了新思路。

      2 蔷薇属植物响应蔷薇盘二孢侵染的H2O2组织化学检测及积累变化


      1 月季黑斑病抗性与蜡质含量、角质层厚度、胼胝质和H2O2积累间的相关性 (*, P < 0.05; **, P < 0.01.)


      Wax content

      Leaf cuticle

      Callose accumulation

      H2O2 accumulation

      Disease resistance degree

      0.735*

      0.783*

      -0.903**

      -0.934**

      Callose accumulation

      -0.626

      -0.694

      H2O2 accumulation

      -0.612

      -0.536


      

      3. APXCATPOD酶活性相关基因在蔷薇盘二孢侵染过程中的表达水平

      园林学院硕士研究生杨淑敏为该论文的第一作者,国家林业和草原局“紫薇等花卉种质创新与分子育种创新团队”负责人潘会堂教授为论文的通讯作者。该工作得到了北京市自然科学基金(6192018)和北京林业大学世界一流学科建设和特色发展指导基金(2019XKJS0323)项目的资助。



      稿撰:杨淑敏

      审稿:潘会堂