根际细菌诱导的系统抗性

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1、万方数据第14卷第4期2001年12月山东科学SHANDONGSCIENCEV01．14No．4Dec．2001文章编号：1002—4026(2001)04—0018"08根际细菌诱导的系统抗性孔庆科1，丁爱云1，刘招舰1，张新健1，殷复伟2(1．山东农业大学植保学院，山东泰安271018；2．泰安市农业局，山东泰安271018)、摘要：在植物根际附近(包括根围和根内)存在大量的细菌，其中非致病性根际细菌能诱导植物产生系统抗性，称之为ISR，其表型与病菌诱导的系统获得性抗性(SAR)$H似。根际细菌调控诱导的系统抗性对许多植物如拟南芥、豆类、黄瓜等上的真菌、细菌、病毒有抑

2、制作用。诱导细菌和挑战病菌在空间上是相对隔离的，ISR的信号途径需要茉莉酸(JA)和乙烯的作用，ISR不产生PR。。在大田条件下ISR也是有效的，这就提供了一个植物病害生物防治的自然机制。关键词：诱导系统抗性；植物生长促进根际细菌；水杨酸；信号途径；系统获得抗性中图分类号：$432+2文献标识码一病原菌、病原菌提取物或其它物理、化学因子能诱导植物产生SAR，而存在植物根际中的细菌在植物一微生物长期的进化过程中建立了密切的关系，植物根部边际细胞定期脱落，部分由于根伸长与土壤磨擦脱落，很大一部分由于植物基因调控的结果[1]和分泌营养物质(糖类、氨基酸等)为细菌提供营养[2]，

3、而细菌同样为植物提供植物必需的物质如细胞分裂素，在细菌与植物的相互作用中细菌同样也参与植物的抗病防卫作用，这就是本篇文章所提及的ISR。_-1系统获得抗性(sAR)的一个简要说明0由微生物因子(细菌、病毒和真菌)侵染植物后，可以诱导植物在侵染点合成一种信号，然后系统性地传播到整株植物，这就在植物的侵染和未被侵染的部分产生一种广谱性的持久的免疫现象。这种现象被认为是普遍存在的，并且这种抗性对许多不同的病菌都有效[3]。系统反应包括产生物理屏障，结构抗性及生理生化变化，其中生化变化主要有可溶性碳水化合物和酚类物质的增加，植保素的积累及各种酶类和PR。的产生[3“m18]，PR

4、。的产生是SAR发生的标志产物，在防卫反应中尤为重要，主要包括几丁质酶，葡聚糖酶，和至少两类以上可以抵抗病菌进一步侵染的植物病程相关蛋白。几丁质酶对于抑制多种病收稿日期：2001—09—11基金项目：山东省教委资助项目(32166)作者简介：孔庆科(1976一)，男，山东泗水人，现在南开大学攻读博士学位，研究方向为植物病理学。万方数据第4期孔庆科，等：根际细菌诱导的系统抗性·19·原真菌有特殊作用[5’7]，由病菌侵入产生的PR蛋白也可以由植物激素乙烯诱导产生，也可以由逆境，包括机械损伤产生，SAR也可以应用特定的化学物质如SA、IAA、JA等诱导。SAR的分子生物学机理

5、研究的较为透彻，国内王金生、董汉松[6’81等有详细的叙述，一般认为激发子与植物受体结合或病菌的无毒基因产物与植物的抗病基因产物结合形成信号识别，经过SA或其它信号物质的传导，引起某些生化上的反应，诱导防卫基因的表达，植物表现抗性反应。2根际细菌调控植物的抗性(ISR)SAR是以植物一病原物相互作用为主要研究内容，但ISR是植物一根际细菌相互作用的结果，非致病性根际细菌能诱导植物产生ISR。90年代以来，许多植物(拟菌芥、萝卜、黄瓜等)上证明ISR的存在。WCS417(一种荧光假单胞杆菌)作为生防菌的主要机制是产生噬铁索(siderophore)，但Duiff用此菌防治康

6、乃馨萎蔫病时，发现一个有趣的现象[8]，这种细菌的不产生噬铁素突变体与野生型的在抑制病害时的效果一样。显然，抑病效果不是由于WCS417产生的噬铁素对的铁离子的竞争所引起的，还有一种机制在对保护康乃馨免遭病害侵染起作用。Van用WCS417处理植物的根部，一星期之后通过伤害处理将FusaHum病菌接种到植物茎部，植物虽然能发病，但发病的严重程度与对照相比同样得到降低【9]。细菌和病菌在空间上是隔离的，Van用热杀死的WCS417与活的细菌用同样的方法处理根部，在抑病上效果是相同的[1州，证明了保护作用是植物调控的而不是细菌自身作用的结果。Zhang等用堆肥和堆肥浸出液处理

7、黄瓜根部也发现能诱导其产生抗性，降低了黄瓜叶部病害，挑战菌和诱导菌在空间上是分离的。通过对堆肥混合物的高压灭菌，其诱导作用被破坏(可能诱导物质被破坏)。De等在分析P．TNSKI诱导的抗大豆灰霉[3]和由PGPR诱导的黄瓜抗炭疽病中发现，植物的茎、叶柄、子叶和叶子浸出液中都无诱导性细菌，这暗示包含ISR。当用抗Rif(利福平)的突变体处理种子时，一些菌株可由根内重新获得。然而，诱导抗性菌株在用来挑战病菌的叶子中却未发现。虽然一些能诱导抗性的细菌定植在组织内，但它们并未定植在挑战叶片上，此暗示竞争和抗生素都不是病害抑制的原因嘲。