香蕉系统获得抗性相关基因对外源水杨酸的响应分析

段雅婕; 郭志祥; 曾莉; 李舒; 刘立娜; 胡会刚; 李伟明; 白亭亭; 《热带作物学报 》 2022 北大核心 CSCD

摘要：香蕉生产受多种病虫害和逆境胁迫的影响,由真菌病原引起的香蕉枯萎病、叶斑病和黑星病,细菌性病害软腐病和鞘腐病,以及非生物胁迫寒害等,是阻碍香蕉绿色可持续生产的严重问题。为探索香蕉生产上多种病害和寒害逆境的有效防控措施,本研究从外源水杨酸(SA)诱导植物系统抗性机理出发,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法,分析外源水杨酸对香蕉系统抗性相关基因的诱导表达情况。结果显示,外源水杨酸能诱导感病品种‘巴西蕉’和抗病品种‘农科1号’香蕉植株内水杨酸合成途径关键基因显著上调表达,‘巴西蕉’中SK基因的相对表达量为对照的1.5倍以上,而‘农科1号’中该基因的相对表达量为对照的30倍以上;PAL基因在施用SA的‘巴西蕉’和‘农科1号’中整体表现出显著上调的趋势,在SA处理的‘农科1号’中,最高显著上调表达12.5倍,最低显著上调表达1.4倍,而在‘巴西蕉’中,最高显著上调表达3.1倍,最低显著上调表达1.7倍,SK和PAL 2个基因在抗病品种‘农科1号’中的上调幅度远远高于感病品种‘巴西蕉’;SA对CS和ICS基因的诱导上调幅度低于3倍,但在抗病品种‘农科1号’中的上调幅度仍高于感病品种‘巴西蕉’。信号传导途径转录因子NPR1和TGA、PR1基因显著上调表达,并且‘农科1号’比‘巴西蕉’诱导效果更明显。通过测定水杨酸处理的香蕉抗病相关基因对尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4, TR4)的响应情况,结果表明,TR4接种3 d可抑制‘巴西蕉’中多数PAL、NPR1和PR1基因的表达,但不会抑制‘农科1号’中多数PAL、NPR1和PR1基因的表达;在SA和TR4双重作用时,2个香蕉品种中的PAL、NPR1和PR1抗病相关基因被强烈诱导上调表达,PAL和POD防御酶活性显著增强。表明外源水杨酸具有诱导香蕉系统抗性抵御多种生物和非生物胁迫的潜在作用。本研究为香蕉生产上综合防控各种病害及提高香蕉抗逆性提供理论基础。

关键词： 香蕉 诱导抗性 抗性基因 生物与非生物胁迫