1、自從工業(yè)化以來，大氣中的CO2濃度已由100多年前的280μL/L左右快速升高到目前的380μL/L左右，并預計到本世紀末將達到730-1020μL/L。掌握CO2加富下植物各個方面的變化可以使我們了解未來某個時期植物生長發(fā)育的變化，并根據(jù)其變化制定農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略以發(fā)揮優(yōu)勢規(guī)避劣勢。在我國現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，CO2加富日漸成為人們控制設(shè)施環(huán)境，調(diào)控作物生長發(fā)育的重要手段。多數(shù)研究者針對CO2濃度變化環(huán)境下植物的光合碳代謝、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功

2、能等開展了大量的研究，但關(guān)于在CO2濃度變化下病原生物對植物影響的研究十分有限。而植物病害是導致蔬菜等農(nóng)作物產(chǎn)量下降和品質(zhì)變劣的重要原因之一。因此，研究CO2濃度變化下作物與病原的互作關(guān)系，不僅有助于了解以大氣CO2濃度上升為主要特征的未來氣候變化下全球初級生產(chǎn)力變化特征，更加能夠揭示CO2環(huán)境—作物—病原互作變化及其機制，對于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中如何利用CO2加富的優(yōu)勢而規(guī)避其劣勢具有十分重要的指導意義。
　　 本論文以番茄為對

3、象，研究了人工控制環(huán)境CO2升高環(huán)境下三種典型病原生物煙草花葉病毒Tobacco mosaic virus(TMV)、丁香假單胞細菌Pseudomonas syringae pv.tomatoDC3000(Pst DC3000)及灰霉病原菌Botrytis cinerea(B.cinerea)對植物的影響及其互作關(guān)系。主要結(jié)果如下:
　　 1.CO2加富環(huán)境下番茄——TMV病毒互作關(guān)系變化
　　 利用人工控制環(huán)境提高CO

4、2濃度，研究CO2加富下番茄接種TMV后基礎(chǔ)抗性的變化。結(jié)果顯示:CO2加富環(huán)境下TMV接種后番茄系統(tǒng)葉中TMV-CP的累積比正常CO2環(huán)境下相比明顯減少。CO2加富及TMV接種條件下番茄體內(nèi)水楊酸合成基因ICS1和PAL表達量提高;自由態(tài)和結(jié)合態(tài)水楊酸的含量增加;SA抗性信號路徑的關(guān)鍵基因NPR1和PR1的表達量均在CO2加富及TMV接種條件下顯著上調(diào)。而JA路徑元件在CO2加富及TMV接種下均無明顯變化。因此CO2加富下番茄對TMV

5、基礎(chǔ)抗性的提高可能與CO2加富環(huán)境下SA抗性路徑的增強有關(guān)。
　　 2.CO2加富下番茄——PstDC3000細菌性病原菌互作關(guān)系變化
　　 CO2加富環(huán)境下，番茄對細菌性病害PstDC3000的抗性增加。CO2加富及接種PstDC3000條件下番茄體內(nèi)水楊酸合成基因ICS1和PAL表達上調(diào)，自由態(tài)和結(jié)合態(tài)水楊酸的含量增加。與TMV接種實驗結(jié)果類似，SA抗性信號路徑的關(guān)鍵基因NPR1和PR1的表達量均在CO2加富和接種P

6、stDC3000后上調(diào)。對于未接種病原菌的番茄植株，JA信號途徑中的下游原件PIⅠ和PIⅡ的表達量在CO2加富和對照環(huán)境下差異不大。但接種PstDC3000后PIⅠ和PIⅡ的表達量與mock植株相比顯著上調(diào);CO2加富環(huán)境下接種PstDC3000后PIⅠ和PIⅡ的表達量少于對照環(huán)境下的番茄。CO2加富下番茄對細菌性病害PstDC3000的抗性增加與SA信號途徑在CO2加富環(huán)境下增強有關(guān);而作為JA信號路徑的元件PIⅠ和PIⅡ在對PstD

7、C3000的抵抗中起到的作用較SA信號途徑比較小。
　　 3.CO2加富下番茄—Botrytis cinerea真菌性病原菌的互作關(guān)系變化
　　 CO2加富環(huán)境下，番茄對真菌性病害B.cinerea的抗性減弱。CO2加富及接種灰霉病原菌后番茄體內(nèi)水楊酸信號元件中NPR1和PR1均顯著上調(diào)，JA信號途徑中的原件PIⅠ和PIⅡ的表達量在接種灰霉病原菌后顯著上調(diào)。但CO2加富環(huán)境下接種灰霉病原菌后番茄體內(nèi)PIⅠ和PIⅡ的表達量

8、均顯著低于對照環(huán)境。由此可見PIⅠ和PIⅡ的表達在CO2加富下受到抑制可能是灰霉病發(fā)病嚴重的原因。
　　 4.番茄NPR1及PI沉默后CO2加富對TMV、PstDC3000、及B.cinerea抗性的影響
　　 采用VIGS方法沉默NPR1基因，在降低NPR1及PR1基因表達的同時，提高了PIⅠ、PIⅡ基因的表達，從而削弱了CO2加富下TMV和PstDC3000的抗性效應(yīng)及B.cinerea的敏感性;沉默PI基因?qū)PR