1、設施栽培業(yè)已成為我國現(xiàn)代農業(yè)中的重要組成部分，但是由于設施栽培復種指數(shù)高、作物種類單一等特點，隨著栽培年限的增加，連作現(xiàn)象十分普遍，嚴重影響了蔬菜作物的產量和品質，成為設施栽培中亟待解決的瓶頸問題之一。因此，探明連作障礙對蔬菜的影響機制、提高設施蔬菜的抗性是現(xiàn)階段的重要任務。本文以不同基因型的黃瓜(Cucumis sativus L．)及與黃瓜同科不同屬的黑籽南瓜(Cucurbitaficifoli Bouch é)作為試材，研究了自毒

2、物質肉桂酸(CA)、根系枯萎病菌(FO)對根系活性氧代謝、基因表達和根際微生物群落等方面的影響，并研究了外施24-表油菜素內酯(EBL)緩解黃瓜枯萎病發(fā)生的生理分子機制。所取得的主要結果如下： 1.同科不同屬的黃瓜和黑籽南瓜幼苗對黃瓜根系分泌物中的自毒物質肉桂酸(CA)存在著不同的生理響應。CA處理導致黃瓜根系NADPH氧化酶、過氧化物歧化酶(SOD)、愈創(chuàng)木酚過氧化物酶(GPX)和過氧化氫酶(CAT)活性及O2-產生速率和H2

3、O2含量上升，膜H+-ATPase 活性降低，細胞膜脂過氧化，最終導致根系細胞活力下降。但是，這些變化均未在黑籽南瓜的根系中出現(xiàn)。 2.在研究黃瓜和黑籽南瓜幼苗對自毒物質CA響應差異的過程中，還發(fā)現(xiàn)黃瓜對自由態(tài)CA有較高的吸收量，但是兩種作物結合態(tài)CA含量均未發(fā)生變化，因此將自由態(tài)CA轉化為結合態(tài)不是黑籽南瓜對自毒物質的解毒機制。CA處理還導致黃瓜根系細胞內Ca2+由液泡向細胞質釋放，[Ca2+]cyt水平上升，最終抑制根系生長

4、。而黑籽南瓜對CA不敏感。 [Ca2+]cyt動態(tài)平衡的破壞可能是觸發(fā)CA毒害黃瓜的主要原因之一。 3.對枯萎病有不同抗性的黃瓜基因型(抗病型津優(yōu)1號和感病型津研4號)的抗氧化系統(tǒng)與抗性相關基因表達對枯萎病菌FO的響應差異可能是植株對病害有不同抗性的原因之一。接種FO誘導了抗病型津優(yōu)植株抗性相關基因的全面表達及抗氧化酶活性的暫時上升，從而提高植株的整體抗性，抑制病原菌的侵染。而感病型津研植株受到病原菌侵染后，未激活體內抗性相關基

5、因的全面表達，而是造成ROS的大量積累，抗氧化酶活性的遞增，膜脂過氧化的發(fā)生，最后導致病害的普遍發(fā)生。 4。根際微生物群落受植株基因型和病原菌的復雜相互關系的影響。津研植株接種FO后，營養(yǎng)液中的FO能迅速寄生到根表，根系還分泌大量有利于FO繁殖和生長的分泌物。接種FO引起津優(yōu)植株根表細菌、真菌和放線菌數(shù)目的上升，這些菌通過有效寄生和分泌抗生素，增加植株對病原菌的抗性。PCR-DGGE的結果表明FO的加入使津研植株根表的微生物群落

6、結構發(fā)生了顯著的變化，但是津優(yōu)植株根表的微生物群落結構仍保持相對穩(wěn)定。 5.研究了利用EBL提高黃瓜植株對枯萎病抗性的可行性。灌根和葉面噴施EBL能緩解枯萎病的發(fā)生，從而緩解病害對植株生長的抑制作用。同時，EBL預處理顯著降低了根系SOD、APX、GPX和CAT等抗氧化酶的活性、PPO和PAL的活性及類黃酮、總酚的含量。但是，灌根和葉面噴施兩種處理方式之間沒有顯著差異。由于EBL的不可移動運輸性，使得葉面噴施對根系病害的緩解作用

7、尤有意義。因此，EBL對黃瓜枯萎病的緩解作用不是依賴于抗氧化能力的提高，而可能是通過某種可移動運輸?shù)拇紊x物質作為信號物質使植株獲得系統(tǒng)抗性。 6.在對根際微生物群落的研究中發(fā)現(xiàn)，EBL預處理能減緩由FO侵染引起的微生物數(shù)目和細菌群落結構的變化。與FO處理相比，EBL預處理降低了根表和營養(yǎng)液FO的數(shù)目，增加了真菌和放線菌的數(shù)目，緩解了細菌群落結構的變化，這些結果都表明，EBL誘導的微生物群落平衡狀態(tài)的保持可能是EBL誘導植株抗

8、性提高的原因之一。 7.為了探討EBL緩解黃瓜枯萎病發(fā)生的分子機理和信號轉導途徑，研究了葉面噴施EBL和接種FO對黃瓜根系基因表達和ROS代謝的影響。結果表明，EBL能誘導一系列抗性相關基因的表達和酶活性的暫時上升。同時，EBL處理還誘導了H2O2的迅速積累，但隨著處理時間的延長，H2O2的積累效應逐漸消失。這些都表明EBL誘導的對枯萎病的抗性與處理早期H2O2的猝發(fā)密切相關。 8.研究了葉片噴施EBL后，處理葉片和上下

9、系統(tǒng)葉片H2O2積累和基因表達情況，并施用百草枯(PQ)驗證了H2O2在EBL誘導抗性過程中的重要作用。結果表明，EBL能顯著緩解處理和系統(tǒng)葉片由PQ氧化脅迫引起的Fv／Fm下降。噴施EBL可以引起處理葉片H2O2的猝發(fā)和抗性相關基因的表達。同時，EBL也誘導了鄰近系統(tǒng)葉片H2O2的積累和基因的表達，但是H2O2猝發(fā)時間晚于處理葉片，基因表達豐度也低于處理葉片。這些都表明，H2O2可能作為信號物質在EBL誘導抗病的過程中起著重要的作用。