FRONT PLANT SCI丨硅对油菜菌核病茎腐病的缓解作用

论文内容

研究背景：

油菜作为生物燃料和食用油的重要来源在加拿大、欧洲、中国和世界其他地区广泛种植。然而，油菜籽的生产遭受真菌病原体核盘菌，其感染全球超过600种植物物种。S.油菜菌核病通常导致油菜籽栽培中10-70%的产量损失。开发抗性品系或品种是控制这种疾病的成本效益和可持续的策略，然而，由于缺乏抗性种质，抗性油菜的育种一直很困难。尽管有几种杀真菌剂可用，但不能忽视低效率、环境污染和经济成本。根水吸收由几个解剖和生理特征来调节，如木质部血管的直径和数量，以及与渗透调整相关的溶质含量。这些特征在水胁迫下的根水吸收中起着重要作用。然而，很少有研究调查Si的应用是否影响水胁迫下的根系特征。因此，这项研究旨在评估Si应用对水压力条件下高粱幼苗根部解剖和生理特征的影响。

硅是地球上第二丰富的元素，是植物的营养素。许多研究已经报道了Si在保护植物免受生物和非生物胁迫中起重要作用。此外，已经强烈建议Si在减轻由生物营养型或半生物营养型病原体引起的植物病害中发挥积极作用，例如由稻瘟病菌引起的稻瘟病、小麦中的白粉病和南瓜中的白粉病。另一方面，Si通常对由坏死营养菌引起的疾病，例如由镰刀菌引起的小麦中的褐脚腐病没有影响，并且甚至可以对植物造成更重的感染，例如大豆中的大豆尾孢。病原菌S.长期以来，菌核被认为是典型的坏死营养型病原体，但是最近在感染的早期阶段从其真菌定殖的前沿发现了生物营养。直到最近，人们还不清楚Si是否对由菌核引起的疾病有任何影响。因此，本研究旨在探讨硅是否能缓解油菜SSR病害的严重程度。

研究内容：

材料与方法：

1、植物材料和真菌分离物

本研究以重庆西南大学试验田种植的油菜品种“中双11”为材料，以感感硫芥的油菜品种“Westar”为材料，进行了油菜对硫芥的吸收测定。在喷雾、盆栽和田间测定中使用了由核盘菌（sclerotiorum）产生的菌株。此外，S.sclerotiorum isolate“1980”，其已被测序用于S.核盘菌，在整个研究中使用。在接种之前，将“1980”的菌核（与灭菌小麦一起在室温下储存）在马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基上培养4天（在22 摄氏度下，无光）。然后，将前缘的菌丝体转移到新的PDA培养基中。两天后，从“1980”的生长边缘打孔直径为6 mm的菌丝体-琼脂盘并用于接种。

2、吸收试验

在短期吸收试验中，“中双11”的第三片叶子在九叶阶段从田间种植的植物中分离出来，并放在用10 mM的K2SiO3、K2SO4（阴性对照）或ddH2O（黑色对照）浸泡的滤纸上。因此，用浸泡在10 mM的K2SiO3、K2SO4或ddH2O中的吸收性棉花包裹叶子的叶柄。然后根据Mei等人的说法，使用分离的叶子接种方法对这些叶子对S. sclerotiorum分离物“1980”的抗性进行了研究。在每片叶子上接种了两个菌丝状圆盘，而所有叶子都保持在22±1°C和≥85%的相对湿度。根据Frye和Innes的研究，每次治疗的三个接种叶子在接种后24小时内使用色氨酸蓝染色，以观察菌丝的增殖。每个病变的长（a）和短（b）直径记录在48hai，病变大小（S）用公式计算：S = π*a*b/4。耐药性评估在2019年12月进行了五次，每次治疗五片叶子。

在长期吸收试验中，“中双11”的种子用湿润的滤纸发芽。30棵1周大的幼苗中的每棵都被转移到霍格兰的营养液中，补充了10 mM的K2SiO3、K2SO4或ddH2O，并进行了三次生物复制。这些植物被保存在植物中（25±1°C时16小时的光线/20±1°C时20±1°C时20小时的黑暗），液体溶液每周刷新一次。2个月后，在实验室里接种了活植物的第三片菌丝体盘，并测量了48hai的病变大小。耐药性评估进行了两次，三次复制，每次处理一次复制包含五株植物。

3、喷雾试验

每对油菜籽的叶子和茎进行了喷雾检测。根据Mei等人进行的研究，在“Westar”（田间种植的植物，九叶阶段）的分离叶子上喷洒了100 mM的K2SiO3（每五片叶子5毫升），然后在实验室接种S. sclerotiorum的菌丝体盘。ddH2O和K2SO4溶液在分离的叶子上的喷雾分别设置为黑色对照和负对照。每片叶子都接种了一个菌丝状圆盘，所有叶子都保持在22±1°C和≥85%的相对湿度。病变大小记录在48海。实验进行了七次，每次治疗10-20片叶子。根据Mei等人进行的研究，“Westar”的茎在收获前2周被分离，并喷洒ddH2O、100mM K2SiO3或K2SO4溶液（每三个茎5毫升），然后在实验室接种菌丝体椎间盘。每个茎都接种了两个菌丝状圆盘。接种的茎保持在22±1°C和≥85%的相对湿度。每个病变的长度（l）在48海时测量。实验进行了三次，每次治疗有九个茎。

4、盆栽试验

在盆栽分析中，12个4周大的“Westar”幼苗中的每棵都从苗圃移植到一个直径15厘米的塑料盆中，里面装满了Pindstrup基底。1.15克/罐硫酸钾复合肥料（K2O≥52%）+1.2克/罐固体Si肥料（SiO2≥20%，2.35克/罐硫酸钾复合肥料（作为阴性对照），或1.15克/罐硫酸钾复合肥料（作为黑色对照）作为基础肥料。每次处理的所有12个盆栽都放在一个60×40×10厘米的塑料板上，白天放在25°C的温室里，晚上放在20°C的温室里。所有植物在开花前都补充了1.15克/罐硫酸钾复合肥料。进行了四次生物复制。在实验室接种了九叶阶段的活植物的第三片叶子，并在48hai时测量了病变大小，而茎耐药性在收获前2周使用分离的茎接种进行了测试。接种的植物或茎保持在22±1°C和≥85%的相对湿度。叶子上的病变大小和茎上的病变长度都测量为48hai。对叶子进行了七次耐药性评估，每次处理都要对七片叶子进行测试。茎接种进行了六次，每次治疗都要测试四个茎。

5、生理和生化分析

使用Si钼蓝比色法测量了叶子中的硅含量（C）。根据Robinson和Mansfield测量了叶子的木质素浓度（L）。根据制造商的说明，使用总谷胱甘肽过氧化物酶检测试剂盒分析了谷胱甘肽过氧化物酶活性（GPx）。总抗氧化能力（A）使用2,2-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid（ABTS）方法与总抗氧化能力检测试剂盒进行了测试。最后，所有这些分析都是通过三个生物复制进行的，每个复制中测试了五个样本。

研究结论：

1、硅增加了实验室菜籽对S. sclerotiorum的抗性。

2、硅肥缓解了田间油菜籽中SSR的疾病严重性。

3、硅促进了S. sclerotiorum感染下油菜籽的防御反应。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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