[发明专利]一种棉花免疫系统的激活剂及其应用

说明书

本发明属于棉花植物保护技术领域，具体涉及一种棉花免疫系统激活剂及其应用。本发明利用分子生物学手段研究外源激活剂与棉花免疫系统的相互关系，发现吲哚可以作为一种棉花免疫系统激活剂。当外施200μM以上浓度的吲哚溶液后可以显著增强棉花对黄萎病的抗性。通过全基因组转录组分析发现，吲哚处理后显著激活了棉花免疫系统中与抗病相关和水杨酸合成、信号路径相关基因的表达。本发明可以发展为一种防控棉花黄萎病的新型试剂，通过喷施或滴灌的方式处理棉花幼苗，能提高棉花对黄萎病菌的抗性。

技术领域

本发明属于棉花植物保护技术领域，具体涉及一种棉花免疫系统激活剂及其应用。本发明发现吲哚可以作为一种棉花免疫系统激活剂。外施吲哚后可以显著激活棉花免疫系统中抗病相关以及水杨酸合成与信号路径相关基因的表达，从而增强棉花对黄萎病菌的抗性。

背景技术

棉花在我国国民经济中扮演着重要的角色。随着人们生活水平的提高，人们对天然纺织品的需求和质量也越来越高，而同时随着劳动力价格的上涨，棉花的种植面积也逐年下降，这种供需的严重不平衡使得培育高产优质抗病棉花品种成为目前主要的育种目标。棉花黄萎病是当前危害棉花生产的世界性病害之一，在该病爆发时期，棉花的产量可以减少多达30％(Cai et al.,2009)。棉花抗黄萎病的机制比较复杂，在占了棉花总产95％的陆地棉种中，几乎没有抗病种质资源(Zhang et al.,2011)。另外，在没有寄主的情况下，该病原菌仍可以在土壤中存活10年，这导致当前生产上很难制定切实有效的棉花黄萎病防控措施。

植物在与病原菌的互作中进化出了多种防御体系，这些防御体系随着病原物的进化而不断进化。植物的第一道防御系统是植物的既存抗性，比如植物的物理结构包括蜡质，角质层，表皮毛，木栓组织等。当病原菌突破第一道防线入侵到植物细胞内部时，会诱导植物启动第二道防线，即免疫系统。包括PTI和ETI反应(Zhao et al.,2011)。另外植物还有复杂的激素信号网络系统，如乙烯，水杨酸，茉莉酸等。在这些激素分子中，茉莉酸经常与乙烯互作诱发对死体营养型病原菌的抗性。而水杨酸则介导对活体或半活体营养型病原菌的抗性，而且与系统获得性抗性有关。还有一些内源信号分子如活性氧，油菜素内酯，生长素等也对抗病反应起到很大作用(Gao et al.,2013)。除此之外，人们也更加关注植物产生的一些次生代谢物质如植物抗毒素、萜类和酚类等物质在植物抗病中的作用。

植物次生代谢物质在抗病中主要分为两种类型，一种是本身具有抗菌和杀菌活性的物质，被称为植物抗毒素(Bednarek and Osbourn,2009；Ahuja et al.,2012)。而这些次生代谢物质有很大一部分来源于氨基酸代谢。比如由苯丙氨酸衍生的次生代谢物质包括木质素和黄酮类物质在抗菌中就有很大的作用(Ferrer et al.,2008)；由色氨酸衍生的芥子硫苷以及生物碱类物质在抗真菌，细菌以及食草类昆虫中具有很大的作用(Barth andJander,2006；Bednarek et al.,2009)。另外一种类型是具有调控活性的代谢物。这类代谢物本身可能不具有杀菌活性，但是可以作为一种抗病信号，激活抗病相关基因的表达，最典型的例子就是植物激素。另外，除了植物激素之外，一些小分子的代谢物也被发现具有免疫调节的作用，比如哌啶酸，这类小分子的代谢物由赖氨酸衍生而来，对系统获得性抗性的建立以及植物抗性信号的引发具有非常重要的作用(Zeier,2013；Ding et al.,2016)。但是这种类型的代谢物目前发现的并不多。