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内生真菌与植物防御机制的关系

来源:尔湾阅读 2014-06-10 16:05

许多内生菌由于与植物的长期共处形成互利的共生关系。一方面,植物为内生菌提供充足的营养和适合的生长环境促进其生长。另一方面,内生菌在植物应对外界环境的应激耐受性(包括抗旱、抗病虫害及对病原体拮抗等)、宿主植物的生长、宿主植物中的有效活性成分的产生等方面产生重要影响。

植物内生真菌可以通过多样化途径来增强植物体的营养生理和抗性机能,黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所肖佳雷、来永才等人对内生真菌与植物的防御机制的研究进展进行了深入地探讨。

那些生活史中的某一阶段生活在植物组织内,但对植物组织没有引起明显病害症状的真菌,包括那些在其生活史中的某一阶段营表面生的腐生菌,对宿主暂时没有伤害的潜伏性病原菌和菌根菌,就是指植物内生真菌。根据进化亲缘关系、分类地位、宿主和生态学功能的不同,一般将内生真菌分为麦角菌类内生真菌和非麦角菌类内生真菌两大类。研究发表在汉斯出版社《植物学研究》2013年1月的期刊上。

对于内生真菌与植物防御调控的关系,文中做了详细的说明。研究发现,大部分的内生真菌增加了其宿主的应激耐受性。有部分植物在没有内生真菌存在的情况下,因不能耐受居住地的各种生物或非生物的应激而无法生存。相反有大量证据证明内生菌与植物的共生协助了早期植物在一些环境恶劣、贫瘠的土地上的生存。

其次,内生菌可增加宿主次生代谢物的生成量,其中在众多药用植物的悬浮培养中加入内生真菌类诱导子可显着刺激次生代谢产物合成,涉及的次生代谢产物包括紫杉醇、青蒿素、白桦三萜、喜树碱等物质的合成。内生真菌的侵入诱导植物防御性酶类活性上升,产生一系列具有抗病作用的次生代谢产物,提前启动植物的防御系统,增强植物的抗病性。

而且,内生菌根真菌通过影响植物内源激素含量和他们之间的平衡,促进植物生长,间接增强抗病性。内生真菌侵染虽不使宿主植物表现症状,但它作为宿主植物的异生物,使宿主植物长期受到胁迫,产生的生化信号引起宿主激素水平的改变,使宿主植物对胁迫更加敏感,因而在干旱胁迫条件下带菌的禾草叶片对水分亏缺的反应更迅速,气孔关闭更快。

另一方面,关于内生真菌对植物体内防御基因表达的诱导中,内生真菌分泌铁载体能力的缺失改变了共生体铁离子的动态平衡(iron homeostasis),引起转录水平的重调,最终导致其互惠性向拮抗性转化。

最后,研究人员探讨了内生真菌诱导植物防御信号传导途径的作用机理。在微生物诱导子处理下植物细胞可以活化许多与信号转导有关的生化事件,如离子跨膜运输、活性氧(ROS)合成、蛋白质磷酸化和脱磷酸化以及茉莉酸和水杨酸的合成积累等。植物防御信号分子,如茉莉酸、水杨酸、乙烯(ethylene)及一氧化氮(NO)在植物初级抗性反应中的重要作用已经得到广泛的研究。(生物谷Bioon.com)

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