病原体介导的免疫启动作用可诱导小麦对斑点枯病的跨代抗性

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：Pathogen-mediated priming induces intergenerational immunity against spot blotch in wheat

　　

摘要

由Bipolaris sorokiniana引起的斑点病是小麦（Triticum aestivum）最具破坏性的病害之一，尤其是在温暖潮湿的地区，产量损失可能超过30–50%。过度依赖杀菌剂既不可持续，也不环保，因此迫切需要创新策略来提高作物的抗逆性。防御启动（defense priming）是一种现象，即植物在先前受到轻微刺激后，能够在后续遇到压力时更快、更强烈地启动防御机制，这提供了一种有前景的替代方案。已知病原体或病原体衍生的分子（如PAMPs和效应因子）可作为有效的启动刺激物。在这项研究中，我们假设弱化的B. sorokiniana孢子可以作为启动刺激物，增强小麦对斑点病的抵抗力。通过施用低剂量的孢子悬浮液，我们试图将病原体介导的启动作用建立为一种“绿色疫苗”策略，即通过控制性的预先暴露于弱化菌株来增强可诱导的抵抗力，而不会对植物生长造成明显影响。实验结果表明，防御启动显著降低了病害严重程度：经过处理的植物（P + B）的病害指数比未处理的对照组（B）低2.6倍。生化分析显示，光合色素含量增加（叶绿素a增加2.6倍，叶绿素b增加3.3倍，类胡萝卜素增加1.56倍），抗氧化防御能力增强（超氧化物歧化酶增加1.4倍，过氧化氢酶增加1.4倍，抗坏血酸过氧化物酶增加1.5倍，抗坏血酸增加2.8倍，脯氨酸增加1.6倍），脂质过氧化减少（减少4.1倍），同时酚类化合物含量增加（增加1.8倍），以及PAL（1.9倍）和POX（1.5倍）活性升高。产量相关指标也有所改善，包括穗数增加1.4倍，小穗结实率提高2.0倍，千粒重（TGW）增加1.2倍。值得注意的是，这些益处传递到了F1代，表明病原体介导的防御启动可以诱导跨代免疫启动（IGIP）。综上所述，我们的研究结果证实了病原体介导的“绿色疫苗”策略是一种可持续的方法，能够提高小麦的抗逆性，并提供持久的斑点病防护。