苹果树腐烂病菌侵染致病过程与机理研究

苹果树腐烂病(Valsa ceratosperma)是对苹果产业威胁最大的一种毁灭性病害，造成了严重的经济损失，但迄今对腐烂病菌的侵染致病过程和机理等与病害防治有关的实质性问题尚不明确，生产上难以提出高效的，具有针对性的防控措施。本项目拟以富士苹果幼树和强致病力腐烂病菌菌株LSX080701为材料，运用显微观察结合GFP标记、真菌转化、生物学测定及化学分析等技术手段，研究腐烂病菌对寄主的侵染、致病过程，致病机理及寄主的防御机制。项目的完成可明确自然环境条件下腐烂病菌侵染寄主的致病过程、侵染和定殖位点及潜伏部位，探明病原菌的致病因子及其变化规律，明确寄主体内防御酶活性、树皮中营养元素等与腐烂病发生的关系，从而为苹果树腐烂病有效防控措施的制定提供科学依据。

由Valsa mali var. mali引起的腐烂病是苹果生产中的一种毁灭性病害，造成了严重的经济损失，由于对其侵染过程、致病因子及其机理等尚不明确，导致该病害无法得到有效控制，严重制约了我国苹果产业的发展。.本研究建立并优化了农杆菌介导转化苹果树腐烂病菌的技术体系：诱导培养基中添加200 μmol/mL乙酰丁香酮，孢子浓度为106个/mL，共培养温度和时间为25℃和120 h，其效率可达1×106个孢子获得605个转化子。对部分转化子进行验证和生物学特性分析，结果表明，多数转化子以单拷贝形式整合，96.67%的转化子可表达绿色荧光且遗传稳定性良好；与野生型菌株相比，36.67%的转化子菌落形态发生改变，43.30%的转化子致病力显著降低，但也获得了3个生物学性状未发生改变且表达绿色荧光的转化子，获得的转化子不仅可用于腐烂病菌致病相关基因的鉴定，也为其组织病理学研究提供了材料。腐烂病菌的侵染致病过程观察发现，分生孢子在枝条表面萌发后，可由伤口、芽痕和表皮破裂处等部位侵入或潜伏，也可从剪锯口的木质部直接侵染，后在木质部生长扩展。此外，干旱、冻害和枝龄均可影响病斑的扩展。.苹果树腐烂病属寄主主导型病害，研究受寄主生长周期及特性的影响，为此本项目建立了腐烂病菌-苹果愈伤组织离体研究体系。本研究发现，腐烂病菌产生5种类型的细胞壁降解酶，其中木聚糖酶活性最高且对愈伤组织的浸解能力最强，暗示其是主要的致病因子；为检测该病菌产生的5种毒素，建立了快速定量5种化合物的高效液相色谱法，原儿茶酸在接种后3 d最先被检测到，而其它在接种后7 d或11 d最先检测到，且原儿茶酸对苹果组织的毒害作用最强。研究表明，腐烂病菌菌株的致病性强弱主要取决于其产生的细胞壁降解酶活性、毒素种类和数量。.寄主对腐烂病菌的防御反应研究表明，接种后，感病品种愈伤组织内丙二醛(MDA)含量快速上升，变幅为-0.32%~36.39%，抗病砧木MDA含量变幅则较小仅为-2.17%~7.46%；病菌侵染提高了寄主体内防御酶活性，但抗病砧木PAL、SOD和POD酶活性明显高于感病富士，表明抗病砧木通过提高抗氧化酶活性减少体内活性氧的积累，降低MDA的形成，而增强对腐烂病菌侵染的抗性。此外，弱致病菌和强致病菌对寄主的诱导效果存在显著差异，前者可显著提高寄主体内渗透调节物质和防御酶活性。超额完成了预期需要提交的成果。