根皮苷在苹果连作障碍中的作用机理研究

Apple replant disease is a worldwide problem, and severely restricts the sustainable development of the apple industry. It is clear that the accumulation of phenolic acids in the soil is a cause of apple replant disease, and the increase of pathogenic Fusarium moniliforme fungi is closely related to the secretion of phlorizin by the method of labeling with SiC quantum dots, However, the mechanism of phlorizin promote the growth of Fusarium moniliforme is unclear. As a consequence, this project will further explore the relationship between the phlorizin and Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Fusarium proliferatum, Fusarium moniliforme. The effect of phlorizin on the pathogenic Fusarium fungi cell ultrastructure, changes of pathogenic Fusarium fungi gene expression and enzyme activities of the cell wall of pathogenic Fusarium fungi were investigated by the isotopic tracing technique, real-time quantitative PCR, two-dimensional gel electrophoresis technology. Based on the abovementioned researches, the mechanism of phlorizin action in the apple replant disease will be revealed by scanning the main active site of phlorizin working in the pathogenic Fusarium fungi. Thus, a variety of technical measures on the basis of the theoretical finding will be applied to degrade the phlorizin in future, which could control the growth of pathogenic Fusarium fungi, The result will be helpful to guide to update old orchard and providing a comprehensive prevention and control of apple replant disease.

苹果连作障碍是一个世界性难题，严重制约了苹果产业的可持续发展。在已明确土壤酚酸类物质的积累是引起苹果连作障碍的原因之一基础上，通过碳化硅量子点标记法发现连作苹果树根系分泌的根皮苷显著促进了串珠镰孢菌的生长，但根皮苷促进串珠镰孢菌生长的作用机理尚不明确。本项目拟进一步以根皮苷和四种镰孢属病原真菌（尖孢、串珠、层出和腐皮）为试材，观察根皮苷对镰孢属病原真菌细胞超微结构的影响，测定镰孢属病原真菌细胞壁酶活性变化及其基因表达量，并借助同位素示踪技术、实时荧光定量技术以及双向电泳技术，寻找根皮苷在镰孢属病原真菌上的作用位点，明确根皮苷在苹果连作障碍中的作用机理。该研究可为老果园更新连作时采用多种措施降解根皮苷，进而控制土壤镰孢属病原真菌生长，综合防控苹果连作障碍提供理论指导。

项目背景：苹果连作障碍是一个世界性难题，严重制约了苹果产业的可持续发展。在苹果连作障碍的发病机理研究过程中，往往以根皮苷等酚酸类物质或者镰孢菌等有害真菌的一个侧面进行探讨，很难真正反映苹果连作障碍的成因，对苹果连作障碍机理的研究必须建立在系统功能的水平上，前期研究发现根皮苷能促进串珠镰孢菌的生长，但作用机理尚不明确。探讨根皮苷对苹果实生苗的伤害机理，进而阐明根皮苷促进镰孢菌的作用机制，从而明确根皮苷在苹果连作障碍中的作用机理，特开展了本项目的研究，对生产中采取相应措施减轻苹果连作障碍具有重要意义。.主要研究内容：（1）根皮苷对平邑甜茶生理指标以及根系蛋白质组的影响；（2）根皮苷对四种镰孢属真菌细胞学特征的影响；（3）根皮苷对四种镰孢属真菌基因表达量的影响；（4）根皮苷诱导下连作作物及土壤微生态环境的变化。.重要结果：土壤实测浓度的根皮苷能破坏苹果实生苗根系线粒体结构、降低根系活力，导致自由基清除等防御系统相关蛋白表达上调；利用碳化硅量子点标记技术，并借助激光、荧光共聚焦显微镜研究发现，根皮苷加快了尖孢、腐皮、层出和串珠镰孢菌的菌丝生长速度和孢子形态变化；建立了尖孢、层出、腐皮和串珠四种镰孢菌的实时荧光定量检测方法，研究发现，添加根皮苷处理促进了四种镰孢菌基因拷贝数的增加；通过以根皮苷为唯一碳源的无机盐培养基，研究发现根皮苷为串珠镰孢菌提供了碳源，根皮苷促进了串珠镰孢菌的菌丝生长、加快孢子萌发和产孢速度；盆栽试验条件下研究发现，串珠镰孢菌和根皮苷单独或组合处理均显著抑制了平邑甜茶幼苗的生长，改变了土壤微生态环境，其中串珠镰孢菌和根皮苷处理的抑制作用最为显著。.科学意义：通过本项目的实施，明确了根皮苷对苹果实生苗的伤害机理；揭示了根皮苷诱导串珠镰孢菌数量增加的作用机制，最终为降解根皮苷等酚酸类物质，抑制镰孢属有害真菌生长，综合防控苹果连作障碍提供理论依据。