摘要
青枯菌复合种（Ralstoniasolanacearumspeciescomplex，RSSC）具有丰富的寄主多样性，其中假茄科雷尔氏菌（R.pseudosolanacearum）分布范围最广，引起的植物青枯病往往造成巨大的经济损失。近年来，葫芦科作物青枯病在我国少数区域有逐步发生严重的趋势，但关于不同寄主来源青枯菌菌株对葫芦科植物及其他科植物的致病性情况不清楚，葫芦科植物抵抗不同致病性菌株侵染的机理尚不明确，难以制定有效的防治葫芦科作物青枯病的措施。为此，本研究在前期研究工作已明确南瓜、丝瓜和苦瓜等葫芦科作物均可发生青枯病的基础上，以22株不同寄主来源的假茄科雷尔氏菌菌株为研究材料，测定其对南瓜、丝瓜和苦瓜的致病性，并鉴定其生理小种类型，从中筛选出对南瓜具有致病性差异的菌株，对接种后南瓜植株防御相关的生理生化性状以及转录组和代谢组进行分析，以期揭示南瓜对不同致病性菌株侵染的抗性机理。主要研究结果如下： 1、测定不同寄主来源的22株菌株对南瓜、丝瓜和苦瓜的致病性结果发现，源自葫芦科的菌株（Cq01、Bg07、Tg03）以及四季豆的菌株（Kb01）对这三种瓜具有强致病力，源自烟草、花生和辣椒上的5株菌株具有弱致病力，但大部分源自非葫芦科的菌株对三种瓜无致病性。以青枯菌模式菌株GMI1000（生理小种1号）灌根接种8种植物为参照，测定16株代表菌株的生理小种，发现这些菌株均为生理小种1号。采用伤根灌菌和注射菌液的方法将5株菌株不同浓度的菌液接种到南瓜植株上，筛选出对南瓜具有强致病力的菌株Cq01和无致病性菌株GMI1000；两者接种南瓜1d后，南瓜根系内部均检测到病菌；南瓜接种Cq01菌株5d的植株发病率为30.56%，接种7d后的植株发病率高达77.78%，而接种GMI1000菌株的南瓜植株一直未发病。 2、Cq01和GMI1000菌株均能诱发南瓜产生活性氧和过敏性坏死反应，前者诱导程度更为强烈；Cq01菌株在侵染早期到发病中期均能显著提高南瓜植株的苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和多酚氧化酶（PPO）的酶活性，并能促进丙二醛（MAD）产生；GMI1000菌株也能显著增强南瓜植株的POD活性，但显著低于Cq01处理；GMI1000菌株只能在侵染早期增强南瓜植株的PAL、SOD和PPO的活性，不能促进MAD的产生。结果表明，南瓜接种病原菌后，植株体内的PAL、POD、SOD和PPO酶活性以及MAD含量与接种病菌的毒力强弱有关。 3、南瓜响应Cq01和GMI1000菌株侵染的转录组分析结果发现，Cq01菌株接种的南瓜植株有146个差异基因，上调110个。差异基因的GO注释主要富集在乙烯激活信号通路、茉莉酸介导的信号通路、细菌防御反应、水杨酸响应和果胶分解代谢过程等方面；KEGG注释主要富集在与植物细胞壁降解相关的果胶裂解酶，与信号转导相关的钙结合蛋白和乙烯反应转录因子，与抗病相关的RPM1互作蛋白4、MYB转录因子和EREBP转录因子以及与氨基酸合成相关的乙酰鸟氨酸脱乙酰酶。GMI100菌株接种的南瓜植株有53个差异基因，上调49个。差异基因的GO注释主要富集在硝酸盐同化、寡肽运输、硝酸盐转运和植物型细胞壁组织等方面；KEGG注释主要富集在病程蛋白相关蛋白，与苯丙烷生物合成相关的肉桂醇脱氢酶和β-葡萄糖苷酶，与抗氧化相关的谷胱甘肽S-转移酶和谷胱甘肽，与能量代谢相关的果糖-1,6-二磷酸酶，与氮素代谢相关的硝酸盐/亚硝酸盐转运体等。分别选取Cq01和GMI1000与寄主互作途径的8个基因进行qRT-PCR验证，结果与转录组测序结果基本一致。 4、南瓜响应Cq01和GMI1000菌株侵染的代谢组分析结果发现，接种Cq01菌株的南瓜植株有3个上调差异代谢物（鸟氨酸、苏糖酸和D-赤酮酸内酯）；接种GMI1000菌株的南瓜植株有3个差异代谢物，上调1个（葡萄糖酸），下调2个（1,3-丙二胺和棉子糖）。南瓜响应Cq01和GMI1000菌株侵染的转录组和代谢组关联分析结果发现，南瓜响应Cq01菌株侵染的最密切的代谢途径是精氨酸生物合成途径，南瓜响应GMI1000菌株侵染最密切的代谢途径是戊糖磷酸途径。 综上所述，源自葫芦科的菌株和少数非葫芦科的菌株对瓜类作物具有致病性，而大部分源自非葫芦科的菌株则表现无致病性；Cq01菌株侵染南瓜植株诱导防御相关的生理生化反应比GMI1000菌株侵染南瓜诱导的反应更为强烈；据南瓜响应Cq01和GMI1000菌株侵染的转录组和代谢组关联分析结果推测，南瓜受到Cq01菌株侵染后，植株体内经过精氨酸生物合成途径产生对植株自身有毒性作用的鸟氨酸代谢物，降低植株对青枯病的抗性，从而导致植株发病。GMI1000菌株可诱导南瓜植株体内增强戊糖磷酸途径产生抗病物质，抑制病菌在植株体内扩展，使植株免受病菌为害。
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