交變應(yīng)力誘導(dǎo)水稻紋枯病抗性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來，涉及生物學(xué)、物理學(xué)等多學(xué)科知識(shí)的物理農(nóng)業(yè)研究，已經(jīng)成為科學(xué)家、農(nóng)民共同關(guān)注的課題。目前國內(nèi)外主要集中于光、磁、電、聲波對(duì)農(nóng)作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量影響的研究，而基于超聲波、聲波等交變應(yīng)力對(duì)農(nóng)作物抗病影響的研究很少見于報(bào)道。本課題以水稻為研究對(duì)象，采用超聲波刺激水稻種子和聲波刺激水稻幼苗的方法，通過發(fā)芽率和病情指數(shù)對(duì)超聲波的頻率和時(shí)間參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，通過水稻植株形態(tài)、生理生化指標(biāo)的測(cè)定對(duì)超聲波和聲波誘導(dǎo)水稻抗病的機(jī)理進(jìn)行了分析討論，為

2、探索防治水稻紋枯病新方法提供理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。主要取得了以下幾方面結(jié)果：
　　 ①以水稻品種Tetep(Oryza sativa L.cv.Tetep)、萬恢88(Oryza sativa L.cv.Wanhui88)、揚(yáng)輻粳7號(hào)(Oryza sativa L.cv.Yangfujing7)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過發(fā)芽率和病情指數(shù)得出：超聲波(輸出功率280W，頻率25kHz，作用時(shí)間10min)刺激顯著提高了水稻的發(fā)芽率，Tetep發(fā)芽

3、率提高了5.17％，相對(duì)增強(qiáng)效果13.85％；萬恢88發(fā)芽率提高了8.34％，相對(duì)增強(qiáng)效果10.78％；揚(yáng)輻粳7號(hào)發(fā)芽率提高了5.34％，相對(duì)增強(qiáng)效果7.00％。超聲波刺激組的病情指數(shù)均顯著下降，Tetep病情指數(shù)下降了2.86％，相對(duì)防治效果減輕16.00％；萬恢88病情指數(shù)下降了4.30％，相對(duì)防治效果減輕13.43％；揚(yáng)輻粳7號(hào)病情指數(shù)下降了1.26％，相對(duì)防治效果減輕4.44％。表明超聲波顯著增強(qiáng)了水稻對(duì)紋枯病的抗性，減輕了紋枯

4、病對(duì)水稻的危害，具有一定的控病作用。
　　 ②水稻品種Tetep、萬恢88、揚(yáng)輻粳7號(hào)為試驗(yàn)對(duì)象，水稻發(fā)芽率和病情指數(shù)為指標(biāo)，通過雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，對(duì)超聲波參數(shù)(刺激頻率：25kHz、45kHz：作用時(shí)間：0min、3min、5min、8min、10min、12min、15min、20min)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明，超聲波刺激頻率25kHz，作用時(shí)間8min條件下，刺激水稻種子，對(duì)水稻的生長發(fā)育和抗紋枯病綜合效果是最好的。

5、>　　 ③通過植株形態(tài)、葉片組織的觀察，超聲波和聲波作為交變應(yīng)力，明顯減輕了紋枯病菌對(duì)水稻的危害。以水稻Tetep為對(duì)象，病情指數(shù)為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)超聲波(輸出功率280W，刺激頻率25kHz，作用時(shí)間8min)誘導(dǎo)的水稻病情指數(shù)下降了2.85％，相對(duì)防治效果減輕15.16％；聲波(聲強(qiáng)100dB，頻率1000Hz，每天1次，每次5小時(shí)，連續(xù)刺激20天)誘導(dǎo)的水稻病情指數(shù)下降了3.82％，相對(duì)防治效果減輕21.35％。表明聲波誘導(dǎo)的抗病效果

6、要優(yōu)于超聲波誘導(dǎo)的效果。
　　 ④實(shí)驗(yàn)中，超聲波和聲波刺激提高了水稻對(duì)超氧自由基(superoxide radical，O2-)產(chǎn)生速率變化的響應(yīng)速度，增強(qiáng)了水稻葉片中超氧化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)和過氧化物酶(peroxidase，POD)的活性，提高了苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)對(duì)紋枯病菌的響應(yīng)速度。結(jié)果表明：接菌后，經(jīng)過交變應(yīng)力處理過的較

7、未經(jīng)交變應(yīng)力處理更能迅速地感受病菌侵染信號(hào)，從而快速啟動(dòng)防御相關(guān)酶的表達(dá)；由于酶的活性增強(qiáng)，交變應(yīng)力處理過的比未經(jīng)交變應(yīng)力處理能更高效地清除活性氧的傷害，從而O2-產(chǎn)生速率得以快速下降，以減輕O2-對(duì)水稻葉片的傷害。
　　 ⑤根據(jù)植物表型可塑性、植物抗逆的交叉適應(yīng)、植物的記憶功能、本課題的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論、以及國內(nèi)外研究，推測(cè)結(jié)論：通過適當(dāng)?shù)奈锢泶碳?、化學(xué)刺激或生物刺激，處理植物的種子或幼苗，植物細(xì)胞膜受體感受刺激信號(hào)并給予識(shí)

8、別，植物體內(nèi)通過活性氧、防御系統(tǒng)酶活性等生理變化來響應(yīng)外界刺激。隨著防御系統(tǒng)酶活性的增加，植物體內(nèi)過多的活性氧被清除，植保素合成，細(xì)胞壁木質(zhì)化并加厚，使植物產(chǎn)生系統(tǒng)獲得性抗性(systemic acquired resistance，SAR)。由于植物的記憶功能，植物在以后的生長過程中，如植物開花期、結(jié)實(shí)期，其體內(nèi)可能一直存有物理、化學(xué)或生物刺激過的信號(hào)。病菌侵染后，植物細(xì)胞膜受體感受病菌侵染信號(hào)并給予識(shí)別，然后提取植物系統(tǒng)中由物理、化