多粘类芽孢杆菌NSY50增强黄瓜植株枯萎病抗性的呼吸代谢机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801907
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1508.茶学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Cucumber Fusarium wilt is one of the most destructive soil-borne diseases that threaten cucumber production in protected and field cultivation. To date, biological control has been recognized as a safe, effective and sustainable approach to combat various diseases. In previous study, we isolated a plant-growth-promoting rhizobacteria strain Paenibacillus polymyxa NSY50, which can effectively control cucumber Fusarium wilt, from vinegar residue. Further research found that NSY50 could affect the composition of metabolites under pathogen attack; however, the exact mechanism is not well understood. The purpose of this study is to assess what causes the changes in metabolite compositions. In order to explore the differential response mechanism of respiratory metabolism induced by NSY50, we will explore the positive effects of NSY50 on the activity of key enzymes involved in respiratory metabolism (HK, PK, G-6-PDH and AOX et.), key genes and proteins expression levels after inoculating with the pathogen. Combining resistance phenotypes and inhibitors of G-6-PDH, NADPH oxidase, and AOX, we try to elucidate the mechanism by which NSY50 induced changes in respiratory metabolism enhancing cucumber resistance to Fusarium wilt. The results will provide a theoretical basis for promotion and application of plant growth-promoting rhizobacteria in sustainable agricultural production.
黄瓜枯萎病是一种世界性的土传病害,严重制约着我国设施和大田黄瓜等瓜类作物的栽培生产。生物防治因其安全、高效、对环境无污染等优点日益受到人们关注。前期从醋糟基质中分离得到多粘类芽孢杆菌NSY50,研究发现其可有效防治黄瓜枯萎病,进一步通过代谢物测定观察到代谢组分的差异变化,但其具体作用机制尚不清楚。本研究以主要设施作物黄瓜为试材,采用营养液栽培,研究NSY50对黄瓜植株在枯萎病菌侵害下,根系呼吸代谢途径、能量及呼吸代谢相关酶(如HK、PK、G-6-PDH和AOX等)活性、关键基因及蛋白表达的变化等特征,揭示枯萎病菌侵害下,促生菌NSY50介导的黄瓜根系呼吸代谢差异应答机理;并利用磷酸戊糖途径和交替途径关键酶G-6-PDH、NADPH氧化酶和AOX活性抑制剂,结合抗病表型,阐明促生菌介导的黄瓜根系呼吸代谢变化在增强植株枯萎病抗性的作用机制。为植物根际促生菌在农业生产中的推广和利用提供理论依据。

结项摘要

为研究植物根际促生菌 (PGPR) 在病原体侵害下保护植物的机制,本项目以黄瓜为材料,研究了多粘类芽孢杆菌 NSY50 在增强黄瓜植株枯萎病抗性中的作用和调节作用。主要结果显示:(1)NSY50能够改善黄瓜根系在枯萎病菌侵害下呼吸代谢水平,增强磷酸戊糖途径,降低了脯氨酸、脱氢抗坏血酸、氧化型谷胱甘肽等物质的积累,进而提高黄瓜对枯萎病菌胁迫的耐受性;(2)进一步研究发现,NSY50促进了枯萎病菌侵害下黄瓜根系谷胱甘肽代谢,增强了谷胱甘肽代谢相关酶活性及基因表达,从而维持氧化还原平衡,缓解了病害的发生,而添加谷胱甘肽合成抑制剂丁硫氨酸-亚砜亚胺(BSO),促生菌防病效果减弱;(3)枯萎病菌胁迫下,黄瓜叶片净光合速率、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)显著降低,而促生菌NSY50能够提高蔗糖代谢和抗氧化能力,增强光合效率,减缓枯萎病菌对黄瓜幼苗生长的抑制作用。上述结果表明,植物根际促生菌NSY50能够改善黄瓜呼吸代谢、增强谷胱甘肽代谢和蔗糖代谢水平,进而减缓植物细胞氧化伤害,维持氧化还原平衡,缓解枯萎病菌对黄瓜植株的伤害。该研究为植物根际促生菌在农业生产中的推广和利用提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Gamma-aminobutyric acid enhances tolerance to iron deficiency by stimulating auxin signaling in cucumber (Cucumis sativusL.)
γ-氨基丁酸通过刺激黄瓜 (Cucumis sativusL.) 中的生长素信号传导增强对缺铁的耐受性
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2020.110285
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Guo, Zhixin;Du, Nanshan;Piao, Fengzhi
  • 通讯作者:
    Piao, Fengzhi
植物根际促生菌防治黄瓜枯萎病的研究进展
  • DOI:
    10.16861/j.cnki.zggc.20220119.001
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中 国 瓜 菜
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨倩;薛璐;郭慧;付瑞珂;张涛;申顺善;杜南山;朴凤植
  • 通讯作者:
    朴凤植
S-Glycosylation of Fluensulfone in Tomatoes: An Important Way of Fluensulfone Metabolism
番茄中氟苯磺隆的S-糖基化:氟苯磺隆代谢的重要途径
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.1c04725
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Jing Jing Zhan;Wanxue Cao;Pengxuan Xi;Li Li;Songtao Qiao;Huawei Luo;Jianye Zhang;Xiangyang Liu;Nanshan Du
  • 通讯作者:
    Nanshan Du
黄瓜耐盐根际促生菌的筛选及评价
  • DOI:
    10.16861/j.cnki.zggc.2021.0227
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国瓜菜
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛璐;杨倩;郭慧;李英楠;张涛;申顺善;朴凤植;杜南山
  • 通讯作者:
    杜南山

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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