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植物内生菌能够与宿主植物建立和谐的共生关系,一方面植物体可以给内生菌提供稳定的生存空间,另一方面内生菌可以促进植物生长以及提高植物对逆境的抗性,因此成为了一种新型的微生物资源。不少文献显示,具有促生、提高植物抗性的内生菌或根系微生物多数具有ACC脱氨酶活性。含ACC脱氨酶的微生物促生是不是主要通过ACC脱氨酶以及这一类型内生菌促生的具体分子机制等尚未明确。本实验室前期找到了两株ACC脱氨酶活性不同的植物内生菌株,DLJ1(荧光假单胞菌,来自辣椒果实,高活性)和SZ5(蜡状芽孢杆菌,来自成熟的柿子,中等活性)。它们能够促进辣椒植株生长、增强植株对南方根结线虫的抗性。但它们是否能在正常条件下依然具有促生功效?能否提高植物对其他逆境胁迫的抗性?这两株菌促生的具体机制是否一致,是否与ACC脱氨酶有关?鉴于此,本论文将分析这两株内生菌在植株正常条件下的促生效应与分子机制,分析植物在涝害胁迫下的抗性,并分析ACC脱氨酶在其中的作用。具体结果如下:1、两菌剂预处理对辣椒生长、代谢和产量的影响比较在田间自然条件下,接菌处理可促进植物光合效率、抗氧化酶活性的提高,降低ROS的积累,提高植物体几丁质酶和脂氧合酶活性;提高辣椒果实产量;萌发期接菌效果优于移栽期接菌;多次接菌效果在多方面并没有明显优于一次接菌;DLJ1菌剂处理效果优于SZ5。以上结果显示,在田间自然条件下,两菌株均具有促生作用,但SZ5相对较小,DLJ1的促生效应更为显著。2、两菌剂预处理对辣椒植株基因表达影响的比较使用转录组分析技术,分析两种菌剂处理影响宿主基因表达的差异,从而进一步分析两菌株促生机制的异同。GO和KEGG富集结果显示:两菌剂处理均降低了乙烯信号通路的相关基因表达,DLJ1组基因表达下调的幅度高于SZ组;DLJ1处理还显著提高植株光合作用相关基因和抗氧化作用相关基因的表达、降低次生代谢相关基因的表达;SZ5处理则对光合、抗氧化以及次生代谢相关基因的影响相对较小。基因表达分析结果不仅从分子水平上再次验证了田间生长和生理检测结果,证明了 DLJ1可以通过适当降低乙烯代谢和次生物质代谢来促进光合、促进生长,SZ5的作用相对较弱;同时也提示它们在对抗乙烯高度相关逆境胁迫时作用可能较小。3、DLJ1菌剂处理对涝害胁迫下辣椒幼苗生长的影响为检测菌剂处理是否降低了植物对乙烯相关逆境的抗性,对萌发期经DLJ1处理后的辣椒幼苗进行涝害胁迫,并使用乙烯受体抑制剂硫代硫酸银(STS)处理,分析DLJ1菌剂处理能否影响植株对涝害胁迫的抗性。结果显示,无STS条件下,DU1预处理显著降低了辣椒植株对涝害胁迫的抗性;但喷洒STS时,CK组严重萎蔫,而DU1组表现相对较好。综合生理结果提示:植物正常生长以及在对抗逆境胁迫时均与乙烯代谢息息相关;无STS处理下,由于DLJ1高ACC脱氨酶活性的存在,降低了植株体内的乙烯含量,而使得DLJ1组的耐涝性低于对照;而在STS处理下,虽然植株对涝害的抗性都大为降低,但由于实验组和对照组的乙烯通路均被抑制,而DLJ1组植株由于前期拥有相对较高的光合和抗氧化能力,从而在涝害胁迫中表现出的抗性相对较高。这些结果再次证明,具有ACC脱氨酶活性的DLJ1菌株具有促生作用,但在遭遇强胁迫时,由于乙烯通路的被抑制,从而在一定程度上可能会降低植物的抗性;产ACC脱氨酶的内生菌的促生和对逆境的抗性与ACC脱氨酶密切相关。