CN107156128A - 一种利用褪黑素提高水稻对条纹病毒抗性的方法 - Google Patents

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卢荣飞
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    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
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    • A01N43/38—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom five-membered rings condensed with carbocyclic rings

Abstract

本发明提供了一种利用褪黑素(Melatonin，MT)降低水稻条纹叶枯病发病率的方法，褪黑素预处理水稻时间是接种前12小时，褪黑素浓度0.1μM‑100μM，利用该方法可以提高水稻对水稻条纹病毒(Rice strip virus，RSV)的抗性，可应用农业生产、科研和环保等众多领域，更加经济环保地减小该病害造成的粮食损失。

Description

一种利用褪黑素提高水稻对条纹病毒抗性的方法
技术领域：
本发明使用褪黑素(Melatonin，MT)预处理水稻，可以提高水稻对水稻条纹病毒(Rice stripe virus，RSV)的抗性，可应用于农业生产中，属于农业科学技术领域。
背景技术：
RSV属于纤细病毒属(Tenuivirus)，其传播介体主要是灰飞虱(Laodelphaxstriatellus)(SBPH)，灰飞虱一旦获毒终生带毒，并且可以经卵传毒。病毒粒子形态为分枝丝状体，基因组由四条RNA组成，分别命名为RNA1、RNA2、RNA3和RNA4，均可以编码病毒响应合成或者转移相关功能的蛋白质。其中，RNA3编码的核衣壳蛋白(Nucleoprotein protein，NCP)和RNA4编码的病毒特异性蛋白(Specificity protein，SP)在病毒的致病过程中起着关键的作用。发病初期心叶基部会出现黄白色短条纹，随后慢慢合并，进一步变成与叶脉平行的黄绿色条纹，条纹间仍保持正常的绿色，整体呈黄绿相间条纹状。发病后期叶片多卷曲下垂，心叶枯死，症状较轻的常枯孕穗或者穗小，结实很少，症状严重者死亡(图1)。我国作为世界东南亚水稻粮食的主产区，该病毒病所造成的危害难以忽视，尤其是20世纪60年代以来，条纹叶枯病对我国南方尤其是江浙一带的粮食生产造成了很大影响。因此，水稻条纹叶枯病的防治是一项长期而且不容忽视的任务。
目前为止，条纹叶枯病常用防治措施主要是选育新的抗病品种，或者使用化学药剂杀介体灭飞虱。其中，抗性品种的选育工作量大，耗时较长，该方案在短期内很难取得好的效果；而化学药剂虽然可以阻断病毒传播，但其效率不高且可能造成环境污染。所以，开发高效可行且环保的防治方案仍然是我们的工作重点。
褪黑素，结构名为N-乙酰基-5-甲氧基色胺，最初在哺乳动物的松果体中检测到，是一种典型的吲哚胺类物质，存在于低等到高等的许多物种中。吲哚胺类激素最初是作为动物维持及调节生理周期节奏的一种中间调节物质，现在它作为一种神经调节物质，具有提高睡眠质量、延缓衰老和疾病免疫等多个功效。由于褪黑素最初是在哺乳动物中检测到的，并且含量及其微小，所以很长一段时间人们忽视了它在植物中的重要作用。褪黑素在植物的生长发育以及抗胁迫过程中起着很关键的作用，例如：清除自由基、促生长、延缓衰老、抗生物以及非生物胁迫等。
近年来，已经有许多研究表明褪黑素在动物抗病过程中可以诱导抗病基因的表达，提高自身的免疫，如抗SARS(Severe acute respiratory syndrome)、WNV(West nilevirus)等。同时，在植物方面，外源褪黑素的施加可以提高许多双子叶植物如拟南芥和烟草等对细菌的抗性。而有趣的是，褪黑素似乎可以和植物体内的一些气体信号分子相互作用共同诱导植物对病原物的抗性，有研究发现拟南芥在对抗细菌侵染的过程中，褪黑素可以通过诱导一氧化氮(NO)的生成，进而增强植物的抗病性，而去除NO后病情又有所加重。此外，褪黑素同时也可以跟植物体内一些抗病激素相关联，有报道称褪黑素可以通过影响水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)和脱落酸(ABA)等激素水平，诱导拟南芥和本氏烟中的抗病原物相关基因的上调。这说明褪黑素可以促进植物对病原物侵染的抗性，并且该过程中可能存在多种分子机制，需要我们进一步研究证明。
发明内容：
本发明针对上述研究背景，以水稻(Oryza sativa L.cv.)为研究对象，一定梯度浓度的褪黑素处理后的发病情况进行统计，对照组为水处理，发现褪黑素处理后水稻的发病率明显低于对照组，其中10μM时效果达到最好。本发明提供了利用褪黑素降低水稻条纹叶枯病发病率的方法，利用该方法可以调高水稻对RSV的抗性，可应用农业生产、科研和环保等众多领域，更加经济环保地降低该病害造成的粮食损失。
附图说明：
图1健康水稻植株与水稻条纹叶枯病植株
图2 Dot-ELISA法检测灰飞虱带毒率结果
图3褪黑素处理后与对照组发病率差异(ND(No detected)指未被检测到；Con指对照；不同字母表示在P＜0.05水平上存在组间差异)。
具体实施方式：
下面实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
实施例1，利用褪黑素药剂预处理水稻调查其病情的方法
1、植物材料、病毒分析以及侵染方法
日本晴(Oryza sativa L.cv.Nipponbare)种子首先用0.1％HgCl2消毒1h；然后用去离子水冲洗干净，25℃浸种2d，催芽1d；催芽后的种子点播于1L烧杯中培养，每杯40粒，每隔两天浇灌适量的Hoagland营养液，光照14h，黑暗10h，温度28±1℃。
携带RSV和无毒灰飞虱饲养于江苏省农业科学院植保所养虫室。一龄幼虫孵化后分养于健康的武育粳3号(Oryza sativa L.cv.Wuyujing NO.3)水稻苗上，置于25℃养虫室中，三龄至四龄大的灰飞虱可以用来感染水稻幼苗，使用前其带毒率用斑点酶联免疫吸附试验(Dot-ELISA)测定(图2)。
3、不同处理下的发病情况
14d左右的水稻秧苗，在其土壤较干燥的情况下，分别施加dH2O、不同浓度MT(0.1，1，10，100μM)各30mL(MT购于Sigma-Aldrich)。黑暗下过夜处理12h，按4头有效接种虫量/苗接毒，接种3d。随后将虫小心扫出，将水稻秧苗室内缓养1d，再移栽至大田，正常管理。1个月左右查看发病情况，统计发病率。重复三次。
如表中所示，我们发现相比于对照组，褪黑素处理能有效的缓解水稻条纹叶枯病病情，在一定范围内以浓度依赖方式降低发病率，其中在10μM时效果最好，降低大约45.80％的发病率(P＜0.05)。可以得到结论，外源添加褪黑素可以在很大程度上降低水稻条纹叶枯病的发病率。进一步数据分析如图3所示。
上述实施不以任何形式限定本发明。

Claims (1)

1.一种利用褪黑素(Melatonin，MT)预处理水稻提高其对水稻条纹病毒(Rice stripevirus，RSV)抗性的方法，其特征在于：褪黑素预处理水稻时间是接种前12小时，褪黑素浓度0.1μM-100μM。
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