一种基于isr机制的抗病性诱导剂在草坪病害防治中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于ISR机制的植物抗病诱导剂在草坪病害防治中的应用。
【背景技术】
[0002] 草坪是城市绿化的重要组成部分，近年来随着人民生活水平的提高和环保意识的 增强，我国草坪业发展迅猛。随着国外草种的大量引进、绿地面积的不断扩大及草坪集约化 管理程度提高，草坪病害成为影响草坪利用价值、遏制当今草坪业发展的主要因素之一。草 坪草生长过程中，受到多种病原菌的侵染，使草坪出现变色、枯死、萎蔫、腐烂等症状，从而 严重影响草坪的整体观赏价值、使用价值，降低草坪质量和可用年限。
[0003] 常见的草坪病害，如褐斑病是所有草坪病害中分布最广的病害之一，能够侵染所 有已知草坪草，土壤温度上升至15-20°c时病原菌就可产生大量菌丝，高温高湿条件下，草 坪迅速大面积发病；镰刀菌枯萎病，在我国是仅次于褐斑病的第二大严重病害，高温干旱易 引起根、茎干腐，高温高湿易引起叶斑的大面积发生。一种草坪疾病的发生，可导致草坪局 部或大部分面积死亡，直至整个草坪遭到毁灭。通过传统病害防治办法，如选用抗病品种、 合理管理及使用化学杀菌剂防治草坪病害的效果十分有限。传统抗病育种方法育种周期 长，亲本材料获取有限，对病害只有一定预防作用。减少灌溉次数、适当施肥提高植株活力、 控制修剪高度和频率等管理措施，仅在一定程度上减少病害发生，降低病害发生严重度。化 学防治作用迅速、效果显著、使用方法易于掌握，是防治草坪病害的重要手段，但化学防治 成本较高，病原物易对杀菌剂产生耐药性甚至抗药性，实践证明，化学杀菌剂对病害的防除 效果大多不理想。尤为一提的是，化学杀菌剂大量喷施后在土壤中累积严重污染环境，进而 影响人类的健康。随着分子生物学的发展以及对植物和病原物相互作用的深入了解，利用 诱导剂诱发植物本原抗病性得以提出和应用，这一理论和技术具有抗性稳定、持久、不污染 环境等优点。
[0004] 诱导植物抗病性是利用物理、化学以及生物的方法，预先处理植物，改变病害反 应，使原来感病部位产生局部或系统的抗病性现象。科学研宄发展至今，引起诱抗反应的系 统性机制尚未完全阐明，有关植物抗病性诱导的机理，目前普遍认同两种方式，即系统获得 抗性（SAR)和诱导系统抗性（ISR)。有害病原物初次侵染后可在植物体内激发出一种系统 性抗性，植物体未受侵染部位也对致病菌（病毒、真菌、细菌）产生广谱抗性，这种抗病性需 要水杨酸信号传导途径介导，即称系统获得抗性（SAR);对植物的系统获得抗性（SAR)已进 行了大量研宄，BTH、水杨酸、甲基茉莉酸、苯丙噻重氮、草酸等都可作为SAR诱导剂。SAR诱 导剂用于防治草坪病害的研宄中，Lee等报道BTH可诱导匍·翦股颖Crenshaw、Penncross、 Providence品种产生抗病性，但在其他的品种如L-93, BTH是无效的。
[0005] 诱导系统抗性（ISR)则是由分布在植物体根部的非致病性根际促生菌所激活，依 赖茉莉酸/乙烯信号传导途径使植株体获得抗病性。在植物产生ISR过程中，一些根际促 生菌类似物通过启动植物体内的抗病机制，来降低植株地上部分的发病率，与ISR相关诱 导剂的深入具体研宄十分有限，有关基于ISR方式的草坪草抗病性诱导研宄报道更是寥寥 无几。
[0006] 2003年Suzuki等在匍翦股颖的抗病性诱导研宄中发现P. fluorescens株系 HP72可引发匍匐翦股颖对立枯丝核菌（R. solani)的抗性。2004年Ryu等研宄认为，植物 根际促生菌分泌的挥发性有机物2, 3-butanediol及其同分异构体在诱导植物产生抗病性 的过程中具有重要的作用。2, 3-丁二醇（CH3CH0HCH0HCH3, 2, 3-Butanediol)存在3种旋光 异构体，分别为D-(-)-2, 3- 丁二醇、L-(+)-2, 3- 丁二醇和meso-2, 3- 丁二醇，常温下是一 种无色无味的透明液体。2010年，加拿大学者Cortes-Barco研宄发现，2, 3- 丁二醇的左旋 体（2R, 3R_butanediol)抑制由真菌 Microdochiumnivale, Rhizoctoniasolani, Sclerotin iahomoeocarpa引起的3种草坪叶病，可减少和缩小匍·翦股颖叶病区域达到20% -40%。 2011年，马祥报道2, 3-丁二醇的左旋体可诱导匍匐翦股颖抗褐斑病，接菌后第15天，病情 指数由对照的93. 33%降至31. 33%，抗病效果为66. 4%。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的关键问题是克服现有草坪病害防治方法的缺陷，提供了一种能够 有效诱导草坪产生广谱抗病性且环保节能的草坪病害防治技术（理念）。使其对以匍匐翦 股颖、草地早熟禾、多年生黑麦草等为代表的草坪草典型病害具有明显的防治作用。
[0008] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于ISR机制的高效诱抗剂--2, 3- 丁二 醇（2, 3- 丁二醇立体异构体的混合物），以诱导草坪草产生抗病性，从表型特征、苯丙烷代 谢防御酶响应及其抗病相关次生代谢物质含量变化等层面表现出显著的抗病性诱导效果。 同时提供上述诱导剂的应用方法，即该抗病诱导剂适宜的作用浓度和作用方式。
【主权项】
1. 一种基于ISR机制的诱抗剂在诱导草坪草产生抗病性中的应用，其特征在于，所述 诱导剂为2, 3- 丁二醇立体异构体混合物，结构如式（I)所示，
式⑴。
2. 根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述草坪草为匍匐翦股颖、草地早熟禾、 多年生黑麦草或尚羊矛。
3. 根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述诱导剂的施入方法为采用根部施入 方法，诱导草坪草对典型病害(褐斑病和镰刀菌枯萎病）产生抗病性。
4. 根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述诱导剂诱导匍匐翦股颖抗褐斑病的 优选浓度为250ymol/L;所述诱导剂诱导草地早熟禾抗褐斑病的浓度为550ymol/L;所述 诱导剂诱导多年生黑麦草抗褐斑病的优选浓度为450ymol/L;所述诱导剂诱导高羊茅抗 褐斑病的优选浓度为250ymol/L。
5. 根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述诱导剂诱导匍匐翦股颖抗镰刀菌枯 萎病的优选浓度为250ymol/L。
【专利摘要】本发明公开了一种基于ISR机制的诱抗剂在诱导草坪草产生抗病性中的应用，所述诱导剂为2,3-丁二醇立体异构体混合物，可诱发草坪草本原抗病性。以最适浓度（250、550、450和250μmol/L）根部施用后对匍匐翦股颖、草地早熟禾、多年生黑麦草和高羊茅的褐斑病和镰刀菌枯萎病具有明显防治作用，其抗褐斑病效果分别达86、68.5、73.2和81%。当该诱导剂作用匍匐翦股颖后，其苯丙氨酸解氨酶、查尔酮异构酶、4-香豆酸辅酶A连接酶活性均明显提高。该诱导剂能够明显提高匍匐翦股颖抗病相关次生代谢物质-总酚、黄酮及木质素含量。此诱导剂可应用于草坪病害防治中，减少化学杀菌剂的使用，保护环境，节约草坪维护费用。
【IPC分类】A01N31-02, A01P21-00
【公开号】CN104686512
【申请号】CN201410717486
【发明人】马晖玲, 房媛媛, 姚拓, 张锁科, 马源, 张咏梅, 刘兴菊, 马祥
【申请人】马晖玲
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月2日