【稻瘟病抗性诱导】
拼译：resistance induction of rice blast
利用对稻瘟病菌无杀伤作用的生物诱因和非生物诱因激发水稻的抗病机制，使抗病潜力得以充分发挥，是一条很有前途的方法，由于不存在对稻瘟病菌的选择压力，因此不会刺激耐性菌系发展，诱导物对人畜无害，使用起来也很安全。非生物诱导抗病剂具有成本低、防效稳定、不易受田间环境因子影响和易于进行工厂化生产等优点。
日本明治制药公司70年代后期登记注册一种杀菌剂烯丙异噻唑，以200～400mg／L喷雾时对稻瘟病防效极佳，土壤处理、灌注、浸根或水田施用也有效，不过，烯丙异噻本身抗菌活性弱，经根吸收后几天内即分解失去直接抑菌作用。为此，该公司的关泽泰治等对烯丙异噻唑的作用方式开始了一系列研究。1980年关泽泰治等发现，用烯丙异噻唑处理并用稻瘟菌接种的叶中过氧化物酶(PO)、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶和儿茶酚－O－转甲基酶活性最高，尤其是在接菌部分及其周围活性更高。施药并喷雾接种的病斑为小褐斑，剌伤接种的部位则急剧褐化。认为这些酶的活性增强与受侵细胞内及其周围形成的物理障碍(木质素类物质沉积)有关。1981年，关泽泰治等从烯丙异噻唑处理并接种稻瘟病菌的水稻叶片提取出4种抗菌成分。A、C、D抑制孢子萌芽的浓度为100～200mg／L，B成分抑制孢子萌芽的作用弱，但引起孢子芽管形态变化(短粗、局部扭曲)，B成分为几种脂肪酸混合物，以a－亚麻酸为主，a－亚麻酸有强烈的抗孢子萌发活性，A、C均为十八碳三烯酸。1985年关泽泰治等还发现，施用烯丙异噻唑后感病组织的的呼吸峰半衰期和最大呼吸速率出现的时间变得与抗病组织相同，并检测到超氧自由基(
和过氧化氢(H2O2)等超氧化物。由于
出现得很早所以认为
与识别过程有关。关泽泰治等用生长素(2，4－D，NAA，IAA)、色氨酸或乙烯利处理稻株有抑制发病作用；而激动素或脱落酸(ABC)处理则促进发病，并可阻止IAA和乙烯利的抑病作用。关泽泰治等发现施用生长素、乙烯或乙烯前体可促进叶组织中PO活性，其后如再施用ABC则抑制PO活性。施用乙烯利、谷氨酸和氨基环丙烷羧酸(ACC)可诱导PAL活性，而施
清除剂tiiron可抑制谷氨酸和ACC的诱导作用。1988年春山等报道，用谷氨酸、ACC和乙烯利均可诱导水稻叶中PAL、PO和LOX的活性，用tiron、氨氧乙酸(AOA)和放线菌酮对稻叶进行预处理可抑制PAL和PO的诱导，脱落酸不抑制PAL诱导而抑制PO诱导，说明PAL诱导是谷氨酸途径产生的乙烯引发的，而PO是甲硫氨酸途径产生的乙烯引发的，两个途径中乙烯的产生都依赖
的生成。1990年吉田等首次报导N－苯磺酰基－2－氯异烟酰胺(NPSI)具有内吸性抗稻瘟菌活性，不过其本身抗稻瘟菌活性却不显著。施用NPSI并接种稻瘟病菌的植株小褐斑(抗病型斑)比例升高，过氧化物酶活性显著增强，因而认为NPSI的作用在于诱导抗病反应。他们在接菌前喷施脱落酸(50mg／L)降低了NPIS的防病效果，认为这是由于脱落酸抑制了PO活性增大所致。1990年吉田用不同烃基取代NPSI的苯磺酰基，发现甲基和炔丙基取代的2－氯异烟酰胺对稻瘟病的防效可与烯丙异噻唑媲美，而具有3个以上碳原子的烷基取代的同系物活性较低，因此他们认为防病活性所必需的是2－氯异烟酰胺部分而不是苯磺酰基。在接菌前15d施用N－氰甲基－2－氯异烟酰胺(NCI)的效果最佳(82%)。大田试验中，每亩施160g有效成分颗粒剂于田水中的效果与烯丙噻唑相当。在离体实验中，NCI在500mg／L时无显著抗菌活性，而在叶鞘接种实验中，用NCI处理后叶鞘内侧表皮细胞内稻瘟病菌丝体扩展受到显著抑制，这表明水稻本身的参与对NCI的防病作用是不可少的，因而认为NCI参与了稻株对稻瘟病的自卫机制。在盆栽试验中，小褐斑的比例随施药量增大而增大，这进一步表明NCI与抗病力反应有关。此外，一种新杀菌剂TF－164［(Z)－邻－甲基乙酰苯－4，6－二甲基－2－嘧啶腙］拟除虫菊酯杀虫剂合成的中间体WL28325、氯化铜、十八碳二烯酸、十八碳三烯酸、重金属和紫外线照射亦有诱导抗病反应的功能。生物诱导主要是利用非亲和菌系、无致病力菌系和弱致病力菌系，有时也称交叉保护或交叉防御。1987年，岩野系统研究了非亲和菌系对稻瘟病的抑制作用，先接种非亲和菌或与亲和菌混合接种，均导致病斑数减少，其中以间隔3d的最明显。在田间实验中，在田间自然侵染发生前喷雾接种非亲和菌到分蘖期水稻上，使总病斑减少73%；在抽穗期喷雾接种非亲和菌，1～2d后再喷亲和菌，22d后穗颈和穗发病率分别比对照降低48%～71%和50%～69%。1990年，藤田等发现引发褐缘小眼斑的菌株抑病作用最强，认为其原因在于诱导抗性影响的面积大。1988年，松山在非亲和菌侵染早期从水稻中检测出新的抗稻瘟病双萜类物质，这些物质的形成与寄主细胞破坏期间的褐变过程密切相关。1990年关泽等报导在水稻与非亲和菌相互作用中，担负释放a－亚麻酸功能的酶是磷酯酶A2，而担负生成
功能是酶是一种NADPH氧化酶。1990年中国沈瑛等用紫外光诱变获得了2个浅黄色无致病力突变株，接种在4个感病品种上，48h后再接种强致病力菌株，发现前者具有交叉保护作用。日本还用稻瘟菌孢子和菌丝体匀浆物，菌体蛋白葡甘聚糖和细胞壁提取物处理水稻植株，诱导了PAL，PO和LOX这3种酶的活性或植保素积累。1987年欧阳光察等用稻瘟病菌毒处理水稻秧苗，提高了苯丙烷类代谢途径中两个关键酶即4CL和PAL的活力。1990年毕咏梅和欧阳光察从稻瘟病菌菌丝体和培养滤液中提出取诱导物处理水稻幼苗和愈伤组织，除发现PAL和4CL的活性被诱导外，还发现绿原酸的生物合成也被诱导。1981年关泽等首次提出有关水稻抗性诱导机制的信号传递假说。关泽等认为，当稻瘟病菌孢子侵入水稻时，侵入丝穿透细胞壁与细胞膜表面接触，在此发生识别作用，病原菌抗原物质与寄主细胞膜表面的受体结合，此后的生化作用仍不清楚，所以用黑框Y表示。Y与化学媒介A连接，A又与黑框相连，a1含有由A指导的生化反应，产生另一化学媒介E，E的形成依赖A的形成或存在，因而传递序列可能是从A到E，或从Y到A和E。E的形成可能导致信号在a2黑框中放大，最后在受侵细胞处及其周围形成化学障碍和物理障碍。在诱导抗病过程中，A和E可能分别为IAA和乙烯，烯丙异噻唑作用位点可能涉及黑框Y与受体。f1f2是两条信号传递途径，与色氨酸和甲硫氨酸的代谢调节有关。化学屏障现已查明是a－亚麻酸、十八碳三烯酸、稻颖内脂和稻保卫素等；物理屏障为PAL，PO等酶活化而引起的木质素积累。1988年，关泽等根据大量证明再次提出如下假说；水稻叶片的寄主防御机制至少包括3个主要的级联反应，其一涉及肉桂酸途径，导致木质素合成，在这个途径中PAL和PO等定速酶的诱导由谷氨酸和甲硫氨酸途径产生的内源乙烯触发；其二涉及亚麻酸氢过氧化途径，导致合成抗菌的不饱和羟脂肪酸(十八碳三烯酸类)；其三涉及植保素(稻保卫素和稻颖内酯等)生物合成途径。他们还假定位于乙烯开始产生和亚麻酸释放反应之前的先决反应(
生成和磷酸酶A2活化)与由水稻质膜内在功能组成的信号转导系统密切相连，稻瘟病菌的蛋白葡甘聚糖为寄主质膜上的结合位点所接受，引起信号发生。使用非亲和菌或弱致病力菌、无致病力菌诱导抗病性时，单个孢子诱导的抗性是局部的，一般不超过5mm，使用非生物诱导剂虽可因其内吸作用传递至一株诱导抗病性，但产生防御化合物的同时消耗了本可用于增大生物量的能量，背离了高产的要求，而且由于诱导产生的植保素是非特异的，浓度大时有可能对水稻本身造成毒害。因此，在诱导剂的筛选、使用方法、产量效应等方面，尚有大量研究工作要做。【参考文献】：1 毕咏梅，欧阳光察．稻瘟病菌诱导物对水稻苯丙烷类途径酶系和绿原酸的诱导作用．植物生物学通讯，1990，(3)：18～202 沈瑛，黄大年，范在丰，邱德文，王金霞，邹勤．稻瘟菌非致病性和弱致病性菌株对稻株诱导抗性的初步研究．中国水稻科学，1990，4(2)：95～963 沈瑛，黄大年，邱德文，范在丰，王金霞，袁莜萍．稻瘟病菌浅黄色素突变体对稻株诱导抗性的探讨．中国水稻科学，1990，4(3)：139～1424 欧阳光察，应初衍，朱明华，薛应龙．稻瘟病菌孢子和毒素对水稻抗病性的诱导与苯丙烷类代谢途径的关系．植物植物生理学通讯，1978，(4)：40～425 高必达，等译．第5届国际植物病理学大会论文摘要集，1990，1～4966 岩野正敬．非亲和性ぃきち病菌の接种にょるぃきち病の发病抑制．东北农试研报，1987，N75：27～397 藤田佳克，园田亮一，八重樫博志．病斑型を异にょる非亲和性ぃきち病菌の前接种にょる非亲和性ぃきち病菌の前接种にょる叶ぃきち发病抑制．日本植物病理学会报，1990，56(2)：273～2758 Huga M，Haruyama T，Kano H，Sekizawa Y，Urushizaki S，Matsumoto．K，Dependence on ethylene of the induction of pbenylalanine ammonialyase activity in rice leaf infect-ed with blast fungus．Agric．Biol．Chem．，1988，52(4)：943～9509 Sekizawa Y，Haga M，Kanoh H，a-Linolenate releas-blast fungus．Ann．Phytopath．Soc．Japan，1990，56(4)：561～56410 Sekizawa Y，Haga M，Kanoh H．A Superoxide anion forming enzyme，NADPH oxidase of rice blade tissue stimulated with a blast fungus elicitor，Ann．Phytopath，Soc．Japan，1990，56(4)：565～56711 Sekizawa Y，Haga M，Hamamoto A，Chihara C and Takino Y．Probenazole and burst of respiration in rice leaf tissue infected with blast fungus．J．Pesticide Sci．，1985，10(2)：225～23112 Yoshida H，Konishi K，Nakagawa T，Sekido S，Yamagu-chi Ⅰ．Characteristics of N-Phenylsulfonyl－2－chloroisonicotnamide an an anti-rice blast agent，J Pesticide，Sci．，1990，15：199～20313 Yoshida H，Konishi K，Nakagawa T，Sekido S．Yamagu-chi Ⅰ，Effect of N-cyanomethyl－2－chlorlisonicotinamifor control of rice blast．J．Pesticide Sci．，1990，413～417(湖南农业大学高必达博士、陈寊撰；罗宽审)