WIWAM植物表型成像系統(tǒng)助力研究鏈霉素誘導(dǎo)玉米對鐮刀菌的抗性

鏈霉菌通過生長素信號傳導(dǎo)和原型防御途徑的瞬時調(diào)節(jié)促進(jìn)玉米生長并誘導(dǎo)對輪狀鐮刀菌的抗性 
 

在氣候變化的驅(qū)動下，由輪葉鐮刀菌引起的鐮刀菌穗腐病在全球玉米中頻繁發(fā)生。與此同時，立法法規(guī)和日益提高的環(huán)境意識促使人們對替代FER生物控制策略進(jìn)行了研究。 鏈霉菌是一類很有前途的細(xì)菌控制劑，因?yàn)樗鼈兙哂写�謝的多功能性。然而，對這些生物防治劑的分子作用模式往往缺乏深入的了解。 本研究旨在揭示鏈霉菌根際細(xì)菌菌株對枝鐮孢菌（F. verticillioides）生物控制效果。 我們首先評估了四種鏈霉菌菌株ST02、ST03、ST07和ST08的直接拮抗作用。 然后，在玉米植株中評估了16個與內(nèi)在植物防御信號傳導(dǎo)相關(guān)的基因。 體外和體內(nèi)數(shù)據(jù)均表明，生防菌株ST03能很好地抑制枝鐮孢菌（F. verticillioides）。 在該菌株分泌的上清液中也觀察到對細(xì)胞外化合物的高抑制效力。 特別是對于玉米芯，生防菌株ST03不僅抑制了枝鐮孢菌（F. verticillioides），在接種后7天也顯著抑制真菌伏馬菌素的產(chǎn)生。 在玉米植株上，當(dāng)與黃萎菌和菌株ST03共同施用時，土壤中真菌DNA水平顯著降低，證實(shí)了直接拮抗作用。 在早期時間點(diǎn)，即使在沒有枝鐮孢菌（F. verticillioides），就其對植物的作用而言，菌株ST03誘導(dǎo)生長素反應(yīng)基因（AUX1、ARF1和ARF2）和赤霉酸（GA）相關(guān)基因AN1的下調(diào)。 有趣的是，枝鐮孢菌（F. verticillioides）即使在葉片中，在存在或不存在病原體的情況下，生物控制菌株誘導(dǎo)水楊酸（SA）、2,4-二羥基-7-甲氧基-1,4-苯并惡嗪-3-酮（DIMBOA）介導(dǎo)的途徑相關(guān)基因和發(fā)病機(jī)制相關(guān)蛋白的表達(dá)。 所有這些都表明鏈霉菌菌株ST03是一種很有前途的FER生物防治和促進(jìn)生長的候選菌株。
 

SMO構(gòu)建WIWAM XY（Pathoviewer）高通量植物表型成像平臺

WIWAM植物表型成像系統(tǒng)由比利時SMO公司與GHent大學(xué)VIB研究所研制生產(chǎn)，整合了LED植物只能培養(yǎng)、自動化控制系統(tǒng)、葉綠素?zé)晒獬上駵y量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、植物多光譜分析、植物CT斷層掃描分析、自動條碼識別管理、RGB真3D成像等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)， 以優(yōu)化的方式實(shí)現(xiàn)大量植物樣品以優(yōu)化的方式實(shí)現(xiàn)大量植物樣品——從擬南芥、水稻、玉米到各種其它植物的生理生態(tài)與形態(tài)結(jié)構(gòu)成像分析，用于高通量植物表型成像分析測量、植物脅迫響應(yīng)成像分析測量、植物生長分析測量、生態(tài)毒理學(xué)研究、性狀識別及植物生理生態(tài)分析研究等。
 

PathoViewer是一款高通量植物表型成像平臺（屬于WIWAM XY系列），使用了高分辨率圖像在可控條件下對植物進(jìn)行表型成像。該系統(tǒng)配備有6MP-16 bit的相機(jī)系統(tǒng)以及各種光學(xué)濾波輪，有廣泛用途，例如測量葉綠素?zé)晒�、紅色熒光蛋白、綠色熒光蛋白、自熒光、RGB改進(jìn)花青素反射指數(shù)以及葉綠素指數(shù)等。系統(tǒng)為自動系統(tǒng)，用于測量植物或植物部分的生物或非生物脅迫。

Pathoviewer組合了RGB, 葉綠素?zé)晒�、花青素、NIR和GFP/RFP圖像處理，對生物和非生物脅迫的影響進(jìn)行成像。這些相機(jī)也可為研究人員采集植物科學(xué)相關(guān)信息，另外還可對表型特征可視化。下文將對測量的最重要參數(shù)進(jìn)行討論。
 

Pathoviewer能測量的最重要參數(shù)是Fv/FM值。該值通過葉綠素?zé)晒猥@取，是指示測量植物光合性能的參數(shù)。熒光可用于測量PSII光合作用中的多種參數(shù)如線性電子流，CO2同化以及變化。