动物所发现臭氧浓度升高导致抗性品种的抗性下降

2011-12-01 17:02 来源: 中国科学院
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  昆虫传播的植物病毒往往给作物造成巨大的经济损失,因此选育具有抗病毒的作物品种是目前防治病毒危害的重要手段之一。当前,随着现代化进程的加快,近地面臭氧(O3)浓度不断升高。但这种变化对作物抗性品种的影响如何,目前仍不清楚。

  中科院动物研究所种群生态与全球变化研究组模拟研究了近地面臭氧(O3)由目前40ppb浓度增加到未来80ppb情景下,植物对蚜传病毒的作用。研究人员以抗马铃薯Y病毒(PVY)的烟草品种和常规对马铃薯Y病毒(PVY)敏感的烟草品种为研究对象,系统地测定了未来高浓度臭氧(O3)下该2个品种植株的地上生物量、叶绿素、含氮量、非结构性糖、可溶性蛋白、总氨基酸、尼古丁及过氧化物酶活等指标,分析了这2个烟草品种在高浓度臭氧(O3)和病毒(PVY)危害分别和协同作用下的响应机制。

  结果发现:在目前臭氧浓度(40ppb)条件下,烟草抗性品种在受到病毒(PVY)侵染后将积累更多的生物量,且碳氮比下降;但在臭氧升高的环境(80ppb)条件下,抗性品种丧失了生物量优势,而保持较低碳氮比。进一步通过比较叶片内过氧化物酶活的变化,发现烟草抗性代价与生物量积累、碳氮比密切相关;当受到高浓度臭氧或植物病毒(PVY)危害等胁迫因子作用时,烟草抗性品种植株内的叶绿素含量稳定,而非抗性品种烟草叶绿素含量下降显著。

  该研究表明,抗病毒烟草品种相对于普通品种而言,对高浓度臭氧反映更为敏感;臭氧浓度升高导致烟草对蚜传病毒的抗性下降。

  以上研究发表在Journal of Experimental Botany (Ye L., Fu X.& Ge F. 2011. Enhanced sensitivity to higher ozone in a pathogen-resistant tobacco cultivar. DOI: 10.1093/jxb/err361)。该文(共同)第一作者叶乐夫和付雪为种群生态与全球变化研究组已毕业的博士生,通讯作者为戈峰研究员。

  该研究工作得到了国家重大基础研究计划(973)和国家自然科学基金的资助。