硫酸钾可诱导水稻对拟禾本科根结线虫的抗性

钾（K）是作物生长所必需的三大矿质养分之一，不能被吸收成有机物，也不被代谢或并入其他大分子。然而，K是多种酶的辅助因子，是代谢产物电荷平衡和转运的必需物质。除了在植物生长发育中扮演一系列重要角色外，K还可以增强植物对生物和非生物胁迫的抗性。植物通过调节代谢途径提高对K的吸收，加厚细胞壁以防止或减少病菌的侵染、促进低分子化合物合成蛋白质等高分子物质以减少病原菌生长所需的营养物质、调节酚类次生代谢物质的合成，从而提高植物的免疫能力。

水稻是世界上种植最广泛的谷类作物之一，也是亚洲人的主要食物来源。拟禾本科根结线虫（Meloidogyne graminicola）是水稻生产中为害最严重的病原线虫，在亚洲、非洲等地许多国家都有发生。截止2022年，中国的水稻种植省份广泛报导了该线虫病害的发生。

此前研究发现，生物炭、维生素B1以及硅能诱导水稻对拟禾本科根结线虫的抗性，但钾是否能诱导寄主抗性尚不清楚。近期，湖南农业大学植保学院联合中国农科院植保所研究了钾在水稻抗根结线虫中的作用，相关研究成果以题为“Potassium sulphate induces resistance of rice against the rootknot nematode Meloidogyne graminicola”正式发表在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2022年11期。

该研究发现，低浓度K2SO4处理能显著提高水稻的抗性，降低线虫的侵染率和发育水平，其中根结和线虫数量分别下降了57.2%和59.2%，雌虫比例显著低于未处理组。而直接用K2SO4处理线虫，对线虫的死亡率、侵染率以及发育水平并无显著影响。在Pluronic明胶中进行诱集实验发现，K2SO4处理的水稻根系并不影响对线虫的诱集作用。通过检测水稻的基础防御反应发现，K2SO4处理后水稻根中H2O2含量显著增加，其合成相关基因OsRbohB显著上调；根结中胼胝质沉积面积显著增加，其合成相关基因OsGSL1显著上调而降解相关基因OsGNS5显著下调。此外，接种钾离子通道基因OsAKT1和转运蛋白基因OsHAK5缺陷型植株，发现水稻上的根结和线虫数量显著增加并且线虫的发育进程加快。这些结果充分说明K2SO4通过激发基础防御反应提高了水稻对根结线虫的抗性，并且钾离子通道蛋白和转运蛋白在这一过程中起积极作用。

该研究成果为进一步研究水稻抗线虫机制以及钾在植物抗生物胁迫中的功能奠定了基础，为田间有效利用钾肥防控线虫病害提供了理论依据。

中国农业科学院植物保护研究所黄文坤研究员和湖南农业大学植物保护学院刘敬讲师为该文的共同通讯作者，西昌学院刘茂炎博士为第一作者，彭德良研究员、彭焕研究员、刘世名研究员、孔令安副研究员以及戴良英教授等参与了该文章的指导和部分研究工作。本研究得到了国家自然科学基金（32172382, 31801716和 31571986）及国家重点研发计划（2021YFC2600404）的资助。

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https://doi.org/‍10.1‍016/j.jia.2‍02‍2‍.0‍8‍.002

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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