水稻灌浆期穗颈瘟发生对产量及茎节代谢产物的影响

[目的]检测自然条件下稻瘟病感病品种茎节的代谢产物,从代谢物角度解析水稻品种感病和产量降低的原因,为粳稻品种感病机理研究和生态防控提供理论依据.[方法]以稻瘟病感病品种辽星1号和粳型恢复系C418为材料,灌浆期调查穗颈瘟发病率,同时采用气相色谱-质谱(GC-MS)非靶向代谢组学方法检测感病茎节和正常茎节的代谢产物,利用主成分分析(PCA)感病茎节与正常茎节之间代谢物组成,利用偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)的变量权重值(VIP＞1.0)进行两者之间差异代谢产物种类的筛选,比较两者糖类物质和氨基酸类物质的差异,从代谢物角度解析水稻品种产量降低的原因.成熟期进行结实率、千粒重、粒长、糙米率等产量和品质性状测定.[结果]辽星1号和C418穗颈瘟发病率分别为57.23％和82.94％.穗颈瘟显著降低一次枝梗整精米率、二次枝梗的结实率、千粒重、长宽比和整精米率,其他性状无显著差异.辽星1号和C418的茎节GC-MS检测均定性到358种代谢产物,感病茎节上调了73.46％和67.88％的代谢产物.PCA和PLS-DA分析可以将感病茎节和正常茎节的代谢产物清楚分开,辽星1号和C418的感病茎节和正常茎节之间具有明显不同的代谢产物表型,与正常茎节相比,辽星1号感病茎节诱导61种代谢产物相对含量显著变化,C418感病茎节诱导47种代谢产物相对含量显著变化,两个品种共有显著变化的代谢产物30种.其中,次生代谢产物香草酸、α-生育酚、脱氢抗坏血酸、三十烷醇、大豆苷元和N-乙酰-d-甘露糖胺的相对含量显著下调,辽星1号分别下调了87.03％、96.29％、77.95％、74.56％、86.48％和82.68％,C418分别下调了99.92％、99.68％、97.26％、86.67％、94.96％和76.74％.正常茎节中辽星1号这6种次生代谢产物的相对含量分别是C418的2.64、2.39、2.39、2.27、3.09和2.56倍;感病茎节上调了63.33％的糖类物质和68.42％的氨基酸类物质,糖类物质上调了1.02-17.92倍,氨基酸类物质上调了1.05-13.12倍,其中C418糖类物质上调的幅度更大.[结论]穗颈瘟发生显著改变了感病品种辽星1号和C418的茎节代谢产物组成,感病品种可能通过香草酸、α-生育酚、脱氢抗坏血酸、三十烷醇、大豆苷元和N-乙酰-d-甘露糖胺相对含量的变化调控茎节对稻瘟病的防御反应.感病茎节通过积累大