从组织学和转录学水平解析大豆孢囊线虫加重尖孢镰刀菌破坏大豆免疫系统的机制

Soybean cyst nematode (Heterodera glycines) and Fusarium oxysporum f. sp. glycines are two important pathogens on soybean. Our previous studies showed that the H. glycines aggravated the severity of the disease caused by F. oxysporum, however, the mechanisms of synergetic destruction the immune systems were not yet uncovered. In this study, we investigate the additive effects of H. glycines on F. oxysporum, including the aggravated phenotypes and cytological microstructural changes, by assaying the characterisitic phenotypes of the complex disease and the lignin content within soybean roots, and examining the resistance-related structures such as callose. Our results will elucidate the mechanisms of synergetic destruction the immune system in soybean caused by F. oxysporum aggravated by H. glycine by cytology, and provide novel insights into integrated manegement of the complex diseases.

大豆孢囊线虫（SCN）和尖孢镰刀菌大豆专化型（FOG）严重危害大豆。前期发现SCN加重FOG危害大豆，但加重破坏大豆免疫系统的机制尚未被揭示。本项目通过测试复合侵染表型、大豆体内的FOG生物量、组织观察根部胼胝体等免疫系统的结构变化，明确SCN加重FOG在大豆体内扩繁、发病严重度、以及改变寄主细胞显微结构的程度。研究结果将从组织学水平初步揭示SCN加重FOG破坏大豆免疫系统的机制，为指导主治大豆孢囊线虫病害兼防大豆镰刀菌根腐病害提供科学依据。

大豆孢囊线虫（SCN）和尖孢镰刀菌大豆专化型（FOG）严重危害大豆。前期发现SCN加重FOG危害大豆，但加重破坏大豆免疫系统的机制尚未被揭示。本项目通过测试复合侵染对大豆免疫系统的影响，其主要研究内容包括河北廊坊大豆孢囊线虫危害严重的田块内镰刀菌的种类分布与特征、尖孢镰刀菌FOG:GFP菌株的构建、尖孢镰刀菌FOG和大豆孢囊线虫SCN复合侵染表型的精准测试等。通过本项目的研究，明确了大豆孢囊线虫SCN和尖孢镰刀菌FOG在田间的关联性，发现大豆孢囊线虫SCN危害严重的田块内镰刀菌的优势种为尖孢镰刀菌FOG，致病性测试结果表明数量最多的尖孢镰刀菌(F. oxysporum)菌株基本上均具有不同程度的致病力。受两种病原复合侵染的大豆植株免疫系统测试结果表明大豆孢囊线虫SCN和尖孢镰刀菌FOG复合侵染对大豆植株的危害程度明显严重于单一病原的侵染，但是，同时发现复合侵染大豆植株时，尖孢镰刀菌FOG抑制大豆孢囊线虫SCN的发育和繁殖，两种病原复合接种的大豆根上的孢囊量明显比单一病原大豆孢囊线虫SCN单独接种大豆的根上的孢囊量明显减少，可能是由于复合侵染导致大豆根部严重受害，致使大豆孢囊线虫赖以生存的营养组织受损，引起孢囊数量下降。利用原生质转化的方法，成功构建了尖孢镰刀菌FOG:GFP 菌株，为后期发病进程的细胞组织学观察奠定基础。本项目围绕大豆孢囊线虫SCN和尖孢镰刀菌FOG复合侵染开展了一些初步研究工作，明确了两种病原在破坏大豆植株的免疫系统的现象，精准测试了复合侵染的表型，构建了FOG:GFP菌株，为候选的深入研究奠定基础。