根寄生植物与寄主的相互作用及其分子机制解析

采用溶液培养及LC-MS、CLSM等现代仪器技术，从根寄生植物列当的寄主红三叶、油菜及模式植物拟南芥根系分泌物中提取根寄生植物的萌发刺激物，并进行化学组成与结构鉴定，明确列当吸器的形态发生和发育特性、细胞超微结构和实时动态及寄主的应答反应等细胞学机制；探讨吸器诱导中多聚半乳糖醛酸酶等细胞壁分解酶、酚类等防御物质和植物内源激素（包括采用GA和ABA生物合成抑制剂）等调控作用及其基因表达，明确天然与人工合成的萌发刺激物和吸器诱导物在寄生植物与寄主识别中的作用机理及其调控表达，阐明这些化学信号（萌发刺激物、吸器诱导物及有关酶类与植物激素）在寄生植物发育中的分子机制。克隆多聚半乳糖醛酸酶等细胞壁分解酶的基因。以验证根寄生植物与寄主识别的酶促作用和机械作用的假设，从而揭示根寄生植物的寄主识别机制、并明确植物间化学分子的传递特性，阐明根寄生植物与寄主的相互作用及其分子机制，具有重要的科学意义。

采用溶液培养及LC-MS、CLSM等现代仪器技术，从根寄生植物列当的寄主红三叶及向日葵等根系分泌物中提取、鉴定根寄生植物的萌发刺激物，发现了几种独脚金内酯类萌发刺激物，包括Zealactone、Carlacotnic acide、Heliolactone等。实验还发现在向日葵与列当互作中，向日葵中根系分泌物中的另一类萌发刺激物Sesquiterpene lactones合成所需的酶Germacrene A synthases，其含量在不同品种中表现出差异，表明Sesquiterpene lactones的含量差异对寄生植物种子的萌发及其与寄主的识别具有一定的调控作用。向日葵受到列当侵染后，其根部活性氧系统ROS的含量，抗氧化酶活性（SOD、POD等）都有提高。对抗性品种JY207和感性品种TK0409的差异蛋白分析显示，抗性品种JY207中与识别外源物相关的蛋白、抗性相关蛋白等的含量上升。同时，列当的寄生影响了感性品种中部分植物生长调节物质合成与信号转导相关酶的合成。在外源水杨酸的作用下，抗性相关基因如PR-3、PR-12、NPR等基因在感性品种TK0409中的表达量都有所上升，表明其对向日葵列当的抗性有了一定程度的提高。此外，我们还研发了一种快速筛选寄生杂草敏感性除草剂的新方法（申请的发明专利即将授权），发表了相关论文。本项目主要从萌发刺激物鉴定，向日葵抗性分子机制研究，外源生长调节物质缓解寄生危害以及寄生杂草敏感性除草剂筛选等几个方面进行研究，更好地明确根寄生植物的寄主识别机制，并为向日葵抗性育种以及寄生杂草防控提供了理论依据和技术支撑。