必需微量元素增强植物抗病与耐受性的研究进展

摘要

植物病原严重影响作物的生长和产量形成,是威胁全球粮食安全的重大生物胁迫。明确病原体致病致害机制,解析作物抗性机制并使植物获得广谱、持久且完全的抗病性是十分艰巨的挑战。近年来,越来越多的生产经验和基础研究发现,必需微量元素除保障植物完成其生活周期外,在植物的抗病及耐受过程中也具有非常重要的作用。必需微量元素的丰缺水平、在细胞及组织间的分配以及受病原菌侵染后的再分配过程受病原体侵染的影响,一方面能通过强化细胞壁等物理屏障、激活植物体内抗菌类物质的合成和分泌,阻碍病原菌的入侵、增殖及其通过维管束的扩散;另一方面也可通过调控水杨酸等介导的系统获得性抗性或通过活性氧(reactive oxygen species, ROS)爆发的稳态调控促进植物获得早期抗性和系统性抗性。由此可见,必需微量元素是调控严谨、层级丰富、协同高效的植物防御及免疫系统中的重要组成部分。因此,阐明元素迁移、积累、同化与植物抗病性的关系及作用机理,在此基础上优化微量元素供给策略、精准改良作物中的相关蛋白,有望开发出便捷、高效、低成本的病害防治策略,并为抗病品种的选育提供理论基础。

关键词

必需微量元素 / 植物免疫 / 植物激素 / 活性氧稳态 / 金属结合蛋白