[发明专利]一种诱导植物防御的方法

说明书

本发明公开了一种用于控制植物病害的方法。本发明描述了一种通过激活植物防御相关基因，诱导长效启动植物防御的方法。本发明中的2‑氯异烟酸(2‑chloroisonicotinic acid)能够有效预防和治疗病原体引起的植物病害。

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，通过施用2-氯异烟酸诱导植物防御真菌、细菌和卵菌产生的不同植物病害。在植物上应用2-氯异烟酸时，可获得较高的植物病害防护水平。

背景技术

在自然界中，植物不断受到不同生物和非生物胁迫的影响(Tolosa and Zhang(2020)，Current and future perspectives Plants 9:56)。植物病原菌引起的病害是影响作物产量的主要限制因素之一，每年造成各种重要作物损失10-30％(Savary et al(2019)Nat Ecol Evol 3:430-439)。植物病害的控制应包括综合可持续管理，可以将不同的遗传、生物、化学和农业做法结合起来(Van Esse et al New Phytol 225:70-86)。

可持续的管理系统可以通过对环境友好的方法保护植物免受疾病侵袭，同时实现可观的产量(De Almeida Lopes et al(2018)J Appl Microbiol 125:1466-1481)。

目前出现的控制植物病害的一些替代策略是以使用抗性诱导剂为基础的。总的来说，除了提供符合环境法规的新型疾病控制策略外，天然的诱发剂是帮助解开诱导抗性现象背后复杂机制的有效工具。植物的生长和发育受到各种外部因素的不利影响，通常分为生物(昆虫、草食动物和微生物病原体)和非生物(极端温度、不适当的供水等)胁迫。对这些环境胁迫的适应是生存和繁殖的必要条件(Rasmann et al(2012)Plant Signal Behav 7:447-449)。在植物进化出的众多防御策略中，有些是组成型防御机制，但大多数是诱导型的，因此它们更特殊(Frost et al(2008)Plant Physiol 146:818-824)。

识别不同的激发子会激活不同的防御反应。主要的调节激素是水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)，尽管乙烯和脱落酸(ABA)等也发挥着关键作用(Denance et al.2013)Front PlantSci 4:155)。对于植物来说，成功地应对某种环境胁迫或同时发生的几种环境胁迫是一项复杂的任务。这些反应在很大程度上是重叠的，可以是积极的和消极的(Ahmad et al(2010)Mol Plant Pathol 11:817-827)。

诱导抗性导致整个植株产生各种类型的系统抗性。诱导抗性基于两种一般机制:在局部刺激和启动后直接激活系统组织中的防御反应，这意味着系统反应的激活，但只有当病原体到达这些部位时才发生。最典型的诱导抗性类型是系统获得性抗性(SAR)，它主要依赖于SA，而不是JA依赖防御(Conrath(2009)Adv Bot Res 51:361-395)。

启动机制是一种生理状态，使植物在受到生物或非生物胁迫后能够做出更快速和/或更有力的反应。“启动”状态与防御反应的增加、更有效的激活和增强抵抗力有关(Conrath(2009)Adv Bot Res 51:361-395)。这种敏感性的增加与零或最小值的基因诱导相关(Slaughter et al(2012)Plant Physiol 158:835-843)。启动状态产生于感知和/或防御反应诱导信号的放大，而不是直接激活这些防御反应。

诱导抗性使植物能够在各种情况下激活适当的防御系统，以避免自身资源的滥用，并最大限度地权衡各种防御。然而，实施响应需要时间，这段时间可能意味着植物在防御响应行动之前就遭受了相当大的损害。启动因子的进化可能是为了弥补这种脆弱性，同时也允许植物感知环境因素，并加速准备状态，以便在病原体攻击时做出快速、强烈的反应(Frost et al(2008)Plant Physiol 146:818-824)。