Hiệu quả giảm bệnh và cơ chế kích kháng liên quan đến enzyme phenylalanine ammonia-lyase và polyphenol oxidase đối với bệnh cháy bìa lá lúa khi phun qua lá với dịch trích lá sống đời

Nguyễn Thị Thu Hương * , Nguyễn Đắc Khoa và Lam Tan Hao

* Tác giả liên hệ (ntthuong1208@gmail.com)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 02-03-2018
Ngày nhận bài sửa: 27-04-2018
Ngày duyệt đăng: 29-10-2018
Ngày xuất bản: 29-10-2018
Title: Effects of foliar spraying of Kalanchoe pinnata leaf extract on rice bacterial leaf blight involving phenylalanine ammonia-lyase and polyphenol oxidase activities in induced resistance
DOI: 10.22144/ctu.jvn.2018.136
Lượt xem
400
Downloads
282
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
Hương, N. T. T., Khoa, N. Đ., & Tan, H. L. (2018). Hiệu quả giảm bệnh và cơ chế kích kháng liên quan đến enzyme phenylalanine ammonia-lyase và polyphenol oxidase đối với bệnh cháy bìa lá lúa khi phun qua lá với dịch trích lá sống đời. Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, 54(7), 13-21. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2018.136
Số báo
Tập. 54 Số. 7 (2018)
Chuyên mục
Công nghệ sinh học

Abstract

Bacterial leaf blight of rice caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) is a destructive disease which constrains the production of this staple crop in many rice-cultivation regions. This study aims at testing for the disease-reducing effects and demonstrating the involvement of induced resistance in the observed effects of an aqueous leaf extract of Kalanchoe pinnata (life plant) using foliar spraying. A total of six concentrations (1, 2, 3, 4, 5 and 10% [w/v]) of the plant extract were sprayed at 14 or 7 days before inoculation. Under greenhouse conditions, 1% at 14 days before inoculation was the lowest concentration at which the extract showed the disease-reducing effects similar to those of the chemical control at all assessment time points (7, 14, and 21 days after inoculation). Induction of systemic resistance was shown by the increased accumulation of the two enzymes phenylalanine ammonia-lyase and polyphenol oxidase following foliar spraying with the K. pinnata extract and challenge inoculation with Xoo.
Keywords: Bacterial leaf blight, induced resistance, Kalanchoe pinnata, life plant, rice, Xanthomonas oryzae pv. oryzae

Tóm tắt

Bệnh cháy bìa lá lúa do vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) gây ra là một trong những nguyên nhân chính gây thiệt hại về năng suất và kinh tế. Đề tài được thực hiện nhằm khảo sát hiệu quả giảm bệnh và cơ chế kích thích tính kháng bệnh (kích kháng) liên quan đến enzyme phenylalanine ammonia-lyase và polyphenol oxidase của dịch trích lá sống đời (Kalanchoe pinnata) bằng biện pháp phun qua lá đối với bệnh cháy bìa lá lúa. Dịch trích lá sống đời được khảo sát ở các nồng độ 1, 2, 3, 4, 5 và 10% (w/v) bằng phương pháp phun qua lá tại thời điểm 7 và 14 ngày trước chủng bệnh. Hiệu quả giảm bệnh được đánh giá thông qua khả năng làm giảm chiều dài vết bệnh trên lá. Trong điều kiện nhà lưới, nghiệm thức phun dịch trích 1% tại 14 ngày trước chủng bệnh thể hiện hiệu quả giảm bệnh đến 21 ngày sau chủng bệnh. Cơ chế kích kháng có liên quan đến khả năng giảm bệnh cháy bìa lá lúa của dịch trích lá sống đời. Điều này được chứng minh thông qua khảo sát hoạt tính enzyme phenylalanine ammonia-lyase và polyphenol oxidase. Khi cây lúa được phun dịch trích và được chủng bệnh với vi khuẩn Xoo, hoạt tính hai enzyme tăng, trong đó phenylalanine ammonia-lyase tăng tại thời điểm 2 ngày sau chủng bệnh, còn polyphenol oxidase tăng tại 4 ngày sau chủng bệnh.
Từ khóa: Cháy bìa lá, Kalanchoe pinnata, kích kháng, lúa, Sống đời, Xanthomonas oryzae pv. oryzae

Article Details

Tài liệu tham khảo

Bhasin, H., Bhatia, D., Raghuvanshi, S., Lore, J.S., Sahi, G.K. and Kaur, B., Vikal, Y. And Singh, K., 2012. New PCR-based sequence-tagged site marker for bacterial blight resistance gene Xa38of rice. Molecular breeding. 30(1): 607-11.

Chand, T., Sing, N., Sing, H. and Thind, B.S., 1979. Field efficacy of stable bleaching powder to control bacterial blight of rice in rice. International Rice Research Newsletter. 4: 12-3.

Constabel, C.P. and Barbehenn, R., 2008. Defensive roles of polyphenol oxidase in plants. In: Schaller, A. (Ed.). Induced Plant Resistance to Herbivorous. S. Netherlands, Dordrecht, pp. 253-270.

Constabel, C.P., Bergey, D.R. and Ryan, C.A., 1995. Systemin activates synthesis of wound-inducible tomato leaf polyphenol oxidase via the octadecanoid defense signaling pathway. Proceedings of the National Academy of Sciences. 92(2): 407-411.

Duffy, B., Schouten, A. and Raaijmakers, J.M., 2003. Pathogen self-defense: Mechanisms to counteract microbial antagonism. Annual Review of Phytopathology. 41: 501-538.

Fawcett, C.H. and Spencer, D.M., 1970. Plant chemotherapy with natural products. Annual Review of Phytopathology. 8: 403-418.

Garcion, C., Lamotte, O., Cacas, J.L. and Metraux, J.P., 2014. Mechanism of defense to pathogens: biochemistry and physiology. In: Walters, D.R., Newton, A.C., Lyon, G.D. (Eds.) 2014. Induced resistance for plant defense: A Sustainable Approach to Crop Protection. 2nd Edition. Chichester: John Wiley & Sons, pp. 106-136.

Govindappa, M., Umesha, S. and Lokesh, S., 2011. Adathoda vasicaleaf extract induces resistance in rice against bacterial leaf blight disease (Xanthomonas oryzaepv. oryzae). Internationnal Journal of Plant Physiology and Biochemistry. 3(1): 6-14.

Hammerschmidt, R., 2014. Introduction: definitions and some history. In: Walters, D.R., Newton, A.C., and Lyon, G.D. (Eds.). Induced Resistance for Plant Defense: A Sustainable Approach to Crop Protection. 2nded. Chichester: John Wiley & Sons, pp. 1-10.

Hammond-Kosack, K.E. and Jones, J.D.G., 1996. Resistance gene-dependent plant defense responses. The Plant Cell. 8(10): 1773-1791.

Handelsman, J. and Stabb, E.V., 1996. Biocontrol of soilborne plant pathogens. The Plant Cell. 8: 1855-1869.

Heil, M., 2009. Damaged-self recognition in plant herbivore defence. Trends Plant in Science. 14(7): 356-363.

Kado, C.I., 2009. Horizontal gene transfer: sustaining pathogenicity and optimizing host-pathogen interactions. Molecular Plant Pathology. 10: 143-150.

Kagale, S., Marimuthu, T., Thayumanavan, B., Nandakumar, R. and Samiyappan, R., 2004. Antimicrobial activity and induction of systemic resistance in rice by leaf extract of Datura metelagainst Rihizoctonia solaniand Xanthomonas oryzaepv. oryzae. Physiological and Molecular Plant Pathology. 65: 91 -100.

Karganilla, A., Natural, M.P. and Ou, S.H. 1973. A comparative study of culture media for Xanthomonas oryzae. Philippine Agriculturist. 57: 141152.

Khan, J.A., Siddiq, R., Arshad, H.M.A, Anwar, H.S., Saleem, K. and Jamil, F.F., 2012. Chemical control of bacterial leaf blight of rice caused by Xanthomonas oryzaepv. oryzae. Pakistan Journal of Phytopathology. 24: 97-100.

Khoa, N.D., 2005. Effect of single resistance genes and their pyramind on the diversity of Xanthomonas oryzaepv. oryzaepopulation under field conditions as revealed by insertions sequence-polymerase chain reaction (IS-PCR). Master of Science Thesis, University of the Philippines Los Banos, 105 pages.

Khoa, N.D., 2010. Control of Sheath Blight and Other Rice Diseases by Induced Resistance Using an Extract of the Plant Chromolaena odorata. PhD Thesis, Department of Plant Biology and Biotechnology, University of Copenhagen, Denmark, 100 pages.

Khoa, N.Đ, Xạ, T.V., and Hào, L.T., 2017. Disease-reducing effects of aqueous leaf extract of Kalanchoe pinnataon rice bacterial leaf blight caused by Xanthomonas oryzaepv. oryzaeinvolve induced resistance. Physiological and Molecular Plant Pathology. 100: 57-66.

Khoa, N.Đ., Thúy, P.T.H., Thủy, T.T.T., Collinge, D.B. and Jørgensen, H.J.L., 2011. Disease-reducing effect of Chromolaena odorataextract on sheath blight and other rice diseases. Phytopathology. 101(2): 231-240.

Kloepper, J.W, Tuzun, S. and Kuć, J.A., 1992. Propose definitions relates to induced disease resistance. Biocontrol Science and Technology. 2: 349-351.

Leach, J.E., Roberts, P.D., Guo, A. and Barton-Willis, P., 1989. Multiplication of Xanthomonas campetrispv. oryzaein rice leaves. In: Proceedings of the International Workshop on Bacterial Blight of Rice, International Rice Research Institute, Manila, pp. 43-53.

Li, L. and Steffens, J.C., 2002. Overexpression of polyphenol oxidase in transgenic tomato plants results in enhanced bacterial disease resistance. Plantaxonomy. 215: 239-247.

Mayer, A.M., Harel, E. and Ben-Shaul, R., 1966. Assay of catechol oxidase-a critical comparison of methods. Phytochemistry. 5: 783-789.

Mierziak, J.K., Kostyn K. and A. Kulma, 2014. Flavonoids as important molecules of plant interactions with the environment. Molecules. 77: 5-12.

Mizukami, T., and Wakimoto, S., 1969. Epidemiology and control of bacterial leaf blight of rice. Annual Review of Phytopathology. 7: 51-72.

Nguyễn Đặng Ngọc Giàu, 2014. Phân lập, định danh và khảo sát khả năng phòng trừ bệnh cháy bìa lá lúa của vi khuẩn trong đất ở Thành phố Cần Thơ và tỉnh Hậu Giang. Luận văn tốt nghiệp Cao học ngành Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ. Thành phố Cần Thơ.

Nicholson, R.L. and Hammerschmidt, R., 1992. Phenolic compounds and their role in disease resistance. Annual Review of Phytopathology. 30: 369-389.

Nisha, S., Revathi, K., Chandrasekaran, R., Kirubakaran, S.A., Narayanan, S., Stout, M.J. and Nathan, S.S., 2012. Effect of plant compounds on induced activities of defense-related enzymes and pathogenesis related protein in bacterial blight disease susceptible rice plant. Physiological and Molecular Plant Pathology. 80: 1-9.

Ou, S.H, 1985. Rice disease 2ndedition. Commonnwealth Mycological Institute.

Phuong Hoa, P.T, Hop, D.V., Quang, N.D., Ton, P.H, Ha, T.H. and Hung, N.V., 2014. Biological control of Xanthomonas oryzaepv. oryzaecausing rice bacterial blight disease by Streptomyces toxytriciniVN08-A-12, isolated from soil and leaf-litter samples in Vietnam. Biocontrol science. 19: 103-111.

Rao, M.V., Paliyath, G., Ormorod, D.P., Murr, D.P. and Watkins, C.B., 1997. Influence of salicylic acid on H2O2production, oxidative stress, and H2O2-metabolizing enzymes (Salicylic acid-mediated oxidative damage requires H2O2). Plant Physiology. 115(1): 137-149.

Reddy, A.P.K., Mackenzie, D.R., Rouse, D.I and Rao, A.V., 1979. Relationship of bacterial leaf blight severity to grain yield of rice. Phytopathogy. 69: 967-969.

Sadasivam, S. and Manickam A., 1996. Biochemical Methods. New Delhi: New Age International (P) Limited. 136–137.

Schantz, S.L., Gasior, D.M., Polverejan, E., McCaffrey, R.J., Sweeney, A.M. and Humphrey, H.E.B., 2001. Impairments of memory and learning in older adults exposed topolychlorinated biphenyls via consumption of Great Lakes fish. Environmental Health Perspectives. 109: 605-611.

Shetty, N.P., Mehrabi, R., Lutken, H., Halddrup, A., Kema, G.H., Collinge, D.B. and. Jorgensen, H.J.L, 2007. Role of hydrogen peroxide during the interaction between the hemibiotrophic fungal pathogen Septoriatriticiand wheat. New Phytologist. 174: 637-647.

Shetty, N.P., Jørgensen, H.J.L., Jensen, J.D., Collinge, D.B. and Shetty, H.S., 2008. Roles of reactive oxygen species in interactions between plants and pathogens. European Journal Plant Pathology. 121: 267-280.

Shivalingaiah, S.U. and Sateesh, M.K., 2013. Cocculus hirsutusextract inhibits the Xanthomonas oryzaepv. oryzae, the bacterial leaf blight pathogen in rice. Archives of Phytopathology and Plant Protection. 46(15):1885-1894.

Son, T.M., 1993. Breeding rice cultivars resistant to bacterial leaf blight (Xanthomonas campestrispv. oryzae) in Vietnam. In: Jacobs, T., and Parlevliet, J.E. (Eds.). Durability of Disease Resistance, Springer, Netherlands. pp. 351-351.

Tanaka, Y., Matsuoka, M., Yamanoto, N., Ohashi, Y., Kano-Murakami, Y. and Ozeki, Y., 1989. Structure and characterization of a cDNA clone for phenylalanine ammonialyase from cut-injured roots of sweet potato. Plant Physiology. 90: 1403-1407.

Thaler, J.S., Humphray, P.T. and Whiteman, N.K., 2012. Evolution of jasmonate and salicylate signal crosstalk. Trends Plant in science. 17: 260-270.

Trần Thị Thu Thủy và Hans Jorgen Lyng Jorgensen, 2016. Quản lý bệnh hại lúa bằng dịch trích thực vật. Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ: 111-119.

van Loon, L.C, Bakker, P.A.H. and Peiterse, C.M.J., 1998. Systemic resistance induced by Rhizospherebacteria. Annual Review of Phytopathology. 36: 453-483.

Vidhyasekaran, P., Ponmalar, T.R., Samiyappan, R., Velazhahan, R., Vimala, R. and Ramanathan, A., 1997. Host specific toxin production by Rhizoctonia solani, the rice sheath blight pathogen. Phytopathology. 87: 1258-1263.

Vidhyasekaran, P., 1998. Molecular biology of pathogenesis and induced systemic resistance. Indian Phytopathology. 51: 111-120.

Võ Thị Phương Trang, 2013. Phân lập định danh và khảo sát khả năng phòng trừ bệnh cháy bìa lá lúa của vi khuẩn đối kháng trong đất tỉnh An Giang. Luận văn tốt nghiệp Cao học ngành Công nghệ Sinh học. Trường Đại học Cần Thơ, 86 trang.

Walters, D., Newton, A. and Lyon, G., 2014. Induced resistance for plant defence. Black well Publishing, pp. 321-323.

Webb, K.M., Oña, I., Bai, J., Garrett, K.A., Mew, T. and Vera Cruz, C.M., 2010. A benefit of high temperature: increased effectiveness of a rice bacterial blight disease resistance gene. New Phytologist. 185: 568-576.

Xiangyang, H., Wansha, L., Chen, Q. and Yongping, Y., 2009. Early signal transduction linking the synthesis of jasmonic acid in plant. Plant Signal án Behavior. 4(8): 696-697.