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外源茉莉酸甲酯诱导草地早熟禾对白粉病抗性的研究

来源:汇意旅游网
第40卷 第2期           草原与草坪2020年59

外源茉莉酸甲酯诱导草地早熟禾对白粉病

抗性的研究

(甘肃农业大学草业学院,草业生态系统教育部重点实验室,甘肃省草业工程实验室,中美草地1.G

畜牧业可持续发展研究中心,甘肃兰州 7青藏高原优良牧草种质资源利用30070;2.

)重点实验室,青海省畜牧兽医科学院,青海西宁 810016

赵泽花1,马 祥2,董文科1,孙 国1,周姝婧1,田丽华1,马晖玲1

/处理草地早熟禾,在接种白粉菌后,调查植株发病情况并测定相关生理指0.50、1.0、1.5、2.0mmolL)标,以探究外源M与未施用MeJA诱导草地早熟禾抗白粉病的作用浓度及生理机制.结果表明:eJA的

以草地早熟禾品种午夜的幼苗为试验材料,设置7个茉莉酸甲酯(浓度(  摘要:MeJA)0、0.05、0.10、

/处理相比较,不同浓度的M当MeJA处理均可提高草地早熟禾的抗病性,eJA浓度为1.5mmolL时,植株的病情指数最低,防治效果最好;同时降低了草地早熟禾叶片的相对电导率、丙二醛(含量、MDA)超氧阴离子自由基的产生速率和过氧化氢(的积累,增强了植物体内组织含水量、脯氨酸含量、叶H2O2)、、、绿素含量和可溶性糖的含量以及超氧化物歧化酶(过氧化物酶(过氧化氢酶(多酚SOD)POD)CAT)氧化酶(和苯丙氨酸氨解酶(的酶活性.PPO)PAL)

草地早熟禾;茉莉酸甲酯;白粉病;诱导抗性;渗透调节;抗氧化酶活性;生理机制  关键词:

()  中图分类号:S688.4  文献标志码:A  文章编号:1009G5500202002G0059G08:/  DOI10.13817.cnki.cc.2020.02.009jyyp

是禾本科早熟禾属的  草地早熟禾(Poapratensis)多年生草本植物,普遍分布在北温带潮湿的欧亚大陆

1]

,和中亚细亚区域[是城市草坪建植中主要使用的冷

白粉病后会造成自身光合效率的下降,呼吸强度的增强以及蒸腾作用的提高,从而导致植株矮小,生长不良

]4

.然而,甚至死亡,严重影响草坪的美观[由于草地早

季型草坪草.随着我国草坪业的发展,绿地面积的扩展及草坪集约化管理程度的进步,草坪草病害已成为影响我国草坪质量、降低草坪利用年限的主要因素之

2]

.一[

熟禾抗病育种周期长,亲本材料获取有限,并且病原小种的分化速度比品种更新速度更快,因而现今的防治效果十分有限.利用化学杀菌剂防治病害,会改变草坪生态系统中的动态平衡,破坏原有拮抗作用,可能导

[]6]

,致非靶性病害增长[如Smith等7利用土壤熏蒸处

白粉病为草坪草常见病害,尤其是早熟禾属和羊

3]

.当感病植株在阴凉或空茅属草种的重要病害之一[

]3

.植株感气流动不畅的地方,发病率就会明显上升[

理的措施防治杂草、线虫和病原真菌,常引起草坪草全蚀病加重;并且其使用剂量一直增加,已对环境构成巨大的威胁.因此,开发绿色环保的生物农药显得尤为

  收稿日期:2019G06G19;修回日期:2019G09G17

青海省科技厅重点实验室发展专项“青海省青  基金项目:

()资助2020GZJGY03

重要.植物抗病诱导剂的有效成分属天然产物,可诱

]8

.导植物自身的抗病潜力,是草坪病害防治的新方法[

藏高原优良牧草种质资源利用重点实验室”

),赵泽花(女,甘肃会宁人,硕士研究生.  作者简介:1996G

:EGmail1357409566@q.comq马晖玲为通讯作者.:EGmailmahl@gsau.edu.cn

花(香油精中分离出来的一Jasminumgradilorum)f,茉莉酸甲酯(是从素馨MethlasmonateMeJA)yj

]9

.M种衍生物[它通过eJA广泛地存在于植物体中,

气孔进入植物体内,在细胞质中被酯酶水解为茉莉酸,完成长距离的信号传递和植物间的交流,诱导相邻植

60

)      GRASSLANDANDTURF(2020            Vol.40No.2

总叶数×最高级代表值)×100

发病率=病叶片数/总叶片数×100%

物之间产生防御反应.目前,已有大量研究证实,外源

[0]

,然而,外源MMeJA能够改善植物抗逆性1eJA诱导

草地早熟禾抗白粉病的研究报道较少.为此,选取易感白粉病的草地早熟禾品种午夜为材料,研究外源

为预防草坪MeJA对草地早熟禾白粉病的诱导抗性,草白粉病提供有益参考.

1.3.2 渗透调节系统指标的测定 叶片含水量的测

13]

定参照张志良等[的方法;相对电导率的测定参照谭14]13]巍等[的方法;叶绿素素含量的测定参照张志良等[

发病率×100%

/对照诱导抗病率=(对照发病率-处理发病率)

1 材料和方法

1.1 试验材料

的方法;丙二醛(含量采用硫代巴比妥酸(MDA)TBA)

]13

)显色法[测定;游离脯氨酸(含量采用酸性茚三Pro试验材料为草地早熟禾品种午夜(Poapratensisv.Mi外源茉莉酸甲酯购自dnig

ht),由北京克劳沃草业技术开发中心提供.病原菌为禾布氏白粉病菌Sig

ma公司.(Blumeriagraminis在甘肃农业大学草业学院草坪实训基地采集并鉴定).,.2 试验设计

试验于院温室内进行20.18年选择大小相近10~12月在甘肃农业大学草业学

,无病害侵染的饱满草地早熟禾种子,用砂培法种植,每个穴苗盘大约种植种子,期间用次;在(25±1)1/℃2的温室栽培管理Hoagland营养液培育,每,光周期为5d更换0.3g1;光照强度为6000lx;相对湿度50%~70%L.16h/D8

试验共设.1后进行叶面喷施0、0.50、1.07个处理,、1.5,

喷至、2.0mMe叶mJ片oA浓度分别为l滴/L水,为草地早熟禾生长0、0.05止,连续喷施3d42、

后接种白粉病菌.接种时将病叶上的白粉病菌孢子用毛笔轻轻刷入无菌水中,并向其中加入少许吐温配成孢子悬浮液,均匀喷施于草地早熟禾叶片,待对照-20,

(情况0mm,并测定病情指数和相关生理指标ol/LMeJA)发病达到高峰后观.察各处理发病.3 测定目标与方法

第.39d.1 病情指数和诱导抗病效果观察植株的发病情况,病情 在接菌后发病的指数是借鉴田丽波

等[12

]的方法测定并计算.小模糊的白粉斑,病斑面积占整个叶面积的0级:无病斑;1级:

少量细级:白粉层薄,病斑面积占整个叶面积的5%以下;

级:白粉层较厚,病斑面积占整个叶面积6%~的10%;~04%0;白粉层厚,病斑面积占整个叶面积1的1%7级:;9级:

白粉层厚,病斑面积占整个叶面2%~积1%的0%以上.按照公式计算病情指数和诱抗效果.病情指数=∑(各级病叶数×各级代表值)/(调查

酮显色法测定[14]

测定[

13]

.;可溶性糖(SS

)含量采用蒽酮比色法产生速.3.3 抗氧化酶活性的测定率采用羟胺氧化法测定 超氧阴离子自由基的

[15

][6]

;H2O2积累量采用

性采用氮蓝四唑显色法erguson等1的方法测定;超氧化物歧化酶([13]

重的酶单位表示((NB测定,以每克样品鲜SOD)活创木酚法[13

]测定;U多/g酚)

;T)氧过化氧酶化(物酶(POD)活性用愈法[13]测定,以每克样每分钟内(A4P1P0O增加)活0性.0采1用为比1色个

酶活力单位;苯丙氨酸解氨酶张大勇等[17]的方法;过氧化氢酶PA(L)

活性的测定参照分光光度法测定[18]

酶活性单位(U)

.,以每分钟ODC值减少AT)活性采用紫外0.01为1个

.4 数据分析方法

分析和统计,

采取单因素方差分析和SPSS19.0数据处理软件进行数据著性分析;利用Excel20D10un进行绘图与数据处理can’s检验法进行差异显.

 结果与分析

.1 外源Me.J0A对草地早熟禾抗白粉病的作用

0.05~2m白粉病的病情指数和发病率lmLol)/LMeJA喷施处理与处理植株(0mmo相比,均可显著降低草地早熟禾MeJA未

/(P<0.05浓度的增加呈现先降低后升高的趋势,1),.5m且随着mol/MLeJ时A的病情指数和发病率最低,分别为防治效果达64.99%,且显著高于26其.89和他处5理4.7(5P%<,株.0,5病情指数和发病率均高于其他处理).其中,0.05、1.0mmol/LMeJA喷施处理的植

,而且防治效果也不明显;其次是的植株,防治效果为0.1005.、610.0%、m11mo.5l/2L%M;eJA喷施处理浓度为2.0mmol/L时,防治效果为12.0当0%Me(J表A诱导

1).c1F1h0111d2203524第40卷 第2期           草原与草坪2020年

表1 MeJA对草地早熟禾抗白粉病的诱导效应

Table1 InductioneffectsofMeJAonpowderildewresistanceofPoapratensisym

(􀅰L-1)MeJA浓/mmol

病情指数

a

50.89±1.74

61

发病率/%

a

90.33%±0.015

诱导抗病效果/%

0.050.10.51.01.52.0

b

42.60±2.14b42.33±1.45

ab

86.00%±0.046ab85.67%±0.059c81.67%±0.015c81.00%±0.067

d

5.03%±0.029d5.44%±0.049

bc

40.00±2.31bc39.67±1.45d26.89±0.97c34.54±1.65

bcd

10.60%±0.392bc11.52%±0.049a64.99%±0.067

d

54.75%±0.047c80.67%±0.021

2.2 外源MeJA对草地早熟禾抗白粉病的细胞膜透性及渗透调节物质的影响

2.2.1 对组织含水量和脯氨酸含量的影响 接种白脯氨酸含量显著低于其他处理,且随着外源MeJA浓度的增加,植物叶片含水量和脯氨酸的含量均呈先上/升后下降的趋势,当浓度为1.5mmolL时缓解作用最强,相比未施用M其植物组织含水量和eJA的处理,2.2.2 对叶片相对电导率和MDA的影响 与/随着M0mmolL处理的草地早熟禾相比,eJA浓度的增加,草地早熟禾叶片相对电导率和MDA含量均呈/时缓解作用最弱,在浓度为1.5mmolL时缓,/先下降后上升的趋势(图3,浓度为0.4)05mmolL解作用最强,诱导浓度为0.05、0.1、0.5和2.0).脯氨酸分别提高了2图1,3.19%和206.72%(2

图2 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片脯氨酸含量Fi.2 EffectsofMeJAwithdifferentconcentrationsonprolineg

contentinpoapratensisleaves

)同列不同小写字母表示差异显著(  注:P<0.05

b

12.00%±0.034

粉菌后,未施用MeJA处理的草地早熟禾叶片含水量、

/叶片相对电导率的差异不显著;诱导浓度mmolL时,/为0.诱导1、2.0mmolL时,MDA含量差异不显著,/浓度为0.叶片中MD5和1.0mmolL时,A含量的差异不显著.

图1 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片的含水量Fi.1 EffectofMeJAwithdifferentconcentrationsonwaterg

contentinleaftissuesofpoapratensis

注:不同小写字母表示在0.下同05水平上差异显著,

图3 不同浓度的MeJA处理下早熟禾叶片相对电导率Fi.3 EffectsofMeJAwithdifferentconcentrationsong

relativeconductivitfpoapratensisleavesyo

62

)      GRASSLANDANDTURF(2020            Vol.40No.2

图4 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片丙二醛含量Fig

.4 EffectsofMeJAatdifferentconcentrationsonmalondialdehdeinpoapratensisleavesm.2mo.3l y

对叶绿素含量和可溶性糖含量的影响L处理的草地早熟禾相比,的 与处理后的草地早熟禾叶片内叶绿素含量和可溶性糖含/不同浓度MeJA0量随着外源MeJA浓度的增加呈缓慢上升后下降的趋势,当浓度为1.5mmol/L时,叶绿素含量和可溶性糖含量均达到最大,相比未施用含量和可溶性糖含量分别Me提JA的处理,其叶绿素高了44.85%,当外源MeJA浓度为0.5、1.5m59m.ol1/5L%和时,其叶绿素的含量差异不显著(图.3 外源MeJA对草地早熟禾抗5,6

白)粉.病的活性氧代谢的影响.3.1 对O2

􀅰-

产生速率和种白粉病菌后,随着外源H2O2积累量的影响 接

禾叶片O2的产生速率M和eJA浓度的增加,

草地早熟􀅰-的趋势(图H2O2积累量呈逐渐降低

片相比,经7过,8不).同与浓0度m的mMole/JL处理的草地早熟禾叶

A处理,其O2

􀅰-的产生图5 不同浓度MeJA处理下草地早熟禾叶片叶绿素含量Fig

.5 EffectsofMeJAatdifferentconcentrationsonchlorophy

llcontentofpoapratensisleaves图6 不同浓度MeJA处理下草地早熟禾叶片SS含量Fig

.6 EffectsofMeJAatdifferentconcentrationsonsolublesug

arcontentofpoapratensisleaves图7 不同浓度MeJA处理下草地早熟禾叶片

O2

􀅰-

的产生速率

Fig

.7 EffectsofdifferentconcentrationsofMeJAontherateofoxyg

endioxideproductionintheleavesofpoapratensis

图8 不同浓度MeJA处理下草地早熟禾叶片

H2O2的积累量

Fig

.8 EffectsofdifferentconcentrationsofMeJAonhydrog

endioxideaccumulationinleavesHofpoapratensis

速率和mmol/L2时OO2积累量显著下降,

当MeJA浓度为1.52􀅰-

的产生速率和H2O2积累量最低,

相2222第40卷 第2期           草原与草坪2020年

􀅰-

比未施用M植物叶片中O的产生速eJA的处理,2

63

率和H2O且6.85%和74.45%,2积累量分别下降了62.3.2 对SOD活性、POD活性、CAT活性的影响 均随MSOD、POD、CAT活性呈现规律性变化,eJA浓/且与未mmolL时,SOD、POD、CAT的酶活性最高,/施用M相比,均有显著性差异eJA的处理(0mmolL)经过不同浓度的M早地早熟禾叶片eJA处理后,度的增加,呈现出先上升后下降的趋势.当浓度为1.5).差异极显著(P<0.01

),不同浓度的M13eJA对植物叶片中PPO和PAL的影响不同,且植物组织中PPO和PAL的活性分别比未施用MeJA处理的早熟禾叶片提高了874.24%和熟禾叶片中PPO和PAL的酶活性差异均不显

均明显提高了植物体内P图1PO和PAL的活性(2,

/草地早85.55%.当诱导浓度为0.1、0.5mmolL时,

(P<0.05中SOD、P)O,相比未施用外源D、CAT的活性M分eJA的处理,植物组织别提高了93.14%,.5m.26%和mol/8L7时.37,叶%.片当SO诱D导和浓C度A为T0的.1活、0性.5无、1显.0和著性差异(P>0.05

).图9 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片SOD的活性Fig

.9 EffectsofMeJAwithdifferentconcentrationsonSODactivity

inpoapratensisleaves图10 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片POD的活性Fig

.10 EffectsofMeJAwithdifferentconcentrationsonPODactiwity

inpoapratensisleavesA.3处理的早熟.3 对PPO和禾叶P片A相L活性的影响比,接种白粉 与未施用病菌后PPOMe和

GAL活性呈先上升后下降的趋势,不同浓度的MeJA

图11 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片CAT的活性Fig

.11 EffectsofMeJAwithdifferentconcentrationsonCATactivity

inpoapratensisleaves图12 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片PPO的活性Fig

.12 EffectsofMeJAwithDifferentconcentrationsonPPOactivity

inpoapratensisleaves图13 不同浓度MeJA处理下早熟禾叶片PAL的活性Fig

.13 EffectsofdifferentconcentrationsofMeJAonPALactivity

inleavesofpoapratensis71J2P64

)      GRASSLANDANDTURF(2020            Vol.40No.2

糖也是植物体内渗透调节的一项重要指标,大多数研究表明,当植物受到胁迫时,可溶性糖的含量呈上升趋/势.试验结果表明,浓度为1.5mmolLMeJA处理下的草地早熟禾叶片中组织含水量、相对电导率、叶绿素含量、脯氨酸含量及可溶性糖均明显增加,MDA含MeJA诱导能使草地早熟禾对白粉病能产生一定的抗性.

3.3 外源MeJA对草地早熟禾抗白粉病的活性氧代􀅰-

量、的产生速率和H2O说明用O22的积累量最低,

).著(P>0.05

3 讨论

3.1 外源MeJA对草地早熟禾抗白粉病的作用

]10]33

,逆性[牛吉山等[研究报道,MeJA处理可以提高

已有大量研究证实,外源MeJA能够改善植物抗

小麦对白粉病的抗性,抗性的提高与诱导MeJA的浓/度有关,且浓度在0.25mmolL以下的诱导抗性不明

/显,0.5mmolL时有明显的诱导抗性,浓度在研究发现.0mmol/,ML以上具有显著的诱导效果.赵显阳等[2

4]eJ抑A浓度为制作用;0M.0eJ25A~浸1种.0处m理mo对l/L时对辣椒青枯病菌无辣椒幼苗的诱导效果最高,分别为处理的诱导效果可依次提高至21.38诱导效果随MeJA预处理可有效诱导辣椒抗青枯病MeJA浓度增加呈3%和1先.642升%5和.17高后37%降.3,低0而,%喷表,雾且明.向妙连等[2

]

研究报道浓度在水稻幼苗白叶枯0病.0的5~病2情.0m指数mo,l浓/L的度为MeJA能降低

MeJA的诱导效果最好.黄苗苗[2

6]

利用人工气候培养0.1mmol/L箱,设置了病害潜育期延长12个温度处理,结果发现,随着温度的增加,,病情指数明显降低.试验结果表明,不同浓度的Me其中诱导浓度为JA处理对草地早熟禾抗白粉病的诱抗效果也不同,,病情指数最低,为佳,为216..589m,m防ol治/L时的诱导效果最好效果最.2 6外源5.00M%eJ.

A对草地早熟禾抗白粉病的细胞膜透性及渗透调节物质的影响

植株在病害胁迫下,生理指标也会发生一系列的变化,植株体内组织含水量、相对电导率、脯氨酸以及叶绿素的含量都会降低,而量是植物细胞膜质过氧化程度的体现MDA含量升高,,说明植物细胞

MDA含膜质过氧化程度高,细胞膜受到的伤害严重[27

]燕等[35]

采用不同浓度(生理生化指标的0、1测、1定0,、1结00果μ表mo明l/不L)同Me.杨海浓JA进

行相关度的MeJA处理,

在不同时间均能在一定程度上降低可溶性固形物含量,此外还能在一定程度上诱导􀅰-

和膜脂过氧化产物贵[36]用MeJA处理马蓝,

提M高D了A含量的上升O2

产生速率.龚小马蓝叶片水分含量,同时促进了马蓝叶片叶绿素含量的增加,但对马蓝叶片中脯氨酸含量没有显著的影响,当用MeJA处理时,

抑制了马蓝叶片干物质合0成.5.、5可m溶g

/性L谢的影响

许多研究表明,植物体内活性经诱导剂处理后都明显增加SO[28D-2、9C]

性的升高常被用来作为植物抗病性的,A而且这些酶活T、POD等的

重要指标[

30]

OD作为植物抗氧化系统的第一道防线,

能清除细胞.中多余的􀅰-[21]

性,降低活性氧对组织的氧化损伤O2

,其活性的提高,可保持组织的正常代

增强植物体的抗谢[22]

.CAT和POD是植物体内清除H2O2的关键

酶,各抗氧化酶的相互作用可以使体内自由基维持在

一个较低水平[23]

与植物抗病性之间.对于也存S在O很D多、C争AT议、P[

1O]

AL的活性与植物抗病性密切相关,

是苯丙烷类代谢.D等的酶活性3而植物体内途径的关键酶和限速酶[

32]

化合物氧化成酶,而对病菌产生毒害.多酚氧[

化35

]酶可以将酚类地早熟禾经过不同浓度的MeJA处理后.,试验比较草植株叶片中OD、POD、CAT、PPO和PAL等相关酶的活性明显增加,其中诱导浓度为证明植株的抗病性与酶活性呈正相关1.5mmol/L时的酶活性最强,

.说明,与植株体内活性氧代MeJA诱导草地早熟禾对白粉病的抗性谢的平衡有很大的关系.

 结论

通过不同浓度的的抗性发现,当MeJAM的诱导浓度为eJA诱导草地早熟禾对白粉病

1.5mmol/L时,可明显降低草地早熟禾白粉病的病情指数,提高草地早熟禾对白粉病的抗性,降低草地早熟禾叶片的相对电导率、HMDA含量、

超氧阴离子自由基的产生速率和2量和可溶O2的积累,增加叶片含水量、脯氨酸含量、叶绿素含性糖的含量以及AL氧化酶的活性,提高活S性OD清、除PO氧D的、C能A力T、,P使PO和草地早熟禾的抗病性增强.

1SP3S4P第40卷 第2期           草原与草坪2020年

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StudnresistanceofPoapratensistopowderyoy

mildewinducedbxoenousmethlasmonateyegyj

12111

,,,ZHAOZeGhuaMAXianDONGWenGkeSUNGuoZHOUShuGing,jg,

11,TIANLiGhuaMAHuiGling

(1.ColleeorassIndustrGansuAriculturalUniversitKeaboratorheMinistrrasslandgfGy,gy,yLyoftyofGEcosstemEducation,GrasslandEnineerinaboratoransuProvince,CenterforSustainableyggLyofGDevelomentorasslandAnimalHusbandretweenChinaandtheUnitedStates,LanzhoupfGyb730070,GansuProvince;2.KeaboratortilizationooodHerbaeGermlasmyLyofUfGgpResourcesinQinhaiGTibetPlateau,QinhaiAcademnimalHusbandrggyofAy)andVeterinarciences810016yS/,JA)atsevenconcentrations(0,0.05,0.10,0.50,1.0,1.5,2.0mmolL)andtheninoculatedwithpowderilGym,dew.At9dasafterinoculationtheincidenceofseedlinswasinvestiatedandseveralphsioloicalindexesyggygweredetermined.ThisstudimedtoexloretheotimalconcentrationofexoenousMeJAforinducinthereGyappgg

:  AbstractTheseedlinsofKentuckluerass(Poapratensis)weretreatedwithmethlasmonate(MeGgybgyj

sistancetopowderildew,anduncoverresistantphsioloicalmechanisminducedbxoenousMeJA.Theymygyeg

resultsshowedthatdifferentconcentrationsofMeJAcouldimrovethediseaseresistanceofKentuckluerasspybg/,wasthebestwhentreatedwithexoenousMeJAb5mmolL,whiletherelativeconductivitmalondialdeGgy1.y

comaredwiththetreatmentwithoutMeJA.Thediseaseindexofseedlinswasthelowestandthecontroleffectpg

􀅰G

,)hde(MDA)contenttheproductionrateofanionicfreeradicals(OandtheaccumulationofhdroenperGyyg2

,,oxide(H2Oinleaveswerereduced.InadditionexoenousMeJAtreatmentenhancedthecontentofwaterg2),,,idase(POD)catalase(CAT)olhenoloxidase(PPO)andphenlalanineammonialase(PAL).ThereforepypyyinducinheresistanceofKentuckluerasstopowderildew.gtybgym;;tiesantioxidantenzmesy

,exoenousMeJAcanenhancetheantioxidantsstemofKentuckluerassandreduceoxidativedamaethusgyybgg:;;  KeordsPoapratensis;methlasmonateowderildew;inducedresistanceautioxidantenzmeactiviGyjpymyyw,,,rolinechlorohllandsolublesuaraswellastheenzmaticactivitiesofsueroxidedismutase(SOD)eroxGppygypp

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