大豆胞囊線蟲病研究進(jìn)展*（續(xù)三）

許艷麗，王麗芳，戰(zhàn)麗莉，李文濱

（1.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，哈爾濱150081；2.大豆生物學(xué)教育部重點實驗室，哈爾濱150030；3.中國科學(xué)院研究生院，北京100049）

（上接續(xù)二）

也有研究認(rèn)為大豆胞囊線蟲侵入大豆8h后，抗病品種Centennial根內(nèi)有大豆素I在線蟲頭部周圍積累，而感病品種Ransom則沒有大豆素積累，認(rèn)為大豆素可能是大豆抗大豆胞囊線蟲的一種機(jī)制（吳海燕等，2001）。喬燕祥等（1999）認(rèn)為防御酶活性與病原物侵染植物有關(guān)。喬燕祥等研究了大豆抗源抗大豆胞囊線蟲過程中過氧化物酶（POD）活性和酶譜變化認(rèn)為，在大豆胞囊線蟲侵染高峰期（30～35d）高抗抗源體內(nèi)POD酶活性最強(qiáng)，酶譜著色較深，而感病品種在侵染高峰期POD酶活性降至最低值，并且有一些酶帶受損甚至消失。顏清上（1995）研究結(jié)果表明，接種大豆胞囊線蟲10d感病品種魯豆1號POD酶活性增加幅度高于抗病品種；接種5～15d抗病品種苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性，均高于感病品種；接種大豆胞囊線蟲5d和15d時抗病品種較感病品種根部超氧化物歧化酶（SOD）活性降低程度大于感病品種。但也有不同的結(jié)果，Pavlova用盆栽試驗接種大豆胞囊線蟲卵和幼蟲14～15d后，發(fā)現(xiàn)抗大豆胞囊線蟲的品種根部過氧化物酶（POD）活性增加2.1倍，超氧化物歧化酶（SOD）活性增加1.2倍，而感病品種分別增加5倍和3倍，表明呼吸酶的差異可作為抗線蟲品種選擇的1個因子（顏清上，1996）。

8.3 大豆抗大豆胞囊線蟲的侵入、發(fā)育和繁殖

Ross等（1958）研究發(fā)現(xiàn)抗病品種Peking壞死細(xì)胞附近的雌線蟲只發(fā)育到3齡幼蟲。劉曄等（1988）研究結(jié)果表明，抗病品種Peking感染大豆胞囊線蟲1號小種13d時，線蟲處于蠕蟲狀態(tài)，而感病品種PI88788雌蟲蟲體已開始膨大呈長卵形。第19d時PI88788雌蟲已成熟，蟲體膨大呈梨形，末端已突破根表皮露出根外，而抗病品種Peking上雖然有的雌蟲已膨大呈長卵形，但仍在根組織內(nèi)發(fā)育。顏清上等（1996）研究了我國篩選的兩個小黑豆抗源灰皮支黑豆及元缽黑豆和感病品種魯豆1號對大豆胞囊線蟲4號小種侵染和發(fā)育的反應(yīng)，結(jié)果表明，接種大豆胞囊線蟲后水培15～17d抗病品種根內(nèi)J2和J3極顯著高于感病對照魯豆1號，而J4雌成蟲和成蟲數(shù)則是感病品種高于抗病品種。張東升（1995）研究結(jié)果顯示，大豆胞囊線蟲7號小種在不同抗性品種內(nèi)發(fā)育程度明顯不同。接種SCN13d時，高抗品種Pickett和Peking3齡以上幼蟲占侵入總蟲數(shù)比例明顯小于該小種感病品種PI88788、PI90763和Lee。因此，認(rèn)為高抗大豆品種并不能阻止大豆胞囊線蟲的侵入，但可以抑制線蟲在其中的發(fā)育，使大多數(shù)線蟲不能發(fā)育到3齡以上蟲態(tài)，形成的胞囊大幅度減少，從而降低土壤中此線蟲的群體密度的增加速度。吳

海燕對不同抗性大豆品種田間種植后根內(nèi)幼蟲和根際土壤中幼蟲調(diào)查結(jié)果表明，不同抗性的品種根內(nèi)和根際土中二齡幼蟲出現(xiàn)高峰有差別，推斷抗病品種遼K89102為抗侵入型，抗性品種PI90763為抗發(fā)育型[16]。也有研究者認(rèn)為不同大豆品種抗胞囊線蟲不同的發(fā)育時期，如抗病品種PI209332主要是影響3～4齡期幼蟲、Pickett主要是影響2～3齡期幼蟲、而PI89772則影響線蟲整個發(fā)育期，雄蟲發(fā)育顯著地受PI89772影響，而Pickett和PI209332卻不影響雄蟲發(fā)育[17]。

8.4 大豆對大豆胞囊線蟲侵入的細(xì)胞病理學(xué)反應(yīng)

大豆胞囊線蟲侵入大豆根系組織并在組織內(nèi)發(fā)育，形成合胞體，幼蟲吸收大豆?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，影響營養(yǎng)向大豆各部分運(yùn)輸。但不同大豆品種形成合胞體與否及形成時期存在著差異。早在1958年Ross以抗病品種Peking為材料研究大豆胞囊線蟲侵入后大豆根系變化情況認(rèn)為，大豆胞囊線蟲的二齡幼蟲侵入根系后不形成合胞體，圍繞幼蟲寄主細(xì)胞壞死，線蟲不能繼續(xù)發(fā)育或死亡。后來Endo在1965年和

1970年發(fā)現(xiàn)，Peking在人工接種2～3d時，也能形成合胞體，但5d后合胞體退化，并逐漸壞死，表現(xiàn)了過敏性壞死反應(yīng)。劉曄等研究表明，大豆胞囊線蟲1號小種侵染Peking和磨石黑豆后，幼蟲頭部周圍的寄主細(xì)胞發(fā)生過敏性壞死。洪權(quán)春研究抗源品種

Peking、PI88788、PI90763、小粒黑豆、連毛會黑豆對大豆胞囊線蟲3號小種抗性機(jī)制認(rèn)為，線蟲在不同抗源體內(nèi)侵染速率是不同的，可分為兩類，一類是小粒黑豆和連毛會黑豆，表現(xiàn)為線蟲、幼蟲侵入數(shù)量減少，并在根內(nèi)數(shù)量逐漸減少，最后在根上形成雌蟲也較少；另一類是Peking、PI88788、PI90763，線蟲侵入這一類品種數(shù)量較多，甚至與感病品種相當(dāng)，但接種線蟲13d后，根內(nèi)線蟲數(shù)量逐漸減少，最終在根上形成雌蟲較少。這兩類的抗病性在幼蟲侵入后都能產(chǎn)生合胞體，在接種后10、13d后合胞體瓦解，使最終在根上發(fā)育的成蟲很少，因而表現(xiàn)抗病。因此認(rèn)為第一類是抗發(fā)育，后一類是抗繁殖(劉維志，2000)。有研究認(rèn)為大豆胞囊線蟲在侵入寄主后形成合胞體具有很高的代謝活性，這種活性對線蟲的發(fā)育尤為重要，Ross報道,受大豆胞囊線蟲侵染的根系核細(xì)胞受損傷，在感病品種中形成合胞體，進(jìn)一步破壞維管組織，但在Peking這類抗病品種中環(huán)繞線蟲頭部的細(xì)胞壞死并分解死亡。因此推測抗病品種由此不能為侵入的線蟲提供養(yǎng)分而影響其發(fā)育，認(rèn)為這是大豆對大豆胞囊線蟲的抗病機(jī)制。顏清上研究中國小黑豆抗源對大豆胞囊線蟲4號生理小種抗性機(jī)制發(fā)現(xiàn)，抗病品種元缽黑豆、灰皮支黑豆接種大豆胞囊線蟲15d的根內(nèi)線蟲頭部有明顯的壞死，而感病品種魯豆1號則根內(nèi)線蟲頭部壞死較少。接種4d對大豆根部半薄切片觀察到，感病品種中柱內(nèi)有較大的合胞體形成，抗病品種在鞘細(xì)胞處形成的合胞體較小，而且染色較深，呈細(xì)胞壞死反應(yīng)特征（顏清上等，1997）。Acedo等（1984）選擇了3個大豆胞囊線蟲群體，分別接種3組抗感品種組合研究抗感品種對大豆胞囊線蟲侵入后的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)大豆胞囊線蟲對抗感品種的幼蟲侵入率幾乎無差別，24h內(nèi)幼蟲侵入率均在5%～10%，感病品種組織內(nèi)侵入的幼蟲大約有14%最終發(fā)育為成熟的雌蟲，而抗病品種只有1%侵入的幼蟲最終發(fā)育為成熟的雌蟲；并且感病品種有合胞體出現(xiàn)，抗感品種均有迅速的壞死反應(yīng)出現(xiàn)，但抗病品種出現(xiàn)的頻率較高，在某些感病品種上出現(xiàn)了壞死反應(yīng)延遲和合胞體較少的現(xiàn)象。Kim等比較了抗病品種Lee和感病品種Forrest和Bedford接種大豆胞囊線蟲3號小種后細(xì)胞結(jié)構(gòu)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在侵染初期抗病品種和感病品種都產(chǎn)生合胞體，但在感病品種中合胞體不斷地發(fā)育，直到線蟲成熟，并且在侵染初期細(xì)胞核增大、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增多，到后期形成細(xì)胞壁的內(nèi)生長，而在抗病品種中則表現(xiàn)為在合胞體周圍形成壞死層，導(dǎo)致合胞體最終壞死，抑制大豆胞囊線蟲發(fā)育[18]。

9 作物根系分泌物及其與作物連作障礙和線蟲卵孵化關(guān)系

9.1 根系分泌物的定義和組成

根系分泌物是指在植物生長過程中通過根不同部位向土壤、營養(yǎng)液等基質(zhì)中溢泌或分泌的一組種類繁多的物質(zhì)。狹義的根系分泌物指通過溢泌作用進(jìn)入土壤中的可溶性物質(zhì)。廣義的根系分泌物可包括以下4種類型：（1）滲出物，為根細(xì)胞中被動擴(kuò)散出來的低分子量化合物；（2）分泌物，由代謝過程細(xì)胞主動釋放的物質(zhì)；（3）粘膠質(zhì)和脫落物，根冠細(xì)胞、未形成次生壁的表皮細(xì)胞和根毛上的粘膠狀物質(zhì)及脫落的細(xì)胞碎片；（4）分解物，根殘體的分解產(chǎn)物（王光華等，1995）。

張福鎖研究了不同植物根系分泌物120多個報告匯總表明，健康完整的根，其分泌物中主要含有以下物質(zhì):糖類（10多種）、氨基酸（120多種）、有機(jī)酸（10多種）、維生素（10多種）、核苷酸（4種）、真菌刺激劑或引誘劑（3種）、線蟲孵化劑（4種）、線蟲引誘劑（2種）及其他混合物（10多種）（張福鎖等，1992）。在作物分泌的有機(jī)物中，糖類、氨基酸和有機(jī)酸等可溶性物質(zhì)可供植物吸收利用，并可將土壤中難溶態(tài)物質(zhì)活化為有效態(tài)，而肽、維生素、核苷、脂肪酸和酶類等天然化合物可為根際微生物提供能源，作物根系也能分泌對植物有抑制作用的物質(zhì)[19]。

由于作物不同、作物品種不同或環(huán)境條件變化后會影響到根系分泌物的組成成分。豆科作物分泌物主要是黃酮類、異黃酮類物質(zhì)Coumest rol和酚類物質(zhì)，其中兩種異黃酮類物質(zhì)，可誘導(dǎo)大豆根瘤菌增值及在根上定殖 (L.A.Darcy,et al.,1987；N.P.Kent,et al.,1988；C.A.Maxwell,et al.,1989；C.A.Marwell,et al.,1990；U.A.Hartwig,et al.,1990；T.L.Graham，et al.,1991)。環(huán)境脅迫也可導(dǎo)致某種作物對某種物質(zhì)的分泌，缺鐵導(dǎo)致小麥的植物高鐵載體分泌率增加；小麥根部缺鋅可降低缺鋅小麥高鐵載體的分泌率[20]。Graham等研究大豆種子和幼苗根系分泌物中黃酮類和異黃酮類物質(zhì)分布時發(fā)現(xiàn),黃豆苷原與染料木黃酮是大豆根系的主要代謝產(chǎn)物[21]。

9.2 根系分泌物與植物生化他感作用

植物他感（Allelopathy）作用也有人稱生化他感、植物化感作用，是指植物生長過程中，植物、根際微生物或其殘體分解產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，對該種植植物或周圍植物及微生物產(chǎn)生的直接或間接的作用，其作用既有有害的也有有益的。而植物根系分泌物則是植物產(chǎn)生他感物質(zhì)的重要來源。因此，也可以認(rèn)為根系分泌物對植物、土壤微生物、土壤中其他生物等的作用也是植物生化他感作用。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和研究手段的改進(jìn)，各學(xué)科之間不斷地相互滲透，許多新的邊緣學(xué)科在不斷產(chǎn)生。近年來，植物病害、植物營養(yǎng)、作物耕作和栽培及植物生物化學(xué)研究者們紛紛從不同角度進(jìn)行植物生化他感作用及根系分泌物研究（李振高等，1994；許艷麗等，1995；閻飛，1998）。

王光華等（1995）研究了大豆殘茬根水浸提液、大豆苗期根浸提液對大豆、小麥、萵苣種子萌發(fā)過程中生化他感現(xiàn)象。研究結(jié)果表明，大豆殘茬根水浸提液對大豆不具有生化他感作用；苗期根浸提液經(jīng)分離后取得的三種組分中，以酸性部分對大豆種子萌發(fā)生化他感作用最強(qiáng)，大豆苗期根浸提液對大豆、小麥和萵苣種子都表現(xiàn)出不同程度的生化他感作用。有人研究認(rèn)為熱帶牧草牛鞭草（Henarthria altissima）分泌的苯甲酸、肉硅酸和酚類化合物可抑制某些植物種子萌發(fā)（高子勤等，1998）。王光華等（1995）進(jìn)行大豆根殘體腐解液對大豆胚根伸長的抑制作用及根殘體對大豆生長的影響，試驗表明，腐解液在每升水中含有50g殘體濃度時，對大豆胚根伸長抑制率達(dá)到17.6%，當(dāng)每千克干土中有20g殘茬量時，對大豆生長具有一定的抑制作用，此試驗表明，大豆殘茬在一定濃度下具有自毒作用。王樹起用腐解一個月大豆根茬所得的根茬腐解液處理大豆種子表明，根茬腐解液可顯著地抑制大豆種子萌發(fā)，抑制率41.79%，使大豆胚根長度降低。用大豆腐解根茬盆栽大豆試驗結(jié)果表明，大豆腐解根茬降低了大豆根系活力，使大豆抗逆性降低并使大豆植株生物膜結(jié)構(gòu)受到破壞，葉片相對電導(dǎo)率增加。腐解根茬綜合效應(yīng)表現(xiàn)為使大豆產(chǎn)量和百粒重降低（王樹起等，2001）。孫文浩等（1993，1998）通過野外試驗和實驗室無菌苗試驗證明了鳳眼蓮根系分泌物可抑制藻類生長。Darcy等（1987）研究認(rèn)為大豆根系分泌物中含有的兩種異黃酮類物質(zhì)Coumest rol和黃豆苷原,Coumest rol可使根瘤菌R.japonicum生長量提高30%,根瘤菌R.leguminosarum菌株生長量提高15%,而黃豆苷原可使根瘤菌R.japonicum生長量提高20%。但也有研究認(rèn)為黃酮類物質(zhì)是一類有毒的物質(zhì),而且分解產(chǎn)物也具有毒性,Rice等從頂極植物群中提出大量的類黃酮,發(fā)現(xiàn)其不僅抑制細(xì)菌生長，而且抑制種子萌發(fā)。

（未完待續(xù)）