國槐潰瘍病致病菌磚紅鐮刀菌毒素的寄主?；匝芯?/h1>

2018-12-08 07:08:34李良?jí)?/span>劉南南袁鳳英王桂清

農(nóng)業(yè)科技與裝備訂閱 2018年4期 收藏

關(guān)鍵詞：國槐潰瘍病毒素

李良?jí)? 劉南南 袁鳳英 王桂清

摘要：磚紅鐮刀菌為國槐潰瘍病致病菌之一，深入研究磚紅鐮刀菌的致病機(jī)理及其毒素在致病過程中的作用具有重要意義。采用毒素浸種法，考察磚紅鐮刀菌毒素對(duì)國槐和其他19種植物種子萌發(fā)及根系生長的影響。結(jié)果表明：國槐種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率隨毒素濃度的增大而降低，即兩者負(fù)相關(guān)；19種植物種子經(jīng)毒素處理后，種子萌發(fā)和幼苗根系生長或被促進(jìn)、或被抑制、或不受影響，即表現(xiàn)出多樣性，說明磚紅鐮刀菌毒素為非寄主?；远舅?。該研究為國槐抗病品種選育和病害綜合防控提供了新策略。

關(guān)鍵詞：國槐；潰瘍??；磚紅鐮刀菌；毒素；寄主?；?/p>

中圖分類號(hào)：S792.26；Q934.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2018）04-0015-04

國槐作為中國的原產(chǎn)樹種，在園林綠化和藥用油用、工業(yè)染料等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，但病蟲害的發(fā)生降低了其生態(tài)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值。國槐潰瘍病是槐樹苗期普遍發(fā)生的病害，主要由鐮刀菌（Fusarium）和小穴殼菌（Dothiorella）引起。病原菌分泌產(chǎn)生的毒素被認(rèn)為是與病程密切相關(guān)的一類致病因子，研究植物病原真菌毒素及其作用機(jī)理，對(duì)于了解植物與病原菌的互作機(jī)制具有十分重要的意義。聊城大學(xué)植物病理研究室從國槐苗期潰瘍病株中分離鑒定到3種鐮刀菌，分別為磚紅鐮刀菌（F. lateritium）、厚垣鐮刀菌（F. chlamydosporum）和多隔鐮刀菌（F. decemcellular）。本課題采用毒素浸種的方法，測定磚紅鐮刀菌毒素對(duì)國槐和其他19種不同植物種子及幼苗根系生理指標(biāo)的影響，明確磚紅鐮刀菌毒素的寄主?；灶愋?，為深入研究磚紅鐮刀菌的致病機(jī)理和該病菌與國槐互作機(jī)制奠定了理論基礎(chǔ)，也為植物的抗病品種選育和國槐潰瘍病的防控提供了新策略。

1 材料與方法

1.1 供試菌種及培養(yǎng)

磚紅鐮刀菌，由聊城大學(xué)植物病理研究室提供。接種于PDA培養(yǎng)基，置于25±1 ℃的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)5 d，用打孔器制取0.7 cm的菌餅，備用。

1.2 毒素的制備與提取

將菌餅接入到已滅菌的100 mL PD培養(yǎng)液中，每瓶10個(gè)菌片。于25±1 ℃振蕩培養(yǎng)7 d，真空抽濾，濾液于60±1 ℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，直到冷凝管中無水下滴為止，得到毒素粗提取物。

毒素提取原液用無菌三重水稀釋，配制成系列濃度，即終濃度分別為0.100，0.033，0.020，0.014，0.011 g/mL，用于生物活性測定。

1.3 毒素生物活性的測定

1.3.1 供試種子 包括空心菜、白菜、莧菜、油菜、黃瓜、南瓜、西瓜、豆角、蕓豆、黑豆、玉米、小麥、秋葵、番茄、辣椒、胡蘿卜、三葉草、五彩石竹、向日葵、國槐等20種植物種子，購自聊城蔬菜花卉種子市場。

1.3.2 最適毒素濃度的選擇 以國槐種子為材料，采用毒素浸種的方法，比較不同毒素濃度對(duì)種子萌發(fā)的影響，確定測定毒素生物活性的最適濃度。挑選大小均勻完整的種子，用2% NaClO溶液消毒3～5 min。分別用不同濃度的粗毒素浸泡24 h，以清水浸泡作對(duì)照，每個(gè)處理30粒種子，3次重復(fù)。將浸泡后的種子擺放在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，于25±1 ℃，RH 95%條件下保濕培養(yǎng)。觀察7 d，記錄種子萌發(fā)數(shù)，按照公式計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢及抑制率。

發(fā)芽勢=■×100%

發(fā)芽率=■×100%

抑制勢=■×100%

1.3.3 毒素?；缘臏y定 在最適毒素濃度下，采用浸種法，以19種不同植物種子為靶標(biāo)，采用上述毒素處理方法，觀察5 d，記錄種子萌發(fā)數(shù)，計(jì)算發(fā)芽勢、發(fā)芽率及抑制率；并采用Epson Perfection V700 Photo型根系掃描儀測定胚根長度、胚根投影面積等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理，經(jīng)DPSv7.05統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 磚紅鐮刀菌毒素對(duì)國槐種子萌發(fā)的影響

國槐種子經(jīng)不同濃度磚紅鐮刀菌毒素處理后的萌發(fā)情況見表1。

由表1可知：不同濃度的毒素處理對(duì)國槐種子的萌發(fā)具有顯著影響，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢均隨毒素濃度的降低而提高，即與毒素濃度呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)毒素濃度為0.100 g/mL時(shí)，國槐種子的發(fā)芽勢與發(fā)芽率均為0，抑制率達(dá)100.00%；當(dāng)濃度為0.020～0.033 g/mL時(shí)，發(fā)芽勢抑制率為76.8%～92.25%，發(fā)芽率抑制率為58.67%～84.48%，均超過了50.00%；當(dāng)濃度低于0.014 g/mL時(shí)，發(fā)芽勢和發(fā)芽率的抑制率均低于50.00%。

毒素濃度過高，寄主種子全部不萌發(fā)；毒素濃度過低，寄主種子絕大多數(shù)萌發(fā)，顯示不出差異。為了使毒素處理后的寄主種子的生理指標(biāo)變化均有可比性，選擇毒素濃度為0.020 g/mL進(jìn)行?；詼y定，當(dāng)毒素濃度為0.020 g/mL時(shí)，發(fā)芽勢和發(fā)芽率的抑制率均略超過50.00%，既不過高也不過低。

2.2 磚紅鐮刀菌毒素的?；匝芯?/p>

2.2.1 磚紅鐮刀菌對(duì)19種植物種子萌發(fā)的影響 采用浸種法，用濃度為0.020 g/mL的毒素處理19種植物種子，不同種子的萌發(fā)情況見表2。

由表2可知：磚紅鐮刀菌毒素對(duì)19種植物種子萌發(fā)指標(biāo)的影響表現(xiàn)出多樣化。1） 對(duì)不同科植物種子萌發(fā)的影響趨勢不同。對(duì)豆科、葫蘆科、錦葵科、石竹科和菊科植物種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均表現(xiàn)為抑制作用，發(fā)芽勢抑制率為3.80%～58.49%，發(fā)芽率抑制率為3.66%～39.16%。2） 對(duì)同科不同種的植物種子萌發(fā)趨勢的影響也不同。用毒素處理十字花科的莧菜、白菜、油菜和空心菜等4種植物，對(duì)莧菜種子的發(fā)芽勢表現(xiàn)為抑制作用，抑制率為6.71%；而對(duì)白菜、油菜和空心菜種子的發(fā)芽勢則表現(xiàn)出促進(jìn)作用，促進(jìn)率為2.27%～15.46%。3） 對(duì)同種植物種子的不同萌發(fā)指標(biāo)影響不同。對(duì)玉米種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均表現(xiàn)為抑制作用，抑制率分別為50.00%和25.29%；對(duì)白菜種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均表現(xiàn)為促進(jìn)作用，促進(jìn)率均為3.45%；對(duì)辣椒種子的發(fā)芽勢表現(xiàn)為抑制作用，抑制率為3.40%，而對(duì)其發(fā)芽率則表現(xiàn)為促進(jìn)作用，促進(jìn)率為4.00%；對(duì)空心菜種子的發(fā)芽勢表現(xiàn)為促進(jìn)作用，促進(jìn)率為15.46%，而對(duì)其發(fā)芽率則表現(xiàn)為抑制作用，抑制率為25.54%；對(duì)莧菜種子的發(fā)芽勢表現(xiàn)為抑制作用，抑制率為6.71%，而對(duì)其發(fā)芽率無影響；對(duì)小麥種子的發(fā)芽勢無影響，而對(duì)其發(fā)芽率表現(xiàn)為促進(jìn)作用，促進(jìn)率為1.12%。

2.2.2 磚紅鐮刀菌對(duì)19種植物幼苗根系的影響 磚紅鐮刀菌毒素對(duì)19種不同植物幼苗根系指標(biāo)的影響見表3。

由表3可知：1） 磚紅鐮刀菌毒素對(duì)不同科的植物幼苗根系生長影響不同。對(duì)葫蘆科、豆科、錦葵科、茄科和石竹科植物幼苗根系生長均表現(xiàn)為抑制作用，總根投影面積的抑制率為0～88.33%，胚根長度的抑制率為0.47%～42.86%；對(duì)十字花科、菊科和禾本科植物幼苗根系生長多表現(xiàn)為促進(jìn)作用，總根投影面積的促進(jìn)率為2.25%～20.46%，胚根長度的促進(jìn)率為9.08%～55.11%。2） 對(duì)同科不同種的植物幼苗根系生長影響也不同。用毒素處理十字花科的莧菜、白菜、油菜和空心菜等4種植物，對(duì)空心菜幼苗的總根投影面積和胚根長度均表現(xiàn)為抑制作用，抑制率分別為2.36%和4.43%；而對(duì)莧菜和白菜幼苗的總根投影面積和胚根長度則表現(xiàn)為促進(jìn)作用，促進(jìn)率分別為13.42%～17.19%和9.08%～55.11%。3） 對(duì)同種植物的不同根系生長指標(biāo)影響不同。對(duì)向日葵和玉米種子的胚根長度表現(xiàn)為抑制作用，抑制率分別為3.73%和11.61%；而對(duì)其總根投影面積表現(xiàn)為促進(jìn)作用，促進(jìn)率分別為20.46%和2.25%。

3 結(jié)論與討論

選用PD培養(yǎng)液，采取濃縮浸提法，提取得到國槐潰瘍病致病菌磚紅鐮刀菌粗毒素；采取毒素浸種法，測定磚紅鐮刀菌毒素對(duì)國槐及其他19種植物種子萌發(fā)和幼苗根系生長的影響。結(jié)果表明，國槐種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率隨毒素濃度的增大而降低，即兩者負(fù)相關(guān)；19種植物種子經(jīng)毒素處理后，種子萌發(fā)和幼苗根系生長或被促進(jìn)、或被抑制、或無影響，即磚紅鐮刀菌毒素對(duì)不同植物種子萌發(fā)和幼苗根系生長的影響不同，表現(xiàn)出多樣性，說明磚紅鐮刀菌毒素為非寄主專化性毒素。宋以星等人研究表明，經(jīng)尖孢鐮刀菌（F. oxysporum）毒素處理的大豆種子，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長和處理濃度的升高，發(fā)芽率下降。本課題研究結(jié)果與之相一致。

植物病原真菌毒素根據(jù)其對(duì)寄主植物特異性作用差異可分為寄主?；远舅兀℉ost Specific Toxins，HST）和非寄主?；远舅兀∟on-Host Specific Toxins，NHST）。寄主?；远舅厥侵苯記Q定植物病原真菌致病性的重要因素，對(duì)其寄主植物種類或者栽培品種具有特異性生理活性和高度?；宰饔?，鏈格孢屬（Alternaria）、長蠕孢屬（Helminthosporium）和鐮刀菌屬（Fusarium）等多種真菌均能產(chǎn)生寄主?；远舅亍ｇ牭毒乔秩径喾N農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物的重要病原菌，其分泌產(chǎn)生的毒素可造成植物萎蔫、根腐、穗腐等腐爛病，導(dǎo)致作物品質(zhì)下降和嚴(yán)重減產(chǎn)。鐮刀菌屬產(chǎn)生的毒素種類很多，其中主要是玉米赤霉烯酮、單端孢霉毒素、串珠鐮刀菌素和伏馬菌素等。

植物病原真菌毒素在植物病害的發(fā)生過程中起著重要作用，對(duì)寄主的破壞作用首先表現(xiàn)為影響細(xì)胞質(zhì)膜系統(tǒng)，使電解質(zhì)滲漏增加，當(dāng)細(xì)胞遭受病原真菌傷害時(shí)，毒素即與細(xì)胞質(zhì)膜的一種蛋白質(zhì)結(jié)合，使膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、膜的細(xì)胞改變、電解質(zhì)外漏、電導(dǎo)值增加。寄主的抗病性不同，對(duì)真菌毒素的耐受力也不同，抗病品種具有使體內(nèi)病原真菌毒素降解的特性。植物病原真菌毒素尤其是非寄主?；远舅?，對(duì)寄主植物的作用強(qiáng)度與品種抗性有關(guān)，因此可廣泛應(yīng)用于誘變育種和選育抗病品種。

目前關(guān)于國槐致病菌毒素的研究較少，本課題僅對(duì)致病菌之一的磚紅鐮刀菌毒素的寄主?；赃M(jìn)行了初步研究，將進(jìn)一步開展國槐病害致病菌毒素的結(jié)構(gòu)、種類及數(shù)量在病菌侵染國槐時(shí)起到的作用及機(jī)制與國槐抗性的關(guān)系等研究，明確國槐病害的致病機(jī)理，為其抗病品種選育和綜合防控提供新策略。

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