木薯器官及其腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌的化感作用

閆文靜 劉子凡 張婷婷 蘇建敏 趙雪梅

摘 ?要??本文采用菌絲生長速率法研究木薯根、莖、葉及其腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌的化感效果。結(jié)果表明：①根水浸液在處理后2～5?d均呈現(xiàn)出顯著的化感促進(jìn)效果，不同濃度之間的化感效果差異不明顯;葉水浸液在處理后2?d和5?d均有顯著的化感促進(jìn)效果，處理后3 d和4?d，僅10和100?mg/mL的葉水浸液呈現(xiàn)顯著的化感促進(jìn)效果;莖水浸液在處理后2～3?d的化感促進(jìn)效果均不明顯，但100?mg/mL的莖水浸液在處理后4?d和1000?mg/mL莖水浸液在處理后5?d呈現(xiàn)顯著的化感促進(jìn)效果。②根腐解物水浸液化感抑制效果隨處理濃度的增加而增加，濃度增至200?mg/mL時差異達(dá)到顯著水平;葉腐解物水浸液化感抑制作用隨濃度的增加而逐漸下降，當(dāng)濃度增至200?mg/mL時化感效果不明顯;莖腐解物水浸液均有顯著的化感抑制作用。

關(guān)鍵詞 ?木薯器官;腐解物;水浸液;橡膠樹白根病病菌;化感作用中圖分類號??S763.7????文獻(xiàn)標(biāo)識碼??A

Allelopathy of Water Extracts from Cassava Organs and Decomposing Products to Rigidoporuslignosus of Heveabrasiliensis

YAN Wenjing， LIU Zifan^*， ZHANG Tingting， SU Jianmin， ZHAO Xuemei

Institute of Tropical Agriculture and Forestry， Hainan University，?Haikou，?Hainan 570228，?China

Abstract ?The?allelopathic effect?of water extracts from the root， stem or?leaf of cassava and the decomposing products on theRigidoporuslignosus（Klotzsch） Imaz. of rubber tree at three?concentrations and different days?after treatment?were studied using the mycelial growth rate method. The water extracts from the root of cassava could significantly promote?the growth ofRigidoporuslignosus（Klotzsch） Imaz.?between the 2–5th day after treatment， but there was no significant difference?among?the three concentrations. The?promotion effect?of the three concentrations?extracts from?the?leaf was significant?at the 2th or 5th day after treatment， while?the?promotion effect?to the 10 mg/mL?and 100 mg/mL?extracts was?significant?at the 3th day or 4th day. The?allelopathic promotion effect of?the extracts from the stem was not obvious at the 2th or 3th day， while there was a?significantly positive effect of?the 100 mg/mL?extracts at the 4th and of 1000 mg/mL?extracts at the 5th day.?The?allelopathic inhibition effect of?the extracts from the root decomposing product?increased?gradually with the concentration increased. The effect was significant?when?the concentration increased to 200 mg/mL.?With the concentration increased， the?inhibition effect of the?extracts from?the?leaf decomposing product?decreased?gradually. The effect was no significant?when?the concentration increased to 200 mg/mL.?The inhibition effect of the extracts from the stem decomposing product was significant.

Keywords ?cassava organ; decomposing product; water extracts;Rigidoporuslignosus（Klotzsch） Imaz.?ofHeveabrasiliensis;?allelopathic effect

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2019.01.018

天然橡膠是重要的戰(zhàn)略資源和工業(yè)原料^[1]，木薯（ManihotesculentaCrantz）是我國重要的熱帶作物，對環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)，特別耐旱、耐貧瘠，綜合利用價值高^[2]。從國家戰(zhàn)略角度上看，作為國家戰(zhàn)略儲備物資的天然橡膠和作為能源戰(zhàn)略物資的木薯，其產(chǎn)量往往直接影響著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位^[2]。然而，橡膠樹（HeveabrasiliensisMuell.?Arg.）從種植到割膠的6～8?a時間沒有任何經(jīng)濟(jì)收益，采用膠園間作復(fù)合種植模式能提高膠園資源利用效率和綜合效益，實現(xiàn)以短養(yǎng)長。由于膠園地塊分散和水源缺乏等客觀條件限制，采用幼齡膠園間作木薯這一種植模式比較適宜且也受到了膠農(nóng)的普遍歡迎。

橡膠和木薯同為大戟科，有人認(rèn)為膠園間作木薯可能會強(qiáng)化橡膠樹白根病和棒孢落葉病的發(fā)生^[3-4]。植物病害的發(fā)生與化感作用密切相關(guān)^[5]。有研究表明，西芹鮮根浸提液能抑制黃瓜枯萎病菌菌絲的生長，減少病菌孢子數(shù)量，降低孢子萌發(fā)率^[6];較高濃度的西芹根水浸提液對西瓜枯萎病菌的抑制率達(dá)11.05%～29.31%^[7];金鄉(xiāng)大蒜秸稈水浸提液能抑制黃瓜灰霉病菌的菌絲生長^[8];草莓根系腐解物對草莓枯萎病有助長作用^[9]。木薯器官中含有具有一定的抗菌和消炎作用的黃酮類、酚類、氰苷等化學(xué)物質(zhì)^[10-12]，其器官浸提液能影響金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureusRosenbach）^{[ 12]}、香蕉尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporumSchlechtendal f. sp. cubense?（EF. Smith） WC. Snyder?&?H. N. Hansen Race 4）^[13]、橡膠樹多主棒孢菌（Corynesporacassiicola）^[14]的菌絲生長。橡膠樹白根病作為一種世界性的根病之一，主要為害幼齡期橡膠樹，植株染病部分處于地下，病菌的根狀菌索結(jié)構(gòu)堅固，具有在深層土壤中進(jìn)行繁殖的能力^[15]。利用植物間化感促進(jìn)或抑制作用防治植物土傳病害，是當(dāng)今“規(guī)?；?、“單一化”種植生產(chǎn)上亟待解決的突出問題^[16]。然而，膠園間作木薯對橡膠樹白根病病菌的化感作用研究目前還是一個空白。為此，本研究采用菌絲生長速率法^[17-18]探討木薯器官及其腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌的化感效果，為進(jìn)一步開展2種作物間種模式下的病害防控提供理論依據(jù)。

1??材料與方法

1.1 材料

木薯品種為華南8號，由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所提供。橡膠樹白根病病菌木質(zhì)硬孔菌，菌株編號為RL005，由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所提供。采用PDA培養(yǎng)基（馬鈴薯200?g，葡萄糖20?g，瓊脂18?g，去離子水1000?mL）培養(yǎng)橡膠樹白根病病菌，相關(guān)試劑均為國產(chǎn)分析純。

木薯單作和橡膠/木薯間作試驗均設(shè)在海南省文昌市邁號鎮(zhèn)鳳池村（北緯19.56°，東經(jīng)110.76°），第一年于2016年4月2日種植橡膠和木薯，2016年12月20日收獲木薯;第二年于2017年3月3日種植木薯，2017年12月26日收獲木薯，按常規(guī)方法進(jìn)行田間管理。木薯/橡膠一年間作土壤的基本理化性質(zhì)為：pH?4.71，堿解氮58.44?mg/kg，速效磷34.64?mg/kg，速效鉀34.88?mg/kg，有機(jī)質(zhì)6.71?g/kg。

1.2方法

1.2.1 ?樣品的采集和處理??于2017年10月14日在木薯單作地隨機(jī)采集木薯塊根成熟期的正常植株10株，分別將根、莖、葉剪下，洗凈、烘干、粉碎。2016年10月14日于橡膠/木薯間作區(qū)采取5點法采集一年間作土壤。

稱取過2?mm篩的木薯樣品40.00?g，加入400?mL無菌水，浸提24 h，0.45 μm的濾膜抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，定容至40?mL，得濃度為1?g/mL的木薯器官水浸提液備用。參考文獻(xiàn)[19]的方法，將粉碎的木薯根、莖、葉與土壤按18∶1000（干重比）比例混合，將其置于網(wǎng)兜中埋在約40?cm深地下自然腐解，30 d后取出。按蒸餾水∶腐解物（體積∶重量）=1∶1的比例浸提5?d，0.45?μm濾膜抽濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮，定容，得器官腐解物水浸液，4?℃冰箱保存，備用。

1.2.2??實驗設(shè)計與接種測定??木薯根、莖、葉水浸液均設(shè)10、100、1000 mg/mL共?3種濃度，其器官腐解物水浸液均設(shè)8、40、200 mg/mL共3種濃度，水浸液均經(jīng)0.22 μm微孔濾膜除菌。吸取100?μL水浸液于PDA平板中央，均勻涂布，對照以無菌水代替水浸液。用直徑為6?mm的打孔器沿菌落邊緣打取菌餅，菌絲面朝下接種到平板中央，每個處理4次重復(fù)。28 ℃培養(yǎng)，此后每隔24 h利用十字交叉法測量菌落直徑，器官水浸液持續(xù)到第5天，器官腐解物水浸液持續(xù)到第4天。按以下公式計算化感效果^[20]：

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，化感效果數(shù)據(jù)均經(jīng)反正弦變換后采用SAS 9.0軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性檢驗（p<0.05）。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 木薯器官水浸液對橡膠樹白根病病菌的化感作用

2.1.1 ?根水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長的化感作用??由表1可知，與對照相比，不同濃度的根水浸液在處理后的2～5?d對橡膠樹白根病病菌菌落生長均具有顯著的化感促進(jìn)效果，3種不同濃度的根水浸液化感效果均無顯著差異。另外，3種濃度的根水浸液均呈現(xiàn)處理后2 d的化感促進(jìn)效果顯著大于處理后3、4、5 d的效果，而處理后3、4?d和5 d之間的化感促進(jìn)效果差異不顯著。

2.1.2 ?莖水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長的化感作用??由表2可知，與對照相比，3種濃度的莖水浸液在處理后2、3?d，對橡膠樹白根病病菌菌落生長均呈現(xiàn)顯著的化感促進(jìn)效果。在處理后4?d，僅100?mg/mL莖水浸液呈現(xiàn)顯著的化感促進(jìn)作用，1000?mg/mL莖水浸液呈現(xiàn)顯著的化感抑制作用。在處理后5?d，僅1000 mg/mL莖水浸液呈現(xiàn)顯著的化感抑制作用。

10和100?mg/mL莖水浸液化感促進(jìn)效果在不同處理天數(shù)之間無顯著差異，1000?mg/mL莖水浸液化感效果隨著處理天數(shù)的增加而下降，至處理后5?d化感效果與處理后2?d化感效果差異的才達(dá)到顯著水平。

2.1.3 ?葉水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長的化感作用??由表3可知，與對照相比，處理后2和5?d，3種濃度葉水浸液均有顯著的化感促進(jìn)作用。處理后3和4?d僅10和100?mg/mL葉水浸液有顯著的化感促進(jìn)作用。處理后2～4?d，化感促進(jìn)效果隨著處理濃度的增加而下降。但處理后3?d，不同濃度葉水浸液的化感效果無顯著差異。處理后5?d，化感促進(jìn)效果呈現(xiàn)先增后降的趨勢。但不論哪一種濃度的葉水浸液，化感促進(jìn)效果均呈現(xiàn)出隨處理天數(shù)的增加而逐漸下降的趨勢。

2.2木薯器官腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌的化感作用

2.2.1 ?根腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長的化感作用??由表4可知，與對照相比，處理后2～4 d，8與40 mg/mL根腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長均無顯著化感作用，但是濃度增加至200 mg/mL時，其化感抑制效果達(dá)到顯著水平。處理后2 d，根腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長的化感抑制效果隨處理濃度的增加而逐漸增強(qiáng)，當(dāng)濃度達(dá)到200?mg/mL時，化感抑制效果顯著高于8和40?mg/mL濃度的效果，在處理后3和4?d，不同處理濃度水浸液的化感效果無顯著差異。另外，任一處理濃度，不同處理天數(shù)的化感抑制效果均無顯著差異。

2.2.2 ?莖腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長的化感作用??由表5可知，與對照相比，處理后2～4 d，3種濃度莖腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長均表現(xiàn)出顯著的化感抑制效果。莖腐解物水浸液的化感抑制效果隨處理濃度的增加而逐漸降低。處理后2 d，200?mg/mL的化感抑制效果顯著低于8和40?mg/mL處理濃度。

處理后3 d，不同處理濃度的化感抑制效果無顯著差異。處理后4 d，200?mg/mL的化感抑制效果顯著低于8?mg/mL處理濃度。8和40?mg/mL處理濃度的化感抑制效果在不同處理天數(shù)之間無顯著差異。200?mg/mL處理濃度時，處理后3?d的化感抑制效果顯著高于處理后2 d，處理后3 d的化感抑制效果和處理后2、4 d之間的效果無顯著差異。

2.2.3 ?葉腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長的化感作用??由表6可知，與對照相比，任一處理時間，8和40 mg/mL處理濃度的葉腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌的菌落生長均表現(xiàn)出顯著的化感抑制效果，葉腐解物水浸液化感抑制效果均隨處理濃度的增加而顯著下降。當(dāng)處理濃度增至200 mg/mL時，化感抑制效果不明顯。處理濃度為8和40?mg/mL時，不同處理天數(shù)之間化感抑制效果無顯著差異，處理濃度為200 mg/mL時，處理后2 d的化感抑制效果顯著低于處理后3和4 d的效果，處理后3和4 d的化感抑制效果之間無顯著差異。

3討論

植物各種器官中含有多種化學(xué)成分，只有那些能釋放到環(huán)境中并影響其他植物或微生物生長發(fā)育的物質(zhì)才可能是化感物質(zhì)^[21]?；形镔|(zhì)釋放到環(huán)境中有多種途徑，如通過露水、降雨、霧等方式可將活體植物器官表面或已死植物組織中的化感物質(zhì)淋溶下來，故采用水溶液浸提植物體能真實反映化感物質(zhì)組成^[22]。另外，作物殘體腐解也是化感物質(zhì)來源的主要方式^[23]。

3.1化感物質(zhì)來源差異與化感效果

本研究發(fā)現(xiàn)，木薯根、莖、葉水浸液對橡膠樹白根病病菌菌落生長表現(xiàn)為化感促進(jìn)作用，且不同器官的化感效果存在差異，說明該器官中含有促進(jìn)木質(zhì)硬孔菌菌絲生長的物質(zhì)，且不同器官化感物質(zhì)具有非均勻分布特點。但是，這與前人用同一木薯器官水浸液對香蕉尖孢鐮刀菌^[13]和橡膠多主棒孢菌^[14]化感效果的研究結(jié)論不一致，說明化感效果不僅與供體有關(guān)，還與受體微生物對化感物質(zhì)的敏感程度有關(guān)。本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)木薯器官腐解物表現(xiàn)為化感抑制效果，與同一木薯器官水浸液的化感效果不同，這與器官腐解后產(chǎn)生數(shù)以千計新的單一分子物質(zhì)有關(guān)^[24]。

3.2化感物質(zhì)濃度差異與化感效果

本研究發(fā)現(xiàn)，木薯根器官水浸液對橡膠樹白根病病菌的化感效果無濃度效應(yīng)，葉器官水浸液的化感促進(jìn)效果在處理后2～4?d隨濃度的增加而下降，葉器官腐解物水浸液的化感抑制效果在處理后2～4?d隨濃度的增加而下降，莖器官水浸液及其腐解物水浸液的濃度效果沒有明顯規(guī)律。這與前人普遍認(rèn)為的處理濃度越高，化感效果越強(qiáng)^[24]不一致。木薯葉中含有黃酮類、酚酸類、糖、香豆素、植物甾醇、三萜類和揮發(fā)油^[11]，莖中還含有呋喃、肥牛木素、3-吲哚甲酸、穗花杉雙黃酮、3，9，13-megastigmanetriol、yucalexin P-21^[12]，根部含有氰苷、黃酮和二萜等化合物^[25]等化學(xué)成分。酚酸類化感物質(zhì)如阿魏酸、肉桂酸、香草酸等，低濃度的條件下有利于真菌生長，而高濃度則對真菌的繁殖生長起到抑制作用，即有低濃度增高、高濃度減弱的效應(yīng);苯甲酸對真菌一直起到顯著的促進(jìn)作用^[26]，對羥基苯甲酸和沒食子酸的化感作用則是隨著濃度增加而增強(qiáng)^[27]。黃酮類物質(zhì)對土壤微生物具有廣譜殺抑作用^[28]。故可認(rèn)為這與木薯不同器官所含的化學(xué)成分不同及其濃度效應(yīng)存在差異有關(guān)。受體微生物的化感效果與所含化感物質(zhì)比例及互作有關(guān)^[29-30]，至于木薯器官中所含酚酸類、黃酮類等化感物質(zhì)的比例及其互作關(guān)系還有待于進(jìn)一步研究。

3.3處理時間差異與化感效果

本研究發(fā)現(xiàn)，木薯器官及腐解物水浸液對橡膠樹白根病病菌化感作用的時間效應(yīng)也不同。根器官、葉器官水浸液的化感效果隨處理時間的延長而逐漸下降，這與韓燕等^[31]用西芹根浸提液對黃瓜枯萎病菌和柳紅娟等^[13]用木薯器官水浸液對香蕉尖孢鐮刀菌化感作用的研究結(jié)論相似。其原因可能與化感物質(zhì)含有可揮發(fā)或可分解的成分，或病原菌對化感物質(zhì)產(chǎn)生耐性或抗性，致使化感效果隨培養(yǎng)時間的延長而下降。

本研究還發(fā)現(xiàn)，根腐解物水浸液的化感效果隨處理時間的延長變化不大，莖腐解物水浸液、葉腐解物水浸液和莖器官水浸液的化感效果均在低處理濃度時隨處理時間的延長變化不大，而高處理濃度時的化感抑制效果則隨處理時間的延長逐漸增大，其具體原因還有待于進(jìn)一步研究。

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