半夏茎腐病原菌对西和半夏幼苗叶片生理特性的影响

何九军　(陇南师范高等专科学校农林技术学院,甘肃成县 742500)



半夏茎腐病原菌对西和半夏幼苗叶片生理特性的影响

何九军(陇南师范高等专科学校农林技术学院,甘肃成县 742500)

半夏[Pinelliaternata(Thunb.)Breit.]为天南星科半夏属多年生草本植物，其块茎可入药，是一种重要的药用植物[1-2]，也是我国重要的出口创汇药材[3]，主产于甘肃、四川、湖北、山西等地，以甘肃陇南西和的质量最好，西和县为我国半夏之乡，西和县所产半夏颗粒大、形状好、颜色白、性粒足，被作为一种较为昂贵的中药材。近年来，由于价格上涨，半夏在种植和栽培过程中出现品质下降，影响了西和半夏在市场上的竞争力。近年来随着半夏人工栽培，使得产道地土壤理化性质遭到了破坏，进而引发病虫害，造成半夏产量减少、质量变低，影响了西和半夏规模化种植。目前已报道的半夏致病病原菌主要有茎腐病，可导致半夏茎发生腐烂，影响对矿质元素的吸收和运输，导致植株枯萎、叶片发黄、光合作用受阻，甚至整个植株死亡。该病原菌会随着土壤、水流向周围环境扩散蔓延，因此田间一旦有植株感病，就会引起整块地的半夏都会染病，最终导致产量下降[4]。茎腐病原菌是尖孢镰刀菌(F.oxysporum)，目前关于其对半夏产生侵害的生理学机制的研究报道较少。鉴于此，笔者研究了半夏茎腐病原菌对半夏幼苗叶片生理特性的影响，旨在为防治半夏茎腐病提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料致病旱半夏采自甘肃省西和县十里乡避风村大田，用PDA培养基进行无菌培养，分离纯化；供试旱半夏种子由西和县农技中心提供。

1.2方法

1.2.1半夏茎腐病原菌种的培养。采摘新鲜患病半夏种子，先用清水冲洗干净，然后用无菌水清洗5～6次，再用0.1% HgCl2消毒10 min左右后取出半夏种子，最后用蒸馏水清洗5～6次后再用无菌水浸泡15 min左右，制备浸泡液，以备接种用。然后对PDA培养基进行灭菌处理，将浸泡液吸入移液管，再接入培养基中，放入25 ℃光照培养箱中进行培养，然后挑离培养的孢子纯化菌种[5]，培养备用。

1.2.2半夏茎腐病原菌对半夏种子萌发和幼苗生长的处理。选取子粒饱满且无虫害的半夏种子，分别用纯化的半夏茎腐病原菌悬浮液浸泡，悬浮液浓度梯度设置为1×102、1×104、1×106和1×1010个/ml，分别配制200 ml各浓度悬浮液，在黑暗条件下浸泡24 h左右，以蒸馏水浸泡的子粒饱满且无虫害的半夏种子为对照(CK)。自然风干，参照韦琦等[6]的小杯法测定，在10 cm×10 cm×17 cm的花盆底部垫上双层滤纸，用无菌处理的沙土进行栽培，每盆培养30株受体作物幼苗，分别加入半夏茎腐病原菌上述各浓度梯度悬浮液浸种后的种子，补以蒸馏水，用保鲜膜将花盆封口防止水分蒸发，将花盆置于25 ℃、光暗周期为12∶12 h的光照培养箱中培养，5次重复，观察其生长状况。

1.2.3渗透调节物质含量和抗氧化系统活性的测定。培养后第30天，取生长良好的半夏幼苗植株顶部第2、3 片叶，测定可溶性还原糖、游离脯氨酸含量和MDA含量[7]；同时检测SOD、POD和CAT的活性[7]。

1.2.4数据处理。数据统计采用SPSS 17.0软件。

2结果与分析

2.1半夏茎腐病原菌的鉴定将病原菌接种到马铃薯蔗糖琼脂培养基(PSA)中央，放在25 ℃光照培养箱中进行培养，观察其菌落生长的特征，并挑取菌丝体制成临时装片，在显微镜下观察孢子的形态特征，对孢子的大小依据显微计数、绘图，根据Booth镰刀菌属分类系统和Gerlach等的镰刀菌属图文集进行种类鉴定[8-9]，确定为尖孢镰刀菌(F.oxysporum)。

2.2半夏茎腐病原菌对半夏叶片中叶绿体色素含量的影响叶绿体是植物光合作用的主要场所，其中所含的各种色素承担着半夏植株进行物质合成和能量的转换作用，与植株的生长有着密切关系。由表1可知，被半夏茎腐病原菌侵染后的半夏叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量以及叶绿素(a+b)的总含量与对照组相比在1×102个/ml浓度时最高，说明半夏茎腐病原菌感染初期有助于半夏植株的光合作用，最可能的原因是低浓度的病原菌感染反而使半夏抗性增强，光合作用提高；1×104个/ml浓度组与对照组相比受半夏茎腐病原菌感染的半夏叶片叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素(a+b)的总含量均有显著降低(P<0.05)；1×106个/ml浓度组处理后半夏叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量以及叶绿素(a+b)的总含量与对照相比均呈极显著降低(P<0.01)；1×108个/ml浓度组处理下除类胡萝卜素含量与对照相比无显著差异(P>0.05)之外其他指标与对照相比都呈极显著差异(P<0.01)。随着半夏茎腐病原菌感染孢子浓度的增加，叶绿素a/b的比值与对照相比都有不断降低的趋势。这是由于半夏茎腐病原菌侵染种子后破坏生理反应，阻断叶绿体色素的合成，影响半夏光合作用的功能，从而影响半夏的生理特性。

表1　不同时期半夏茎腐病原菌对半夏叶片中叶绿体色素含量的影响

注：与对照相比，*表示P<0.05;**表示P<0.01。

2.4半夏茎腐病原菌对半夏幼苗叶片中SOD、POD和CAT活性的影响由表3可知，半夏茎腐病原菌孢子对半夏幼苗叶片中SOD、POD 和CAT活性都有明显影响。随着孢子浓度梯度的增加，该3种酶的活性都表现出先增加后降低的趋势，且在1×102个/ml孢子浓度处理下该3种酶的活性均高于对照组和其他浓度组，且与对照组差异显著；但在高浓度1×108个/ml孢子浓度处理下该3种酶的活性都明显降低，且与对照组差异极显著。在1×104个/ml孢子浓度处理下除POD之外，SOD和CAT 2种酶活性与对照相比都呈显著差异；在1×106个/ml孢子浓度处理下除SOD之外，POD和CAT 2种酶活性与对照相比都呈极显著差异。

表2　半夏茎腐病原菌对半夏幼苗叶片中渗透调节物质的影响

注：与对照相比，*表示P<0.05;**表示P<0.01。

表3半夏茎腐病原菌对半夏幼苗叶片中SOD、POD和CAT活性的影响

注：与对照相比，*表示P<0.05;**表示P<0.01。

3结论与讨论

高堆积的病菌孢子和菌丝入侵破坏了叶片叶绿体的结构，一些光合作用有关酶的活性受阻，甚至阻碍了叶绿素的合成，导致半夏的光合作用减弱、有机物的积累减少、半夏的产量降低，甚至会引起半夏死亡，其机制可能是由于菌丝在细胞局部大量积累，组织中次生代谢产物增加，破坏了叶绿体结构及其功能的表达。并且堆积越多，还会影响到呼吸作用，阻碍半夏对矿质元素的吸收，进而使叶绿素的合成受阻，使植物不能积累更多的有机物，植株表现出生长缓慢、产量降低。因此，研究半夏茎腐病原菌对半夏种子萌发和幼苗生长的影响可为了解半夏产生侵害的生理机理和加强半夏茎腐病原菌的防治提供理论依据。

参考文献

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[3] 蒋立昶,潘炳文,许卫东.半夏高产栽培新技术[M].济南:鲁荷新闻出版社,1999.

[3] 叶文斌,樊亮.两种中草药水浸液对小麦条锈病菌的抑制作用研究[J].生物灾害科学,2012,35(4):373-377.

[4] 曾令祥,杨琳,毛堂芬,等.贵州中药材半夏块茎腐烂病田间发生消长动态[J].西南农业学报,2013(1):386-388.

[5] 叶文斌,张和平,樊亮.中草药苍耳、黄瑞香水浸液对小麦条锈病菌的抑制作用[J].中国农业科技导报,2013，15(1):102-108.

[6] WEI Q,ZENG R S,KONG C H,et al.The isolation and identification of allelochemicals from aerial parts of tropic Ageratum[J].Acta Phytoecologica Sinica,1997,21(4):360-366.

[7] 中国科学院上海植物生理研究所,上海市植物生理学会.现代植物生理学实验指南[M].北京:科学出版社，1999：95-96,303,305,127.

[8] BOOTH C.The genusFusarium[M].Kew Surry England:CMI,1971：1-237.

[9] GERLACH W，NIRENBERG H.The genus fusurium-a Pietorial atlas[M].Berlin:Dahlem,1982：345-350.

摘要[目的]探讨半夏茎腐病原菌对半夏产生侵害的生理学机制。[方法]采用实验室培养试验研究了不同浓度的半夏茎腐病原菌孢子对半夏幼苗叶片生理特性的影响。[结果]随着病菌孢子浓度的增加，叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性先上升后下降，游离脯氨酸、可溶性糖和丙二醛(MDA)含量呈升高趋势，且与对照相比差异显著。[结论]试验结果为预防和治理半夏茎腐病提供了理论依据。

关键词半夏茎腐病原菌；半夏；渗透调节物质；生理特性

Effect ofF.oxysporumon Physioloyical Character ofPinelliaternata(Thunb.)Breit.

HE Jiu-jun(School of Agriculture and Forestry Technology, Longnan Teachers College, Chengxian, Gansu 742500)

Abstract[Objective] Physiology mechanism of Pinellia ternata(Thunb.)Breit.infected by F.oxysporum was explored.[Method] Effects of different concentrations of F.oxysporum on leaf physioloyical character of Pinellia ternata(Thunb.)Breit.were studied by culture experiment in lab.[Result] With the increase of spores concentration, activities of SOD, POD and CAT of leaf increased firstly and then decreased, free Pro, soluble sugar and MDA content increased, furthermore they had significant difference with that of control.[Conclusion] The results provide theoretical basis for prevention and control of F.oxysporum.

Key wordsF.oxysporum; Pinellia ternata(Thunb.)Breit.; Osmotica; Physioloyical character

收稿日期2015-05-05

作者简介何九军(1977- )，男，甘肃武都人，讲师，从事植物资源学与植物生理生态研究。

基金项目甘肃省教育厅资助项目(0928B-1)；陇南师范高等专科学校重点项目(2014LSZK01001，2014LSZK01002)。

中图分类号S 435.672;Q 945

文献标识码A

文章编号0517-6611(2015)18-145-02