何九軍

(隴南師范高等?？茖W(xué)校農(nóng)林技術(shù)學(xué)院， 甘肅　成縣　742500)

?

半夏莖腐病原菌對西和半夏種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

何九軍

(隴南師范高等?？茖W(xué)校農(nóng)林技術(shù)學(xué)院， 甘肅成縣742500)

[摘要]以半夏莖腐病原菌為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)試驗(yàn)，分別添加不同濃度的病菌孢子，研究對半夏種子萌發(fā)和對大田種植半夏生理特性的影響，為研究莖腐病原菌對半夏生理機(jī)理的影響提供理論依據(jù).結(jié)果表明：病菌孢子對半夏種子吸脹過程中相對吸水量的增加有抑制作用，隨著孢子濃度的提高，半夏種子的萌發(fā)率和幼苗生長都表現(xiàn)出抑制；病菌感染初期能夠刺激葉綠素的形成，后期則抑制葉綠素形成.生物測定結(jié)果大多達(dá)到顯著差異水平.

[關(guān)鍵詞]半夏莖腐病原菌；半夏；種子萌發(fā)；幼苗生長

半夏(Pinellia ternata(Thunb.))為天南星科半夏屬多年生草本植物，塊莖可入藥，是一種重要的藥用植物[1, 2]，也是我國重要的一種出口創(chuàng)匯藥材[3]，以甘肅隴南西和的質(zhì)量最好.西和縣所產(chǎn)半夏顆粒大、形狀好、顏色白、性粒足，是一種較為昂貴的中藥材.近年來，半夏人工栽培使得產(chǎn)道地土壤理化性質(zhì)遭到破壞，進(jìn)而引發(fā)病蟲害，造成半夏產(chǎn)量降低，影響了西和半夏規(guī)?；N植.目前已報(bào)道的半夏致病病原菌主要有莖腐病，可導(dǎo)致半夏莖發(fā)生腐爛，影響對礦質(zhì)元素的吸收和運(yùn)輸，植株枯萎，葉片發(fā)黃，光合作用減弱，甚至整個(gè)植株死亡.本試驗(yàn)以半夏莖腐病原菌對半夏種子萌發(fā)和幼苗的生長影響為研究目標(biāo)，研究半夏莖腐病原菌對半夏產(chǎn)生侵害的生理學(xué)機(jī)制，為預(yù)防和治理半夏莖腐病原菌提供一定的理論依據(jù).

1材料與方法

1.1　實(shí)驗(yàn)材料

致病旱半夏采自甘肅省西和縣十里鄉(xiāng)避風(fēng)村大田，用PDA培養(yǎng)基進(jìn)行無菌培養(yǎng)，分離純化；供試旱半夏種子由西和縣農(nóng)技中心提供.

1.2　試驗(yàn)方法

1.2.1半夏莖腐病原菌種的培養(yǎng)

采摘新鮮患病半夏種子，先用清水沖洗干凈，然后用無菌水清洗5~6次，在用0.1﹪ HgCl2消毒10 min左右后取出半夏種子，最后用蒸餾水清洗5~6次后再用無菌水浸泡15 min左右，制備浸泡液，以備接種用.然后對PDA培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理，在無菌操作條件下將浸泡液吸入移液管，再接入培養(yǎng)基中，放入25 ℃光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，然后挑離培養(yǎng)的孢子純化菌種[4]，培養(yǎng)備用.

1.2.2半夏莖腐病原菌對種子萌發(fā)的處理

選取籽粒飽滿且無蟲害半夏種子分別用純化的半夏莖腐病原菌懸浮液浸泡，懸浮液濃度梯度設(shè)置為每毫升分別為102、104、108和1012個(gè)孢子，分別配置200 mL各濃度懸浮液，在黑暗條件下浸泡24 h左右，以蒸餾水籽粒飽滿且無蟲害半夏種子為對照(CK).半夏種子浸種后自然風(fēng)干，在10 cm×10 cm×17 cm的花盆底部墊上雙層濾紙，用無菌水保持濾紙濕潤，取種子50粒擺放入培養(yǎng)皿，置于25 ℃、相對濕度75﹪黑暗條件下恒溫培養(yǎng)2 d，每組處理重復(fù)3次，種子吸水量每隔12 h 取一次種子，吸干表面水分，稱重，按公式

種子吸水量=[(吸脹后種子重- 吸脹前種子重)/ 吸脹前種子重]×100﹪

參照葉文斌等的方法計(jì)算[5].培養(yǎng)7 d后參照Leather GR[9]的方法測定種子萌發(fā)率，每處理重復(fù)3次，種子萌發(fā)率：

GR=∑Gt/T×100﹪.

1.2.3幼苗生長與葉綠體色素含量測定

參照韋琦等[5]的“小杯法”測定，在10 cm×10 cm×17 cm的花盆底部墊上雙層濾紙，以無菌處理的沙土進(jìn)行栽培，每盆培養(yǎng)30株受體作物幼苗，分別加入半夏莖腐病原菌102、104、108和1012個(gè)孢子的菌懸浮液浸種后的種子，補(bǔ)以蒸餾水，用保鮮膜將花盆封口防止水分蒸發(fā)，將花盆置于恒溫25 ℃、12 h/d的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次，以蒸餾水為對照.第30天用直尺測定受體作物幼苗的根長、苗高.將根與苗分開，用“排水法”測定根的體積后，置于105 ℃的烘箱中殺青30 min，在調(diào)至75 ℃烘至恒重，稱其每30株的苗干重和根干重，重復(fù)5次；同時(shí)在花盆培養(yǎng)30 d后取健康生長半夏幼苗植株基部全展葉測定葉綠體色素含量，葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量依據(jù)參考文獻(xiàn)[6，7]中的方法.

1.2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)用SPSS17.0軟件統(tǒng)計(jì)分析，用單因素方差分析進(jìn)行顯著性檢驗(yàn).

2結(jié)果與分析

2.1　半夏莖腐病原菌的鑒定

將病原菌接種到馬鈴薯蔗糖瓊脂培養(yǎng)基(PSA)平板中央，在25 ℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，然后挑離培養(yǎng)的孢子純化菌種，觀察菌落生長速度、色澤、形態(tài)特征，并挑取菌絲體制成玻片，在顯微鏡下觀察大型孢子和小型孢子的形態(tài)特征，并進(jìn)行孢子大小等顯微計(jì)測定，依據(jù)Booth鐮刀菌屬分類系統(tǒng)和Gerlach等的鐮刀菌屬圖文集進(jìn)行種類鑒定[8，9]后是尖孢鐮刀菌(F.oxysporum).

2.2　半夏莖腐病原菌對種子萌發(fā)和吸水量的影響

由表1可知，半夏莖腐病原菌對半夏種子吸脹過程中相對吸水量的增加有抑制作用，抑制程度隨病菌孢子濃度的升高而增強(qiáng)，在低濃度有不同的促進(jìn)作用.吸脹6~12 h時(shí)病菌孢子濃度在1012pc/mL與對照成顯著差異(P<0.05)；吸脹24~36 h時(shí)孢子濃度在102pc/mL的吸水量與對照成顯著差異(P<0.05).吸脹48 h時(shí)在濃度1012~104pc/mL之間的種子吸水量與對照都成極顯著差異(P<0.01).半夏莖腐病原菌對半夏種子萌發(fā)率的影響隨著處理孢子濃度的提高，半夏種子的萌發(fā)率都有不同程度的降低.結(jié)果表明：半夏莖腐病原菌對半夏種子浸種后具有強(qiáng)烈的萌發(fā)抑制作用.

表1　半夏莖腐病原菌對半夏種子吸水量和萌發(fā)的影響

2.3　半夏莖腐病原菌對半夏幼苗生長的影響

半夏植物幼苗的根長、苗高、根體積、根干重和苗干重隨著半夏莖腐病原菌孢子處理濃度的逐漸升高表現(xiàn)出了不同的抑制生長效應(yīng).由表2可知，幼苗的根長、苗高、根體積、根干重和苗干重在1012pc /mL孢子濃度處理下都成顯著降低趨勢，與對照相比達(dá)到差異極顯著(P<0.01)；在108pc /mL孢子濃度處理下除苗干重外其他與對照相比都達(dá)到差異極顯著(P<0.01)；在102~104pc /mL孢子濃度處理下半夏幼苗的根長、苗高、根體積、根干重和苗干重都成顯著降低趨勢，與對照相比達(dá)到差異顯著(P<0.05).

表2　半夏莖腐病原菌對半夏幼苗生長的影響

2.4　半夏莖腐病原菌對半夏葉片中葉綠體色素含量的影響

葉綠體是植物光合作用的主要場所，其中所含的各種色素承擔(dān)著半夏植株進(jìn)行物質(zhì)合成和能量的轉(zhuǎn)換作用，與植株的生長有著密切的關(guān)系.從表3可以看出，被半夏莖腐病侵染后的半夏葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量以及葉綠素(a+b)的總含量與對照組相比在102pc/mL濃度時(shí)最高.這說明半夏莖腐病感染初期有助于半夏植株的光合作用，最可能的原因是低濃底的病菌感染反而使半夏抗性增強(qiáng)，光合作用提高；104pc /mL與對照組相比受半夏莖腐病感染的半夏葉片葉綠素a、葉綠素b以及葉綠素(a+b)的總含量均有顯著降低(P<0.05)；106pc /mL處理后半夏葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量以及葉綠素(a+b)的總含量與對照相比均呈極顯著降低(P<0.01)；1012pc /mL處理下除類胡蘿卜素含量與對照相比無顯著差異(P>0.05)之外，其他指標(biāo)與對照相比都呈極顯著差異(P<0.01).隨著半夏莖腐病的感染孢子濃度的增加，葉綠素a / 葉綠素b的比值與對照相比都有不斷降低的趨勢.

表3　不同時(shí)期半夏莖腐病原菌對半夏葉片中葉綠體色素含量的測定

3結(jié)論與討論

本研究表明，半夏莖腐病菌對吸脹過程中半夏種子的相對吸水量有明顯抑制作用，對半夏種子的萌發(fā)也產(chǎn)生了抑制作用，而且隨著病菌孢子濃度的提高，半夏種子的相對吸水量和種子萌發(fā)率均呈現(xiàn)不同程度的抑制效應(yīng).這可能與半夏種子受到病原菌感染脅迫后對種子萌發(fā)和吸脹作用的影響有關(guān).由于種子萌發(fā)過程中生理代謝較為旺盛，對不良環(huán)境比較敏感，病原菌的脅迫導(dǎo)致種子活力受到嚴(yán)重影響；另外，半夏莖病菌侵染作用下半夏種子的萌發(fā)率都有不同程度的降低，半夏植物幼苗的苗高、苗干重、根長、根干重和根體積在干病菌的脅迫下表現(xiàn)出一致的效應(yīng)，嚴(yán)重影響了半夏幼苗的生長和生物量的積累；同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明半夏生長過程中葉綠體色素在病菌的侵染下存在著不同的響應(yīng)，在病菌感染初期半夏葉片中葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和葉綠素(a+b)的總含量與對照相比在102pc/mL比其它時(shí)間整體都高，說明了半夏莖腐病感染初期有助于半夏植株的光合作用，原因可能是病菌感染使半夏抗性增強(qiáng)，促使光合作用增加，最可能的原因是低濃度的病菌感染反而使半夏抗性增強(qiáng)，光合作用提高，即半夏莖腐病菌的刺激脅迫誘導(dǎo)了受體植物抗衰老、抗氧化的能力.

高堆積的病菌孢子和菌絲入侵破壞了葉片葉綠體的結(jié)構(gòu)，一些與光合作用有關(guān)酶的活性受到抑制，甚至阻礙了葉綠素的合成，導(dǎo)致半夏的光合作用減弱，有機(jī)物的積累減少，半夏的產(chǎn)量降低，甚至引起半夏死亡.其機(jī)制可能是由于菌絲在細(xì)胞局部大量積累，組織中次生代謝產(chǎn)物增多，破壞了葉綠體結(jié)構(gòu)及其功能的表達(dá)，而且堆積越多，越會(huì)影響呼吸作用，阻礙了半夏對礦質(zhì)元素的吸收，進(jìn)而使葉綠素的合成受阻，使植物不能積累更多的有機(jī)物，植株表現(xiàn)為生長緩慢、產(chǎn)量降低.所以，研究半夏莖腐病原菌對半夏種子的萌發(fā)和幼苗生長的影響可以為半夏被侵害的生理機(jī)理的探索和對半夏莖腐病原菌的防治提供理論依據(jù).

[參考文獻(xiàn)]

[1]李玉先, 劉曉東, 朱照靜. 半夏藥理作用的研究述要 [J]. 遼寧中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, 11(6): 459-460.

[2]范美華, 周吉源. 半夏的研究進(jìn)展 [J]. 西北藥學(xué)雜志, 2004, 19(2): 90-92.

[3]蔣立昶, 潘炳文, 許衛(wèi)東. 半夏高產(chǎn)栽培新技術(shù) [M]. 濟(jì)南: 魯荷新聞出版社, 1999.

[4]葉文斌,樊亮.兩種中草藥水浸液對小麥條銹病菌的抑制作用研究[J].生物災(zāi)害科學(xué),2012,35(4): 373-377.

[5]葉文斌,張和平,樊亮. 中草藥蒼耳、黃瑞香水浸液對小麥條銹病菌的抑制作用[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),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]中國科學(xué)院上海植物生理研究所.現(xiàn)代植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指南[M].北京：科學(xué)出版社,1999：95-98.

[8]李得孝,郭月霞,員海燕,等.玉米葉綠素含量測定方法研究[J]．中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2005,21(6)：153-155．

[10] Booth.The genus Fusarium [M].Kew Surry England:CMI,1971：1-237.

[11]Gerlach W,Nirenberg H.The genus fusuriuma Pietorial atlas[M].Berlin:Dahlem,1982：345-350.

(責(zé)任編輯穆剛)

Effect of F.oxysporum on germination and physioloyical character

of Pinellia ternata(Thunb.)Breit

HE Jiujun

(School of Agriculture and Forestry Technology, Longnan Teachers College, Chenxian Gansu 742500, China)

Abstract：Laboratory incubation experiment was carried out to study the effect of F.oxysporum. on the seed germination and physiological character of Pinellia ternata(Thunb .)Breit. in field, providing theoretical basis for the study on physiological mechanism of F.oxysporum. to Pinellia ternata(Thunb .)Breit. The results showed that F.oxysporum.sporangium had inhibition on the increasing of relative water injectivity in the process of Pinellia ternata(Thunb .)Breit., and with the increasing of sporangium concentration, the seed germination rate and seeding development were reduced. In the initial stage of infection, sporangium could stimulate the synthesis of chloroplast pigments, but restrain it at later stage. The biological test results mostly reached the level of obvious difference.

Key words：F.oxysporum; Pinellia ternata(Thunb.)Breit.; seed germination; physioloyical character

[中圖分類號]S435.121.4+2

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-8004(2015)05-0109-04

[作者簡介]何九軍(1977—)，男，甘肅武都人，講師，主要從事植物資源學(xué)與植物生理生態(tài)方面的研究.

[基金項(xiàng)目]甘肅省教育廳資助項(xiàng)目(0928B-1)；隴南師范高等?？茖W(xué)校重點(diǎn)項(xiàng)目(2014LSZK01001，2014LSZK01002).

[收稿日期]2015-04-20