徐 晗，閆 晗，褚 晉，董 海，劉曉舟

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，遼寧沈陽(yáng) 110161）

尖孢鐮刀菌粗毒素對(duì)水稻種子萌發(fā)及根系生長(zhǎng)的影響*

徐 晗，閆 晗，褚 晉，董 海，劉曉舟

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，遼寧沈陽(yáng) 110161）

尖孢鐮刀菌是水稻立枯病病原菌之一。利用尖孢鐮刀菌對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗根系脅迫處理，研究表明：毒素對(duì)水稻種子萌發(fā)和胚根、胚芽的生長(zhǎng)起著抑制作用。胚芽對(duì)毒素較為敏感，其次為種子萌發(fā)率，而胚根對(duì)毒素的抵抗能力相對(duì)較強(qiáng)。毒素對(duì)水稻根系的毒害作用明顯，毒素濃度越高，處理時(shí)間越長(zhǎng)，水稻根系相對(duì)電導(dǎo)率越高；但毒素濃度高于50%，48 h處理后相對(duì)電導(dǎo)率不再變化。

水稻；尖孢鐮刀菌；粗毒素；相對(duì)電導(dǎo)率

尖孢鐮刀菌（Fusarium．oxysporumSchl.）可以成功侵染十幾個(gè)科的植物，是全世界危害嚴(yán)重的病原菌之一［1］。水稻立枯病是水稻苗期常見病害，引起水稻立枯病的病原菌一般為鐮刀菌屬（Fusariumspp.）、立枯絲核菌屬（Rhizoctoniasolani）、根霉菌屬（Rhizopusspp.）等。在不同水稻產(chǎn)區(qū)，水稻立枯病病原菌種類差異較大［2］，但尖孢鐮刀菌在各區(qū)域立枯病樣中均分離得到［3］。尖孢鐮刀菌產(chǎn)生的毒素是重要的致病因子，毒素可以對(duì)質(zhì)膜、線粒體嵴等造成傷害［4］。本試驗(yàn)研究了尖孢鐮刀菌粗毒素對(duì)水稻種子萌發(fā)及幼苗根系生長(zhǎng)的影響，為探索毒素對(duì)作物的毒害影響和毒素的合理利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及儀器

供試病原真菌尖孢鐮刀菌（F．oxysporum）為2016年分離于水稻立枯病田間病株，并純化保存。供試水稻品種為秋光，由遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院水稻研究所提供。DDS-304型電導(dǎo)率儀，由上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)。試驗(yàn)于2016年在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所進(jìn)行。

1.2 粗毒素制備

供試菌株于PDA上26℃培養(yǎng)7 d。取直徑為10mm菌碟5塊，于150ml PS培養(yǎng)液中100 r／min震蕩培養(yǎng)5 d。雙層紗布過濾，3 000 r／min離心15 min，取上清液過濾后滅菌。滅菌的上清液作為尖孢鐮刀菌粗毒素原液備用。將毒素原液依次梯度稀釋為 10－1、10－2、10－3備用。

1.3 毒素對(duì)水稻種子的處理

取10粒飽滿種子，表面消毒后，分別浸入15 ml濃度為 100、10－1、10－2、10－3毒素溶液和不含毒素的蒸餾水培養(yǎng)皿中，每個(gè)處理重復(fù)3次，25℃培養(yǎng)5 d后取出。測(cè)定種子萌發(fā)率、胚根和胚芽的長(zhǎng)度，與無(wú)菌水處理相比較，計(jì)算出種子萌發(fā)抑制率和對(duì)胚根、胚芽的生長(zhǎng)抑制率。

萌發(fā)抑制率（%）＝［（對(duì)照萌發(fā)率－毒素處理萌發(fā)率）／對(duì)照萌發(fā)率］×100

胚根（胚芽）生長(zhǎng)抑制率（%）＝［（對(duì)照平均長(zhǎng)度－處理平均長(zhǎng)度）／對(duì)照平均長(zhǎng)度］×100

1.4 毒素對(duì)水稻根系的處理

供試稻粒表面消毒后種入滅菌后的育秧土中。水稻長(zhǎng)至兩葉一心時(shí)，將稻苗從土中取出，注意盡量減少損傷，用清水沖洗掉水稻根表土，稍晾，分別浸入60 m l毒素濃度為10%、20%、50%、100%的溶液和不含毒素的蒸餾水燒杯中處理，分別于24 h、48 h、72 h、96 h和 108 h取出待測(cè)材料，用蒸餾水反復(fù)沖洗后，吸水紙吸干根表水分。從根節(jié)處選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼根剪成約1 cm小段，每份樣品保持0.25 g，3次重復(fù)，放入含有35 ml蒸餾水試管中30℃水浴2.5 h，測(cè)定組織浸出液電導(dǎo)率。然后將各處理材料煮沸15 min，冷卻至30℃后測(cè)煮沸液的電導(dǎo)率。計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率［5］。

相對(duì)電導(dǎo)率（%）＝浸出液電導(dǎo)率／煮沸液電導(dǎo)率×100

2 結(jié)果與分析

2.1 毒素對(duì)水稻種子萌發(fā)的抑制作用

從表1可以看出不同的毒素濃度對(duì)水稻種子萌發(fā)抑制、胚根和胚芽的生長(zhǎng)抑制存在差別。抑制程度隨毒素濃度的增高而呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。當(dāng)毒素濃度小于10－2時(shí)，毒素對(duì)水稻胚芽生長(zhǎng)的抑制高于對(duì)胚根生長(zhǎng)、種子萌發(fā)率的抑制程度。當(dāng)毒素濃度達(dá)到10－1，毒素對(duì)水稻胚根生長(zhǎng)的抑制較高，對(duì)胚芽生長(zhǎng)的抑制程度和對(duì)種子萌發(fā)的抑制程度差異不顯著。當(dāng)毒素濃度為100時(shí)，三者之間相差不大。由此說明，胚芽對(duì)毒素相對(duì)敏感，能感受到低濃度毒素的毒害作用；而胚根對(duì)毒素的抵抗能力較強(qiáng)，當(dāng)毒素濃度達(dá)到一定程度后才會(huì)對(duì)胚根生長(zhǎng)顯現(xiàn)出明顯的抑制作用；對(duì)種子萌發(fā)率的抑制程度介于二者之間。

2.2 毒素對(duì)水稻根系生長(zhǎng)的影響

從圖1可以看出，水稻根系的相對(duì)電導(dǎo)率在蒸餾水處理中隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)基本保持不變。在毒素濃度為10%、20%、50%、100%4個(gè)梯度處理下，相對(duì)電導(dǎo)率與培養(yǎng)時(shí)間呈正相關(guān)；且4個(gè)濃度處理后相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)一致。相對(duì)電導(dǎo)率達(dá)到一定程度后，培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，相對(duì)電導(dǎo)率變化緩慢。50%毒素濃度和100%毒素濃度在處理48 h后相對(duì)電導(dǎo)率基本相同，由此看出毒素濃度高于50%后，48 h處理后相對(duì)電導(dǎo)率不再增加。

表1 不同濃度毒素對(duì)種子萌發(fā)、胚根和胚芽的生長(zhǎng)抑制率

圖1 水稻根系在不同毒素濃度下相對(duì)電導(dǎo)率的變化

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，毒素可以抑制種子萌發(fā)，胚根、胚芽的生長(zhǎng)。不同的毒素濃度對(duì)水稻種子萌發(fā)抑制、胚根和胚芽的生長(zhǎng)抑制存在差別。抑制程度隨毒素濃度的增高而呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。低濃度時(shí)，對(duì)胚芽生長(zhǎng)的抑制作用表現(xiàn)明顯；當(dāng)毒素濃度達(dá)到一定程度后，胚根生長(zhǎng)會(huì)表現(xiàn)出明顯的抑制作用。毒素還可以影響水稻根系生長(zhǎng)。在一定毒素濃度范圍內(nèi)，隨毒素濃度的增高，水稻根系細(xì)胞相對(duì)電導(dǎo)率遞增，細(xì)胞膜透性增大，毒素對(duì)細(xì)胞膜的傷害越嚴(yán)重；當(dāng)毒素濃度高于50%、培養(yǎng)時(shí)間超過48 h后，相對(duì)電導(dǎo)率不再增加，可能是毒素濃度過大，傷害已經(jīng)超過細(xì)胞膜自身閾值。

細(xì)胞質(zhì)膜維護(hù)細(xì)胞內(nèi)微環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，具有較高的電阻值［6，7］。植物病原真菌毒素對(duì)寄主的破壞首先體現(xiàn)在影響細(xì)胞質(zhì)膜系統(tǒng)，導(dǎo)致電解質(zhì)的滲漏增加。臺(tái)蓮梅等報(bào)導(dǎo)，隨著毒素處理時(shí)間的延長(zhǎng)，可以觀察到線粒體膜、核膜、液泡膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)模糊不連續(xù)，直至整個(gè)細(xì)胞解體。尖孢鐮刀菌毒素可以抑制水稻種子的萌發(fā)、胚根和胚芽的生長(zhǎng)。水稻幼苗根系受到毒素破壞后，導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增加，繼而影響水稻的正常生長(zhǎng)。水稻根尖細(xì)胞逐漸死亡，造成水稻葉片黃化萎蔫，形成水稻立枯病的典型癥狀。

合理利用毒素可以為選育抗病品種做出重大貢獻(xiàn)。李明山等在番茄種子發(fā)芽期用早疫病菌毒素選育番茄抗病品種［8］。柴守璽等用赤霉菌粗毒素篩選小麥愈傷組織的抗病突變體［9］。劉新瓊等用粗毒素鑒定小麥品種是否抗小麥赤霉?。?0］。史曉榕等利用毒素篩選玉米抗苗枯病品種［11］。但水稻立枯病在不同的水稻產(chǎn)區(qū)，病原菌種類及優(yōu)勢(shì)種群均表現(xiàn)出較大差異。因此，如果用一種病原菌毒素篩選出的水稻抗病品種，在實(shí)際生產(chǎn)中是否可以能抗多種病原菌的侵染還需進(jìn)一步試驗(yàn)分析；而多種病菌毒素聯(lián)合篩選出的抗病品種，是否可以具有良好的抗病性需深入研究檢驗(yàn)。

［1］Correll JC.The relationship between formae speciales，races，and vegetative compatibility groups in Fusarium oxysporum［J］.Phytopathology，1991（81）：1061～1064.

［2］王建明，李蕊倩，暢飲東，等.尖孢鐮刀菌及芬芳鐮刀菌多樣性的 ISSR分析［J］.植物病理學(xué)報(bào)，2011，41（4）：337～344.

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S435.11

B

1002－1728（2017）04－0083－03

10.3969／j.issn.1002－1728.2017.04.021

2017－06－20

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0300703）；遼寧省自然科學(xué)基金（2015020807）

徐晗（1989－）女，研實(shí)員，主要從事水稻有害生物控制技術(shù)研究。

董海（1974－），研究員，從事水稻病害研究。E-mail：lnsydh＠163.com