全 文 ：两株镰孢菌的鉴定及其粗毒素对甜瓜幼苗
的化感作用*
赵摇 娟1 摇 薛泉宏2**摇 杜军志3 摇 陈姣姣2
( 1西北农林科技大学生命科学学院, 陕西杨凌 712100; 2西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨凌 712100; 3西北农林科技
大学园艺学院, 陕西杨凌 712100)
摘摇 要摇 从甜瓜枯萎病发病植株及其根际病土中分离到 8 株真菌,以甜瓜品种“西甜 1 号冶为
材料,采用回接试验和种子萌发试验确定真菌分离物对甜瓜的致病性和生长抑制作用;通过
测定盆栽幼苗根系诱导酶活性、抗性物质含量及细胞膜相对透性,研究两株有害真菌粗毒素
对甜瓜幼苗的化感作用;根据形态学特征及 ITS 序列分析对两株有害真菌进行初步鉴定. 结
果表明: 两株有害真菌 TF和 HF粗毒素对甜瓜种子萌发以及胚轴、胚根生长具有抑制作用,
可导致甜瓜幼苗根系丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量及细胞膜相对透性增加,其中 TF
粗毒素原液处理下甜瓜幼苗根系 MDA 含量和细胞膜相对透性较对照分别增加 108. 6%和
40. 6% .两株有害真菌粗毒素可提高甜瓜幼苗根系保护性诱导酶活性,其中,TF 粗毒素 10 倍
稀释液处理下根系苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)活性较对照分别增加 25. 6%
和 23. 2% ;HF粗毒素原液处理下根系 PAL活性较对照提高 30. 0% .两株有害真菌 TF 和 HF
初步鉴定为木贼镰孢菌(Fusarium equiseti)和层出镰孢菌(F. proliferatum) . 两株镰孢菌虽然
不能通过回接侵染甜瓜,但能通过分泌毒素影响甜瓜正常生长和生理生化代谢,同时提高甜
瓜根系保护性诱导酶活性,具有有害和有益双重作用,其化感危害是引起甜瓜连作障碍的主
要原因之一.
关键词摇 镰孢菌摇 粗毒素摇 甜瓜摇 连作障碍摇 化感作用
*国家自然科学基金重点项目(30630054)资助.
**通讯作者. E鄄mail: xuequanhong@ nwsuaf. edu. cn
2012鄄03鄄16 收稿,2012鄄10鄄15 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)01-0142-07摇 中图分类号摇 S432; Q939. 95摇 文献标识码摇 A
Identification of two Fusarium isolates and their crude toxin allelopathic effect on Cucumis
melo seedlings. ZHAO Juan1, XUE Quan鄄hong2, DU Jun鄄zhi3, CHEN Jiao鄄jiao2 ( 1College of Life
Sciences, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China; 2College of Natural Re鄄
sources Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China; 3College of
Horticulture, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2013,24(1): 142-148.
Abstract: Eight fungi isolates were obtained from Fusarium鄄infected Cucumis melo (melon) plants
and their rhizosphere soils. Taking melon cultivar ‘Xitian 1爷 as test material, the re鄄inoculation
and seed germination experiments were conducted to investigate the pathogenicity and growth inhibi鄄
tion effect of these fungi isolates on melon. Through the determination of the induced enzyme activi鄄
ties, resistant substance contents, and cell membrane permeability of potted melon roots, the allelo鄄
pathic effect of the crude toxins of two harmful fungi was studied, and according to the morphologi鄄
cal characteristics and Internal Transcribed Spacer ( ITS) sequencing, the two harmful fungi were
identified. The crude toxins of the two harmful fungi TF and HF had strong inhibition effects on the
germination and growth of the melon seeds. The MDA and soluble protein contents and the cell
membrane permeability of the ‘Xitian 1爷 seedlings roots all increased, among which, the MDA
content and cell membrane permeability increased by 108. 6% and 40. 6% , respectively when trea鄄
ted with the stock solution of TF toxin, compared with the control. The crude toxins of the two
harmful fungi improved the induced enzyme activities of the melon roots, with the increment of the
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 1 月摇 第 24 卷摇 第 1 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2013,24(1): 142-148
PAL and POD activities under the treatment of 10鄄fold dilution of TF crude toxin increased by
25郾 6% and 23. 2% , respectively. When treated with the stock solution of HF toxin, the PAL activ鄄
ity significantly increased by 30. 0% . The two harmful fungi TF and HF were primarily identified as
Fusarium equisti and F. proliferatum, respectively. This study showed that the two Fusarium iso鄄
lates could not infect melon via re鄄inoculation, but could negatively affect the melon爷 s normal
growth and normal physiological and biochemical metabolism via toxins excretion, and in the mean鄄
time, improve the root protective enzyme activities, with the effects of both benefit and harmfulness
on melon plants. The allelopathic hazard of the crude toxins of the isolates could be one of the main
causes of continuous cropping obstacle of melon.
Key words: Fusarium; crude toxin; Cucumis melo; continuous cropping obstacle; allelopathic
effect.
摇 摇 连作障碍发生的主要原因是植物根际土壤微生
态失调,有害微生物大量繁殖和累积[1] . 有害微生
物可通过分泌毒素影响或抑制植物健康生长,对植
物产生化感作用[2] . 镰孢菌(Fusarium)是土壤中常
见的优势真菌,可侵染多种植物,引起萎蔫、根腐、茎
腐、花腐及穗腐等症状,影响作物产量和品质,造成
重大的经济损失[3-4] . 镰孢菌分泌的毒素如单端孢
霉烯族化合物[5]、脱氧雪腐镰孢菌烯醇等[6],能够
抑制种子萌发,引起多种植物萎蔫,影响其生长发
育[7-8] .台莲梅等[9]研究表明,引起大豆根腐病的尖
镰孢(F. oxysporum)毒素能够抑制大豆胚根生长,
对大豆幼苗也具有致萎作用. 马国斌等[10]认为,西
瓜枯萎病菌(F. oxysporum f. sp. niveum)对西瓜苗
的致害作用主要是由病原菌产生的镰孢菌酸对根系
质膜的伤害引起的. 甜瓜枯萎病病原菌为尖镰孢菌
甜瓜专化型(F. oxysporum f. sp. melonis),该菌的
致病机制主要是毒素作用[11] . 连作条件下,植物病
害的发生往往是多种病原真菌复合侵染的结果,发
病植株及其根际病土中的其他真菌亦参与并加剧病
害发生[12] .作者从连作温室甜瓜枯萎病发病植株及
其根际病土中分离到多株真菌纯培养物,本文对真
菌分离物中两株能够抑制甜瓜种子萌发的有害真菌
进行初步鉴定,并研究其粗毒素对甜瓜幼苗根系诱
导酶活性、抗性物质含量及细胞膜相对透性的影响,
旨在确定两株有害真菌粗毒素对甜瓜植株的化感作
用,为甜瓜连作障碍及枯萎病发病机制揭示提供科
学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
真菌分离源:甜瓜枯萎病发病植株及其根际病
土于 2009 年 6 月采自陕西省西安市阎良区甜瓜基
地连作温室.
供试甜瓜:“西甜 1 号冶,购自陕西省西安市杨
凌千普农业开发有限公司.
培养基:真菌分离纯化采用 PDA 培养基[13];真
菌毒素制备采用液体 PDA培养基.
真菌粗毒素制备:将 PDA斜面上活化好的真菌
分别接种于装有 100 mL液体 PDA培养基的 250 mL
三角瓶中,28 益120 r·min-1摇床培养 7 d,无菌双
层纱布过滤.滤液经 121 益高温灭菌 20 min,得到真
菌粗毒素溶液,4 益保存.试验时将供试粗毒素溶液
用无菌水依次稀释 0、10、20、50 和 100 倍,无菌水
(CK1)和液体 PDA 培养基无菌滤液 ( CK2 )作为
对照.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 真菌分离、纯化及回接验证 摇 采用组织块
法[14]分离甜瓜枯萎病发病植株中的真菌,采用稀释
平板法[13]分离根际病土中的真菌,并对分离到的真
菌进行纯化.将获得的真菌纯培养物接种于 PDA平
板上,切取培养好的直径为 7 mm 的真菌菌饼,回接
于 4 叶期甜瓜幼苗根茎交接处,观察甜瓜幼苗发病
状况.
1郾 2郾 2 真菌粗毒素化感作用 摇 种子萌发试验:选取
颗粒饱满的甜瓜种子,经 100 g·L-1NaOCl 消毒 2
min,用无菌水冲洗 3 次后均匀摆在加有 20 mL不同
稀释倍数真菌粗毒素溶液的培养皿中. 每处理重复
3 皿,每皿 10 粒种子,以蒸馏水(CK1)和液体 PDA
培养基无菌滤液(CK2)作为对照. 根据经验,于 28
益浸种 24 h后,无菌水冲洗种子 3 次,用吸水纸吸
干种子表面水分. 将种子按不同处理分别放入含 3
mL无菌水浸润灭菌滤纸的培养皿中,28 益培养 72
h后统计种子发芽率,培养 120 h 后测量甜瓜胚轴、
胚根长度,计算增幅. 根据试验结果,选取对甜瓜种
子萌发具有抑制作用的真菌进行后续试验.
真菌粗毒素对甜瓜幼苗的化感作用试验:将甜
3411 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 赵摇 娟等: 两株镰孢菌的鉴定及其粗毒素对甜瓜幼苗的化感作用摇 摇 摇 摇 摇
瓜种子用 100 g·L-1NaOCl 消毒处理后,播入含有
灭菌蛭石的育苗穴盘中. 待甜瓜幼苗长至两叶一心
期,选取生长一致的幼苗从蛭石中取出,尽量减少根
部损伤.清水冲洗甜瓜根系粘附蛭石,用吸水纸吸干
根系表面水分.将甜瓜根系置于 50 mL 真菌粗毒素
0(原液)、10、20、50 和 100 倍稀释液中浸泡 48 h,以
无菌水(CK1)和液体 PDA培养基无菌滤液(CK2)作
为对照.
根系诱导酶活性测定:取出不同处理甜瓜幼苗根
系,洗净并吸干根系表面水分.参照高俊凤[15]的方法
测定多酚氧化酶(PPO)活性,李合生[16]的方法测定
过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性.
根系抗性物质含量测定:可溶性蛋白含量测定
参照高俊凤[15]的方法,丙二醛(MDA)含量测定参
照李合生[16]的方法.
根系细胞膜相对透性测定:取出不同处理甜瓜
幼苗根系,用蒸馏水反复冲洗,吸水纸吸干根表水
分.迅速选取长势一致的甜瓜幼苗根系,按照李合
生[16]的方法测定电导值,计算不同稀释倍数真菌粗
毒素溶液中甜瓜幼苗根系细胞膜的相对透性:
细胞膜相对透性=L1 / L1伊100%
式中:L1为叶片杀死前外渗液电导值;L2为叶片杀死
后外渗液电导值.
1郾 2郾 3 数据处理摇 用 DPS 7. 05 软件进行方差分析,
用 LSD法进行差异显著性检验(琢 = 0. 05). 不同处
理各指标增幅按以下公式计算:
驻CK=
处理测值-CK1 测值
CK1 测值
伊100%
1郾 2郾 4 真菌鉴定 摇 形态鉴定:将两株有害真菌接种
于 PDA平板上,于 25 益恒温培养箱培养 72 h,观察
真菌菌落形态特征以及是否产生可溶性色素. 采用
插片法[13]于 40 倍显微镜下观察真菌菌丝及孢子特
征,分生孢子大小测定时,孢子测量数目为 100.
ITS序列分析:采用 CTAB 法提取真菌基因组
DNA,参照 Pryce等[17]的方法对 rDNA鄄ITS序列进行
PCR扩增.扩增引物采用通用引物 ITS1 和 ITS4,分
别为 5 爷鄄TCCGTAGGTGAACCTGCGG鄄3 爷 和 5 爷鄄TC鄄
CTCCGCTTATTGATATGC鄄3爷.扩增产物胶纯化后送
南京金斯瑞生物科技有限公司进行测序. 采用 NC鄄
BI鄄Blast进行相关序列搜索,采用 Clustal X2郾 0 进行
序列同源性分析,采用 Mega 3. 0 软件中 Neighbor鄄
Joining 法构建系统进化树,并将所获得序列提交
Genbank数据库.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 甜瓜病株及病土中两株优势真菌粗毒素的化
感作用
从陕西省西安市阎良区甜瓜基地连作温室甜瓜
枯萎病发病植株上获得 6 株真菌分离物,从发病植
株根际病土中获得 2 株真菌分离物. 将获得的真菌
纯培养物菌饼回接到甜瓜幼苗后,供试 8 株真菌对
甜瓜幼苗均无明显致病性. 但其中 2 株真菌 TF 和
HF粗毒素溶液对甜瓜种子萌发及幼苗生长具有抑
制作用,同时能提高甜瓜根系保护性诱导酶活性.
2郾 1郾 1 真菌毒素对甜瓜种子萌发的影响摇 从表1可
表 1摇 两株真菌毒素对甜瓜种子萌发的抑制作用
Table 1摇 Inhibitory effects of two fungal toxins on germination of melon seeds
处理
Treatment
菌株
Isolate
稀释倍数
Dilution
发芽率
Germination rate
测值
Value (% )
增幅
驻CK (% )
胚轴
Hypocotyl
长度
Length (mm)
增幅
驻CK (% )
胚根
Radicle
长度
Length (mm)
增幅
驻CK (% )
CK1 71. 4依2. 6ab - 41. 3依6. 9ab - 65. 0依7. 1a -
CK2 72. 6依3. 5a - 42. 0依4. 8a - 63. 7依4. 2ab -摇
TF 0 53. 3依4. 2d -25. 3 32. 4依4. 1b -21. 6 47. 6依4. 9d -26. 7
10 63. 3依6. 8bc -11. 3 34. 3依5. 2ab -16. 9 50. 2依7. 3cd -22. 9
20 60. 0依4. 6cd -16. 0 33. 6依6. 2ab -18. 7 53. 2依7. 8bcd -18. 2
50 66. 7依4. 2abc -6. 7 39. 7依4. 5ab -3. 7 61. 3依6. 7ab -5. 7
100 66. 7依5. 7abc -6. 7 40. 6依5. 3ab -1. 5 60. 0依5. 4abc -7. 7
CK1 71. 4依2. 6b - 41. 3依6. 9a - 65. 0依7. 1a -
CK2 72. 6依3. 5b - 42. 0依4. 8a - 63. 7依4. 2a -
HF 0 60. 0依4. 6c -16. 0 28. 1依7. 0b -31. 9 39. 4依5. 2c -39. 4
10 68. 6依5. 0b -4. 0 33. 2依7. 5ab -19. 6 47. 9依6. 3bc -26. 3
20 66. 7依5. 6bc -6. 7 40. 8依5. 0a -1. 1 63. 1依7. 6a -3. 0
50 73. 3依3. 3b 2. 7 38. 9依5. 3a -5. 6 59. 2依4. 4a -8. 9
100 86. 7依5. 9a 21. 3 40. 1依4. 4a -2. 8 56. 9依4. 4ab -12. 5
不同小写字母表示处理间差异显著(P<0. 05) Different small letters indicated significant difference among different treatments at 0. 05 level.下同 The
same below.
441 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
以看出,真菌 TF粗毒素原液处理下,甜瓜种子发芽
率和胚轴、胚根长度分别较对照降低 25郾 3% 、
21郾 6%和 26. 7% .真菌 HF粗毒素原液处理下,甜瓜
种子发芽率较对照降低 16. 0% ,胚轴、胚根长度分
别降低 31. 9% 、39. 4% ;100 倍稀释液处理下,种子
发芽率较对照增加 21. 3% .
2郾 1郾 2 真菌毒素对甜瓜幼苗根系保护性诱导酶活性
的影响摇 从表 2 可以看出,真菌 TF粗毒素溶液在不
同稀释倍数下,对甜瓜幼苗根系保护性诱导酶活性
均具有一定的提高作用.真菌 TF 粗毒素 50 倍稀释
液处理甜瓜幼苗 48 h后,根系 PPO活性较对照增加
16郾 0% ;PAL 和 POD 活性在 10 倍稀释液处理下分
别较对照增加 25. 6%和 23. 2% .真菌 HF 粗毒素不
同倍数稀释液对甜瓜根系 PAL 活性也表现出一定
的诱导增强效应(1. 6% ~ 30. 0% );经原液处理 48
h后,根系 PAL 活性较对照显著增加 30郾 0% ,PPO
和 POD活性较对照分别降低 6. 9%和 10郾 3% .
2郾 1郾 3 真菌毒素对甜瓜幼苗根系抗性物质含量及细
胞膜相对透性的影响摇 从表 3 可以看出,真菌 TF和
HF粗毒素溶液处理后,甜瓜幼苗根系可溶性蛋白及
丙二醛(MDA)含量较对照均有所增加. 真菌 TF 和
HF粗毒素 20 倍稀释液处理下,甜瓜根系可溶性蛋
白含量较对照分别增加 20. 1%和 13. 4% .真菌 TF、
HF粗毒素原液处理下,甜瓜根系 MDA 含量分别较
对照增加 108郾 6%和 85. 4% ,细胞膜相对透性增加
4 0郾 6%和22. 8% .随着粗毒素溶液稀释倍数增加,
MDA含量及细胞膜相对透性增幅呈下降趋势.
2郾 2摇 真菌鉴定
2郾 2郾 1 形态学特征 摇 从图 1 可以看出,真菌 TF 在
PDA 培养基上气生菌丝初期为白色,生长后期呈现
浅橘黄色;基内菌丝由浅黄色渐变至浅黄褐色,产浅
驼色色素.菌落凸起,菌丝稠密、绒状,生长快.菌丝
分枝,分生孢子镰刀形或纺锤形,3 ~ 5 个隔,大小为
28. 0 ~ 42. 4 滋m 伊 2. 4 ~ 4. 0 滋m,平均 35. 6 滋m 伊
3郾 8 滋m,小型分生孢子未见.真菌 TF 形态学特征与
木贼镰孢菌(F. equiseti)相符[12,18] .
真菌 HF在 PDA培养基上初期呈白色、中间微
紫色,后期呈紫色,外围一圈菌丝生长疏密,产浅紫
色色素.菌落凸起,菌丝较致密.菌丝分枝,大型分生
孢子纺锤形或镰刀形,3 ~ 5个隔,大小为21 . 0 ~
图 1摇 真菌 TF和 HF的菌落、菌丝和孢子特征
Fig. 1摇 Colony, mycelia and spore features of fungi TF and HF.
表 2摇 真菌毒素处理下甜瓜根系诱导酶活性
Table 2摇 Enzyme activities of melon roots under fungal toxin treatments
处理 Treatment
菌株
Isolate
稀释倍数
Dilution
多酚氧化酶 PPO
测值
Value
(U·g-1·min-1)
增幅
驻CK
(% )
苯丙氨酸解氨酶 PAL
测值
Value
(U·g-1·min-1)
增幅
驻CK
(% )
过氧化物酶 POD
测值
Value
(U·g-1·min-1)
增幅
驻CK
(% )
CK1 201. 9依8. 9b - 1173. 9依96. 6c - 5662. 5依308. 0d -
CK2 197. 4依10. 2b - 1180. 7依122. 3c - 5672. 0依204. 5cd -
TF 0 208. 3依2. 8ab 3. 2 1303. 0依102. 0abc 11. 0 6359. 1依337. 2b 12. 3
10 217. 6依16. 0ab 7. 8 1474. 8依227. 4a 25. 6 6977. 7依492. 5a 23. 2
20 217. 2依24. 4ab 7. 6 1450. 7依215. 7ab 23. 6 6262. 2依127. 3b 10. 6
50 234. 2依11. 9a 16. 0 1199. 5依72. 3bc 2. 2 6153. 6依142. 8bc 8. 7
100 217. 8依30. 8ab 7. 9 1193. 1依135. 4bc 1. 6 6153. 6依82. 3bc 8. 7
CK1 201. 9依8. 9ab - 1173. 9依96. 6b - 5662. 5依308. 0ab -
CK2 197. 4依10. 2ab - 1180. 7依122. 3b - 5672. 0依204. 5ab -
HF 0 188. 0依20. 9b -6. 9 1525. 6依268. 6a 30. 0 5082. 3依398. 0c -10. 3
10 189. 8依8. 0ab -6. 0 1192. 8依54. 9b 1. 6 5958. 2依282. 0a 5. 2
20 213. 0依18. 5a 5. 5 1377. 3依156. 8ab 17. 3 5712. 2依294. 7ab 0. 9
50 181. 5依6. 4b -10. 1 1271. 0依94. 2ab 8. 3 5252. 6依480. 3bc -7. 2
100 194. 4依13. 9ab -3. 7 1304. 0依200. 0ab 11. 1 3783. 8依0. 0d -33. 2
5411 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 赵摇 娟等: 两株镰孢菌的鉴定及其粗毒素对甜瓜幼苗的化感作用摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 真菌毒素处理下甜瓜根系抗性物质含量及细胞膜相对透性
Table 3摇 Resistant substance contents and cell membrane permeability of melon roots under fungal toxin treatments
处理
Treatment
菌株
Isolate
稀释倍数
Dilution
可溶性蛋白
Soluble protein
含量
Content (% )
增幅
驻CK (% )
丙二醛
MDA
含量
Content (% )
增幅
驻CK (% )
细胞膜相对透性
Cell membrane permeability
测值
Value (% )
增幅
驻CK (% )
CK1 13. 1依1. 4ab - 3. 2依0. 2b - 35. 2依3. 1c -
CK2 13. 0依0. 8ab - 3. 4依0. 7b - 36. 7依2. 9c -
TF 0 13. 3依1. 6ab 1. 9 6. 6依2. 2a 108. 6 49. 5依1. 7a 40. 6
10 14. 4依2. 7ab 10. 0 4. 7依0. 8b 48. 0 43. 2依1. 1b 22. 7
20 15. 7依0. 9a 20. 1 4. 5依0. 2b 40. 0 38. 7依2. 0c 9. 9
50 12. 5依1. 0b -4. 4 4. 3依0. 4b 35. 9 30. 5依2. 6d -13. 4
100 12. 6依2. 2b -4. 0 4. 3依0. 6b 35. 6 26. 6依2. 1d -24. 6
CK1 13. 1依1. 4a - 3. 2依0. 2d - 35. 2依3. 1b -
CK2 13. 0依0. 8a - 3. 4依0. 7cd - 36. 7依2. 9b -
HF 0 14. 6依2. 0a 12. 0 5. 9依0. 6a 85. 4 43. 3依0. 3a 22. 8
10 13. 1依0. 8a 0. 0 5. 0依1. 2ab 58. 6 38. 0依3. 5b 7. 8
20 14. 8依2. 5a 13. 4 4. 8依0. 5ab 50. 9 37. 3依2. 9b 5. 9
50 14. 2依0. 7a 8. 4 4. 7依0. 4b 47. 8 35. 4依2. 1b 0. 4
100 13. 8依0. 8a 5. 6 4. 4依0. 2bc 37. 5 34. 5依0. 9b -2. 2
图 2摇 基于 ITS序列的真菌 TF和 HF系统进化树
Fig. 2摇 Phylogenetic dendrogram of fungi TF and HF based on
ITS sequences.
42. 8 滋m 伊 2. 4 ~ 4. 5 滋m,平均 34. 5 滋m 伊 3. 2 滋m;
小型分生孢子长卵形,大小为 6. 0 ~ 12. 9 滋m 伊
2. 8 ~ 4. 2 滋m,平均 9. 2 滋m 伊 3. 4 滋m. 真菌 HF 形
态学特征与层出镰孢菌(F. proliferatum)相符[3] .
2郾 2郾 2 ITS序列分析 摇 将 Genbank 中与待测菌株同
源性较高菌株的 ITS序列与本试验菌株的 ITS 序列
进行同源性比对,将序列匹配排列后构建系统进化
树.从图 2 可以看出,TF 与位于同一分支上的木贼
镰孢菌相似性为 99. 8% ,与弯角镰孢菌(F. campto鄄
ceras)相似性为 99. 8% ;HF与位于同一分支上的层
出镰孢菌相似性为 99. 8% . 根据形态学特征和 ITS
序列分析,将 2 株真菌 TF和 HF分别鉴定为木贼镰
孢菌和层出镰孢菌, Genbank 收录号分别为
JQ066796 和 JQ066797.
3摇 讨摇 摇 论
根际有害微生物是指微效病原菌范围内,靠其
代谢作用影响植物的一类根际微生物[19] .这类微生
物能够释放挥发性的氰化物抑制植物生长[20],还可
以产生非挥发性的毒素对寄主植物或附近植物产生
毒害[21] .近年来,在植物化感方面取得了许多重要
研究成果,但有关微生物化感作用的报道较
少[22-23] .微生物产生的毒素作为化感物质能够影响
植物生长发育、代谢过程及能量改变[24] . 有研究表
明,植物的幼嫩组织对毒素的胁迫更为敏感,如萌发
期植物的胚根、胚芽[25] . 用甘蓝种传尖镰孢菌 Fu鄄
sarium CG 和 Fusarium HM粗毒素处理甘蓝种子,种
子发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数与对照相比
均有所降低[26] . 本研究发现,分离自甜瓜病株及其
根际病土的两株镰孢菌产生的粗毒素对甜瓜种子萌
发及其胚轴、胚根生长具有明显的抑制效果,且毒素
浓度越大,抑制作用越强.镰孢菌 HF 粗毒素溶液在
高浓度下抑制甜瓜种子萌发,低浓度下对种子萌发
表现出促进作用,其中,100 倍稀释液处理萌发率显
641 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
著增加 21. 3% ,这与该菌代谢过程中产生的植物激
素有关.研究表明,微生物能够产生吲哚乙酸等植物
激素,该激素具有高浓度抑制植物生长、低浓度促进
生长的效果[19] .
真菌毒素主要通过破坏植物细胞质膜系统,造
成细胞内电解质渗漏,细胞膜透性增加[27] . 丙二醛
(MDA)是膜脂过氧化产物,MDA 含量与细胞质膜
透性变化可反映细胞膜脂过氧化作用强弱及质膜受
破坏程度[28] .在本研究中,两株镰孢菌粗毒素处理
下,甜瓜幼苗根系 MDA 含量明显增加,说明在真菌
粗毒素胁迫下,根系细胞内积累的自由基引发膜脂
过氧化,造成细胞膜系统损伤.高浓度粗毒素溶液处
理下,根系细胞膜透性增加,说明已造成细胞内含物
流失.供试真菌代谢产生的粗毒素对甜瓜幼苗根系
细胞结构及正常生理生化代谢具有明显的危害.
真菌毒素能干扰寄主植物生长代谢,是重要的
致病因子;同时又具有诱导寄主产生抗病性的作用,
在适当的浓度下可作为激活植物防卫抗病机制的诱
导剂[29] .参与植物体内多种生理代谢过程的多酚氧
化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶
(PAL)等系列保护酶,与植物的防卫反应及抗病性
密切相关,是衡量植物体内防卫反应的重要指标.叶
漪等[30]研究表明,低浓度粗毒素处理水稻能够诱导
PPO活性,从而提高植物对病原菌的抗病性,减少病
原菌侵染的损害.本研究中,木贼镰孢菌 TF 粗毒素
溶液处理甜瓜幼苗后,根系 PPO、PAL 及 POD 活性
均有所提高,层出镰孢菌对 PAL 活性提高效果明
显.真菌粗毒素通过提高植株根系与抗病性相关酶
的活性,增强其抵御病原菌侵染的能力.试验中各种
酶活性增幅不一致,可能由不同稀释倍数粗毒素所
诱导的抗性信号传递在时间顺序和强度上的差异导
致[31] .
枯萎病是连作温室甜瓜栽培常见病害,发病严
重时甜瓜植株成片死亡,目前尚无木贼镰孢菌和层
出镰孢菌导致甜瓜枯萎的报道.本研究中,两株供试
镰孢菌回接甜瓜植株后未引起明显的发病症状,但
其产生的毒素能够抑制甜瓜种子萌发和生长,干扰
幼苗根系细胞生理生化代谢,导致细胞膜透性增加,
细胞膜脂过氧化程度加剧. 毒素在植物病原菌致病
过程中是否具有毒性,主要取决于毒素能否在寄主
植物上复制与病斑相似的症状,或者是否对寄主植
物的生长和代谢有明显的抑制和干扰作用[29] .本研
究表明,两株镰孢菌可通过毒素化感作用危害甜瓜
健康生长,引起或加剧甜瓜连作障碍发生.
本研究得到的启示是:在植物的根系土传病害
中,一些病原真菌即使在回接试验中未表现出直接
病症,但仍可以通过代谢产生的毒素对植物产生化
感危害,影响植株正常生长和生理生化代谢,同时提
高根系保护性诱导酶活性,具有有害和有益双重作
用.植物的连作障碍既有土传病原菌的直接侵染作
用,也有非侵染性有害真菌代谢毒素的化感抑制作
用,化感抑制作用亦是引起甜瓜连作障碍的主要原
因之一.本研究中,两株非侵染镰孢菌粗毒素对甜瓜
植株化感危害作用及根系诱导酶活性提高作用的发
现,可为甜瓜连作障碍复杂机制的揭示提供科学依
据.
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作者简介摇 赵摇 娟,女,1985 年生,博士研究生.主要从事微
生物资源与利用研究. E鄄mail: zhaojuandiligent@ 163. com
责任编辑摇 肖摇 红
841 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷