This study was conducted to identify chemicals in root exudates and their effect on Rhizoctonia solani in potato cropping systems. Root exudates were collected from the fields with 5 years of continuous potato cropping in comparison with rotational cropping of potato and other crops, using inhouse made root boxes at the seedling and squaring stages. Chemicals in the root exudates were identified using the GC-MS method. The results showed that glucide concentration was the highest in the root exudates, followed by organic acids. Compared with the rotational cropping, the continuous cropping significantly decreased the glucide content and increased the content of organic acids in the root exudates. The contents of almitic acid in root exudates under continuous cropping was 0.94% at seedling stage and 1.4% at squaring stage, the dibutyl phthalate was 0.15%, whereas under rotational cropping, those values were decreased to 0.15%, 0.2%, and being negligible, respectively. The root exudates promoted the growth of R. solani, especially under continuous potato cropping. The simulation test showed that the palmitic acid and dibutyl phthalate in root exudates could promote the growth of R. solani.
全 文 :马铃薯根系分泌物成分鉴别及其
对立枯丝核菌的影响∗
张文明1,2 邱慧珍1,2∗∗ 张春红1,2 海 龙1,2
( 1甘肃农业大学资源与环境学院, 兰州 730070; 2甘肃省干旱生境作物学重点实验室, 兰州 730070)
摘 要 采用自制根盒收集了苗期和现蕾期连作 5 年和轮作马铃薯的根系分泌物,并用 GC⁃
MS进行了鉴定.结果表明: 在苗期和现蕾期,马铃薯根系分泌物中糖类物质含量最高,其次为
有机酸类,且有连作马铃薯根系分泌物中糖含量下降、有机酸含量升高的趋势.连作马铃薯苗
期和现蕾期根系分泌物中棕榈酸相对含量分别为 0.94%和 1.4%,邻苯二甲酸二丁酯相对含量
均为 0.15%;轮作马铃薯苗期和现蕾期根系分泌物中棕榈酸相对含量仅为 0.15%和 0.2%,邻
苯二甲酸二丁酯未检出.轮作和连作马铃薯根系分泌物都可促进立枯丝核菌的生长,连作马
铃薯根系分泌物的作用更显著.模拟试验表明: 棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯均可明显促进立
枯丝核菌生长,说明马铃薯根系分泌物对立枯丝核菌的促进作用与分泌物中含有棕榈酸和邻
苯二甲酸二丁酯有关.
关键词 连作; 马铃薯; 根系分泌物; 棕榈酸; 邻苯二甲酸二丁酯; 立枯丝核菌
文章编号 1001-9332(2015)03-0859-08 中图分类号 S181, S532 文献标识码 A
Identification of chemicals in root exudates of potato and their effects on Rhizoctonia solani.
ZHANG Wen⁃ming1,2, QIU Hui⁃zhen1,2, ZHANG Chun⁃hong1,2, HAI Long1,2 ( 1 College of Re⁃
sources and Environmental Sciences, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 2Gan⁃
su Province Key Laboratory of Arid Land Crop Science, Lanzhou 730070, China) . ⁃Chin. J. Appl.
Ecol., 2015, 26(3): 859-866.
Abstract: This study was conducted to identify chemicals in root exudates and their effect on Rhi⁃
zoctonia solani in potato cropping systems. Root exudates were collected from the fields with 5 years
of continuous potato cropping in comparison with rotational cropping of potato and other crops, using
in⁃house made root boxes at the seedling and squaring stages. Chemicals in the root exudates were
identified using the GC⁃MS method. The results showed that glucide concentration was the highest in
the root exudates, followed by organic acids. Compared with the rotational cropping, the continuous
cropping significantly decreased the glucide content and increased the content of organic acids in the
root exudates. The contents of almitic acid in root exudates under continuous cropping was 0.94% at
seedling stage and 1.4% at squaring stage, the dibutyl phthalate was 0.15%, whereas under rota⁃
tional cropping, those values were decreased to 0.15%, 0.2%, and being negligible, respectively.
The root exudates promoted the growth of R. solani, especially under continuous potato cropping.
The simulation test showed that the palmitic acid and dibutyl phthalate in root exudates could pro⁃
mote the growth of R. solani.
Key words: continuous cropping; potato; root exudates; palmitic acid; dibutyl phthalate; Rhizoc⁃
tonia solani.
∗公益性行业(农业)科研专项(201103004)、国家自然科学基金项
目(31360500)、甘肃省青年科学基金项目(145RJYA283)、甘肃省科
技支 撑 计 划 项 目 ( 1011NKCA070 )、 甘 肃 省 科 技 重 大 专 项
(1102NKDA025)和国家科技支撑计划项目(2012BAD06B03)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: hzqiu@ gsau.edu.cn
2014⁃06⁃10收稿,2014⁃12⁃22接受.
马铃薯(Solanum tuberosum)是世界公认的全价 食品,是位居小麦、玉米和水稻之后的世界第四大粮
食作物[1] .甘肃省是我国重要的马铃薯种薯和商品
薯基地以及淀粉加工基地[2-3],马铃薯种植面积稳
定在 6.4×105 hm2以上,连续 10年居全国第二,总产
量居全国第一.马铃薯是茄科作物,对连作反应敏
应 用 生 态 学 报 2015年 3月 第 26卷 第 3期
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2015, 26(3): 859-866
感,因此生产中应避免重茬和迎茬种植[4] .然而,随
着马铃薯规模化、专业化生产,连作现象日益普遍,
连作障碍问题逐渐凸显,导致产量和品质大幅度下
降,严重阻碍了马铃薯产业的高效和可持续发展.
连作障碍的原因复杂多样,是植物⁃土壤系统内
多种因素综合作用的结果.连作障碍的发生不仅与
土壤生物学和土壤理化性状劣变有关,也与根系分
泌物和残茬分解物等引起的自毒作用有关[5] .同时,
根系分泌物还直接或间接地影响土壤微生物包括病
原微生物[6],根系分泌的自毒物质及其与病原菌间
的相互作用在芦笋[7-8]、黄瓜[9]、番茄[10]等作物上
得到证实.
目前,对马铃薯连作障碍机理的研究多集中于
土壤养分[11]、土壤酶[12]、土壤微生物[13-14]和病原微
生物[15-16]的变化方面,而关于连作马铃薯根系分泌
物的成分变化,以及根系分泌物与病原微生物的相
互作用关系尚未见报道.
立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)是马铃薯立枯
病(又称黑痣病)的病原微生物,发病严重地块的发
病率在 90%以上[15],严重影响马铃薯的产量和品
质.为此,本研究利用自制根盒,收集马铃薯根系分
泌物,通过 GC⁃MS 对其进行分析鉴定,研究了根系
分泌物及其潜在自毒物质对立枯丝核菌生长的影
响,以期从根系分泌物和病原微生物的相互关系方
面探讨马铃薯连作障碍的机理.
1 材料与方法
1 1 根系分泌物的制备
根盒试验于 2013年 4月 15日开始在甘肃农业
大学网室中进行.采用聚酯材料自制成 3 室根盒(图
1).从 2005年在甘肃省景泰县条山农场布置的马铃
薯不同连作年限长期定位试验基地,于 2013年分别
采集轮作和连作 5 年的 0 ~ 20 cm 土层土壤,风干,
混匀.根盒中间层分别装轮作和连作 5 年的土壤,两
边装轮作土;施氮量为 0.25 g·kg-1土,N ∶ P 2O5 ∶
K2O= 1 ∶ 0.7 ∶ 1.3,肥料分别为尿素、过磷酸钙和硫
酸钾.马铃薯种植在中间层,每处理重复 8 次.苗期
和现蕾期取下根盒中间的尼龙膜,放入盛有 500 mL
分析纯甲醇的烧杯中洗脱膜,得到根系分泌物的甲
醇溶液,4000 r·min-1离心 5 min,用旋转蒸发仪在
35 ℃下真空减压蒸发到 100 mL,放到 4 ℃冰箱中
备用.
1 2 根系分泌物的衍生化
取 5 mL 制备好的根系分泌液,用氮吹仪在
35 ℃下吹干,干后的残渣进行硅烷衍生化.硅烷化
过程如下:加入 0. 5 mL Regisil 试剂[99%N,O⁃双
(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺)) +1%三甲基-氯硅
烷)和 1.16 mL嘧啶,在 70 ℃水浴中加热 30 min,冷
却后用 0.22 μm 膜过滤,滤液用来进行 GC⁃MS 分
析.从硅烷化到分析过程必须在 6 h内完成.
1 3 根系分泌物的 GC⁃MS分析
气相色谱和质谱型号分别为 6890N GC system
和 5973 Mass selective, 色谱柱型号为 OV1701
(50 m×0.25 mm I.D.×0.33 μm),载气为氦气,流速
为1 mL·min-1,进样体积为 1 μL,温度梯度为 85 ~
220 ℃并以 5 ℃·min-1上升,无分流进样;扫描范围
为 30~550 amu(M / Z),轰击电压为 70 eV,扫描时间
为 0.2 s全扫描.应用标准图库(NIST98 & WILEY)
通过计算机检索系统进行物质的鉴定.
1 4 马铃薯根系分泌物对立枯丝核菌菌丝生长影
响试验
制备 PDA 培养基,将收集到的现蕾期根系分泌
物用细菌过滤器过滤后,于超净工作台上取 200 μL
涂布在 PDA 培养基平板上,静置 2 min,使根系分泌
图 1 根盒结构和实物图
Fig.1 Framework and real diagram of root box.
NL: 尼龙膜 Nylon membrane.
068 应 用 生 态 学 报 26卷
物渗入培养基中;对照加等量的甲醇.共 3 个处理:
对照(CK)、轮作和连作 5 年,每处理 7 次重复.采用
菌饼接种法,用直径为 0.5 cm的打孔器沿已生长繁
殖好的新鲜供试立枯丝核菌菌落边缘打下菌饼,分
别接种到上述培养基平皿中心,每皿接种 1个菌饼,
于 25 ℃培养箱内培养,分别在培养 48、72 和 96 h
后测定菌落直径,并在 96 h 后刮取菌丝,测其鲜质
量,按照 Williamson 等[17]的方法计算响应指数( re⁃
sponse index,RI).
1 5 棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯对立枯丝核菌菌
丝生长的影响试验
邻苯二甲酸二丁酯(P)和棕榈酸(D)购自上海
化学试剂公司,测定 2 种物质对立枯丝核菌菌丝生
长的影响.分别配制 0.5和 1 mmol·L-1的甲醇溶液,
于超净工作台上取 200 μL涂布在 PDA 平板培养基
上,静置 2 min,使溶液渗入培养基中;对照加等量的
甲醇.共 5个处理,分别记作对照(CK)、P 0.5、P 1、D0.5
和 D1,每处理 7次重复.采用菌饼接种法计算响应指
数(RI).
2 结果与分析
2 1 苗期马铃薯根系分泌物的成分检测
由图 2可以看出,轮作和连作马铃薯苗期根系
图 2 苗期马铃薯根系分泌物总离子质谱图
Fig.2 GC⁃MS total ion mass chromatogram of root exudates of
potato at the seedling stage
A: 轮作 Rotation cropping; B: 连作 Continuous cropping. 下同 The
same below.
分泌物的总离子质谱图比较相似,但峰面积大小不
同.对图 2中的总离子质谱图通过计算机检索系统
鉴定,按照相似度大于 75%、峰面积大于 500000,得
到苗期马铃薯根系分泌物的主要物质(表 1).
由图 2和表 1 可以看出,从轮作马铃薯苗期的
根系分泌物中得到 17 种化合物:糖类 8 种、有机酸
4种、胺类 1种、醇 3种、酯 1 种,其相对含量分别为
85.28%、5.82%、0.76%、3.06%和 5.08%;从连作马铃
薯苗期的根系分泌物中得到 21 种化合物:糖类 7
种、有机酸 7 种、胺类 1 种、醇 3 种、酯 3 种,其相对
含量分别为 80. 18%、 11. 69%、 0. 65%、 2 58% 和
4 9%.有 15 种化合物在轮作和连作马铃薯苗期的
根系分泌物中被鉴定出来,但它们的相对含量有所
不同.在连作马铃薯苗期的根系分泌物中鉴定出棕
榈酸和邻苯二甲酸二丁酯,相对含量分别为 0.94%
和 0.15%;而在轮作根系分泌物中只鉴定出棕榈酸,
相对含量为 0.15%.
2 2 现蕾期马铃薯根系分泌物的鉴定
由图 3 可以看出,轮作和连作马铃薯现蕾期根
系分泌物的总离子质谱图较相似,但峰面积大小不
同.通过计算机检索系统鉴定,按照相似度大于
75%、峰面积大于 500000,得到现蕾期马铃薯根系分
泌的主要物质(表 2).
由图 3 和表 2 可以看出,从轮作马铃薯现蕾期
的根系分泌物中得到26种化合物:糖类9种、有机
图 3 现蕾期马铃薯根系分泌物总离子质谱图
Fig.3 GC⁃MS total ion mass chromatogram of root exudates of
potato at the squaring stage.
1683期 张文明等: 马铃薯根系分泌物成分鉴别及其对立枯丝核菌的影响
表 1 苗期马铃薯根系分泌物的 GC⁃MS 分析结果
Table 1 GC⁃MS analysis result of root exudates of potato at the seedling stage
项目
Item
保留时间
Retention
Time
(min)
轮 作
Rotation cropping
化合物
Compounds
相对丰度
Relative
abundance (%)
连 作
Continuous cropping
化合物
Compounds
相对丰度
Relative
abundance (%)
糖类 24.10 ⁃D⁃呋喃果糖苷 ⁃D⁃Fructofuranoside 1.68
Glucide 24.21 D⁃果糖 D⁃Fructose 7.74 D⁃果糖 D⁃Fructose 8.03
24.94 L⁃阿卓糖 L⁃Altrose 3.51 L⁃阿卓糖 L⁃Altrose 3.50
26.11 吡喃葡萄糖 Glucopyranose 15.40 吡喃葡萄糖 Glucopyranose 14.89
27.85 D⁃吡喃葡萄糖 D⁃Glucopyranose 16.48 D⁃吡喃葡萄糖 D⁃Glucopyranose 17.86
29.16 D⁃呋喃核糖 D⁃Ribofuranose 0.86
45.94 甲基⁃β⁃D⁃吡喃葡萄糖苷Methyl β⁃D⁃glucapyranoside 1.62
46.81 ⁃D⁃吡喃葡萄糖苷 ⁃D⁃Glucopyranoside 37.33 ⁃D⁃吡喃葡萄糖苷 ⁃D⁃Glucopyranoside 34.03
50.50 D⁃松二糖 D⁃Turanose 1.52 D⁃松二糖 D⁃Turanose 1.01
合计 Total 85.28 80.18
酸类 12.48 2⁃羟基丙酸 2⁃ hydroxy Propanoic acid 0.69 2⁃羟基丙酸 2⁃ hydroxy Propanoic acid 0.98
Acids 20.27 苹果酸 Malic acid 0.95
24.36 2⁃酮基⁃D⁃葡萄糖酸 2⁃keto⁃d⁃Gluconic acid 3.36 2⁃酮基⁃D⁃葡萄糖酸 2⁃Keto⁃d⁃Gluconic acid 4.46
26.30 二羟基丙烯酸 2⁃ hydroxy Acrylic acid 1.62 二羟基丙烯酸 2⁃ hydroxy Acrylic acid 3.33
30.18 棕榈酸 Palmitic acid 0.15 棕榈酸 Palmitic acid 0.94
35.15 11⁃顺⁃十八碳烯酸 11⁃cis⁃Octadecenoic acid 0.61
35.51 硬脂酸 Octadecanoic acid 0.42
合计 Total 5.82 11.69
胺类 12.01 N⁃乙基乙酰胺 N⁃ethyl Acetamide 0.76 N⁃乙基乙酰胺 N⁃ethyl Acetamide 0.65
Amine 合计 Total 0.76 0.65
醇类 16.02 甘油 Glycerol 0.54 甘油 Glycerol 0.68
Acohol 26.51 山梨醇 Sorbitol 1.82 山梨醇 Sorbitol 1.36
26.86 半乳糖醇 Galactitol 0.70 半乳糖醇 Galactitol 0.54
合计 Total 3.06 2.58
酯类 31.11 肌醇磷脂 Phosphatidyl inositide 5.08 肌醇磷脂 Phosphatidyl inositide 4.14
Ester 31.99 邻苯二甲酸二丁酯 Dibutyl phthalate 0.15
32.58 亚油酸甲酯 Methyl linoleate 0.61
合计 Total 5.08 4.90
酸 10种、胺类 2 种、醇 3 种、酯和嘧啶各 1 种,其相
对含量分别为 67.32%、17.8%、0.91%、12.0%、1.73%
和 0.24%;从连作马铃薯现蕾期的根系分泌物中得
到 26种化合物:糖类 8 种、有机酸 8 种、胺类 3 种、
醇 4 种、酯 2 种、嘧啶 1 种,其相对含量分别为
65 88%、21.39%、1.26%、9.96%、1.29%和 0.22%.有
22种化合物在轮作和连作马铃薯现蕾期的根系分
泌物中被鉴定出来,但它们的相对含量有所不同.在
连作马铃薯现蕾期的根系分泌物中鉴定出棕榈酸和
邻苯二甲酸二丁酯,相对含量分别为 1. 4% 和
0 15%;而在轮作根系分泌物中只鉴定出棕榈酸,相
对含量为 0.2%.
2 3 棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯的确定
根据总离子谱图通过计算机检索系统进行物质
鉴定主要是根据相似度进行比对,为了准确确定相
关物质的存在,必须通过标准物质来进行反证.
对棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯两种标准物质离
子质谱图分析发现(图 4),30.02 min 所出峰为棕榈
酸,31.80 min所出峰为邻苯二甲酸二丁酯.根系分
图 4 标准物质棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯离子质谱图
Fig.4 GC⁃MS ion mass chromatogram of standard substance of
palmitic acid and dibutyl phthalate.
268 应 用 生 态 学 报 26卷
表 2 现蕾期马铃薯根系分泌物的 GC⁃MS 分析结果
Table 2 GC⁃MS analysis result of root exudates of potato at the squaring stage
项目
Item
保留时间
Retention
time
(min)
轮作 Rotation cropping
化合物
Compounds
相对丰度
Relative
abundance (%)
连作 Continuous cropping
化合物
Compounds
相对丰度
Relative
abundance (%)
糖类 22.09 果胶糖 Arabinose 0.86
Glucide 24.09 ⁃D⁃ 呋喃果糖苷 ⁃D⁃Fructofuranoside 1.23 ⁃D⁃ 呋喃果糖苷 ⁃D⁃Fructofuranoside 0.51
24.22 D⁃果糖 D⁃Fructose 0.15 D⁃果糖 D⁃Fructose 8.77
24.94 L⁃阿卓糖 L⁃Altrose 4.27 L⁃阿卓糖 L⁃Altrose 3.13
26.14 吡喃葡萄糖 Glucopyranose 26.86 吡喃葡萄糖 Glucopyranose 24.69
27.89 D⁃吡喃葡萄糖 D⁃Glucopyranose 27.05 D⁃吡喃葡萄糖 D⁃Glucopyranose 23.49
29.14 D⁃呋喃核糖 D⁃Ribofuranose 0.46 D⁃呋喃核糖 D⁃Ribofuranose 0.97
46.78 ⁃D⁃吡喃葡萄糖苷 ⁃D⁃Glucopyranoside 6.23 ⁃D⁃吡喃葡萄糖苷 ⁃D⁃Glucopyranoside 4.18
50.52 D⁃松二糖 D⁃Turanose 0.21 D⁃松二糖 D⁃Turanose 0.14
合计 Total 67.32 65.88
酸类 12.25 丙烯酸 2⁃Propenoic acid 0.24
Acids 12.85 2⁃羟基丙酸 2⁃ hydroxy Propanoic acid 10.82 2⁃羟基丙酸 2⁃ hydroxy Propanoic acid 3.64
13.43 2⁃羟基丙烯酸 2⁃ hydroxy Acrylic acid 1.71
17.94 丁二酸 Butanedioic acid 0.50
20.26 苹果酸 Malic acid 1.27 苹果酸 Malic acid 7.15
20.64 丁酸 Butanoic acid 0.97
24.02 2⁃哌啶甲酸 Pipecolinic acid 0.12 2⁃哌啶甲酸 Pipecolinic acid 1.63
24.36 2⁃酮基⁃D⁃葡萄糖酸 2⁃keto⁃d⁃Gluconic acid 0.37 2⁃酮基⁃D⁃葡萄糖酸 2⁃keto⁃d⁃Gluconic acid 5.92
25.62 1,11⁃十一烷二酸 Undecanedioic acid 0.36 1,11⁃十一烷二酸 Undecanedioic acid 0.36
26.32 二羟基丙烯酸 2⁃ hydroxy Acrylic acid 1.74 二羟基丙烯酸 2⁃ hydroxy Acrylic acid 0.79
30.14 棕榈酸 Palmitic acid 0.20 棕榈酸 Palmitic acid 1.40
合计 Total 17.80 21.39
胺类 12.68 N⁃乙基乙酰胺 N⁃ethyl Acetamide 0.73 N⁃乙基乙酰胺 0.37
Amine 13.95 N,N⁃二乙基乙酰胺 Acetamide,N,N⁃diethyl⁃ 0.18 N,N⁃二乙基乙酰胺 Acetamide, N,N⁃diethyl⁃ 0.55
14.08 N,N⁃二甲基乙酰基乙酰胺 N,N⁃Dimeth⁃ylacetoacetamide 0.34
合计 Total 0.91 1.26
醇类 16.08 甘油 Glycerol 0.13 甘油 Glycerol 1.73
Acohol 22.68 木糖醇 Xylitol 0.18 木糖醇 Xylitol 0.81
26.54 山梨醇 Sorbitol 11.69 山梨醇 Sorbitol 6.99
26.86 半乳糖醇 Galactitol 0.43
合计 Total 12.00 9.96
酯类 31.11 肌醇磷脂 Phosphatidyl inositide 1.73 肌醇磷脂 Phosphatidyl inositide 1.14
Ester 31.90 邻苯二甲酸二丁酯 Dibutyl phthalate 0.15
合计 Total 1.73 1.29
嘧啶类 12.44 1⁃乙酰基,2⁃甲基吖丁啶 0.24 1⁃乙酰基,2⁃甲基吖丁啶 0.22
Pyrimidines 合计 Total Azetidine,1⁃acetyl⁃2⁃methyl⁃ 0.24 Azetidine,1⁃acetyl⁃2⁃methyl 0.22
泌物中在相同时间所出峰被计算机检索系统鉴定为
棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯,由此可以确定马铃薯
根系分泌物中确实存在棕榈酸和邻苯二甲酸二
丁酯.
2 4 根系分泌物对立枯丝核菌菌丝生长的影响
由表 3 可见,连作马铃薯根系分泌物明显促进
了立枯丝核菌菌丝的生长,其 48、72 和 96 h 的促进
率在 31.4%~39 4%;轮作马铃薯根系分泌物也有促
进立枯丝核菌菌丝生长的趋势,但促进率相对较低,
在 12.9%~24.5%;无论是轮作还是连作,马铃薯根
系分泌物都明显增加了立枯丝核菌菌丝的鲜质量,
但连作 5年马铃薯根系分泌物的菌丝鲜质量增加更
加显著.
2 5 棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯对立枯丝核菌菌
丝生长的影响
由表 4可见,0.5 mmol·L-1棕榈酸和邻苯二甲
酸二丁酯显著促进了立枯丝核菌菌丝的生长,其
48、72 和 96 h 的促进率分别在 50. 0% ~ 56. 7%和
52 9%~58.7%;1 mmol·L-1棕榈酸和邻苯二甲酸
二丁酯也有促进立枯丝核菌菌丝生长的趋势,但促
进率相对较低,分别在0.02% ~ 35.7%和37.6% ~
3683期 张文明等: 马铃薯根系分泌物成分鉴别及其对立枯丝核菌的影响
表 3 马铃薯根系分泌物对立枯丝核菌菌丝生长的影响
Table 3 Effect of root exudates on mycelium growth of Rhizoctonia solani
处理
Treatment
48 h
菌落直径
Colony diameter
(cm)
响应指数
RI
(%)
72 h
菌落直径
Colony diameter
(cm)
响应指数
RI
(%)
96 h
菌落直径
Colony diameter
(cm)
响应指数
RI
(%)
菌丝鲜质量
Mycelium
fresh weight
(g)
CK 1.23b - 1.95b - 2.90b - 0.0084c
轮作 Rotation cropping 1.63ab 24.5 2.60ab 25.0 3.33ab 12.9 0.0833b
连作 Continuous cropping 2.03a 39.4 3.05a 36.1 4.23a 31.4 0.1596a
CK: 对照 Control. 不同字母表示差异显著(P<0.05) Different letters meant significant difference at 0.05 level.下同 The same below.
表 4 棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯对立枯丝核菌菌丝生长的影响
Table 4 Effect of palmitic acid and dibutyl phthalate on mycelium growth of Rhizoctonia solani
处理
Treatment
48 h
菌落直径
Colony diameter
(cm)
响应指数
RI
(%)
72 h
菌落直径
Colony diameter
(cm)
响应指数
RI
(%)
96 h
菌落直径
Colony diameter
(cm)
响应指数
RI
(%)
菌丝鲜质量
Mycelium
fresh mass
(g)
CK 1.23c - 1.95b - 2.90b - 0.0084c
P0.5 2.46a 50.0 4.33a 55.0 6.69a 56.7 0.0363a
P1 1.26c 2.4 2.24b 12.9 4.51b 35.7 0.0170b
D0.5 2.61a 52.9 4.57a 57.3 7.03a 58.7 0.1150a
D1 1.97b 37.6 3.00b 35.0 4.79b 39.5 0.0333b
P0.5: 0.5 mmol·L-1棕榈酸 0.5 mmol·L-1 palmitic acid; P1: 1 mmol·L-1棕榈酸 1 mmol·L-1 palmitic acid; D0.5: 0.5 mmol·L-1邻苯二甲酸二
丁酯 0.5 mmol·L-1 dibutyl phthalate; D1: 1 mmol·L-1邻苯二甲酸二丁酯 1 mmol·L-1 dibutyl phthalate.
39 5%.0.5 和 1 mmol·L-1棕榈酸和邻苯二甲酸二
丁酯都明显增加了立枯丝核菌菌丝的鲜质量,但以
0 5 mmol·L-1下菌丝鲜质量较大,1 mmol·L-1下菌
丝鲜质量明显下降.
3 讨 论
有关文献报道,邻苯二甲酸、苯甲酸的衍生物、
直链醇、烯醇、脂肪簇醛、酮、苯、酚、烃类及其衍生物
等低分子有机化合物是常见报道的根系分泌物,而
且这些物质对很多植物具有化感作用,被认为是化
感物质[18-19] .Larkin[20]研究认为,马铃薯连作后,土
壤中有机酸类物质,特别是直链饱和脂肪酸的积累
是导致马铃薯产量下降的原因之一.在本试验中,从
苗期和现蕾期马铃薯的根系分泌物中鉴定出的物质
主要有:糖类、有机酸、酰胺、脂类、醇类和嘧啶,其中
糖类物质含量最高,其次为有机酸类;且连作根系分
泌物表现为糖类物质含量下降、而有机酸含量升高
的趋势.
从连作马铃薯苗期和现蕾期的根系分泌物中均
鉴定出棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯,而轮作马铃薯
苗期和现蕾期的根系分泌物中只鉴定出棕榈酸,且
含量远远低于连作根系分泌物.棕榈酸和邻苯二甲
酸二丁酯是在人参[21]、茄子[22]、花生[23]、辣椒[24]和
百合[25]上都已经被证实的自毒物质,但棕榈酸和邻
苯二甲酸二丁酯是否是马铃薯的自毒物质,是否会
对马铃薯的生长产生抑制作用,还有待于进一步的
生物检测.同时,自毒物质种类繁多,除了棕榈酸和
邻苯二甲酸二丁酯,别的物质是否也对马铃薯有自
毒作用,还有待于进一步的试验检验.
大量研究发现,根系分泌物中的氨基酸、多糖、
脂类等成分能够为土传病原菌生存提供必要的碳源
和氮源,对病原菌的繁殖或孢子萌发有明显促进作
用,有助于病害的发生及为害程度的加重[10,26] .另
外,少数根系分泌物对土传病原菌繁殖或孢子萌发
有明显的抑制作用[27] .鞠会艳等[28]研究表明,高浓
度的邻苯二甲酸和丙二酸对半裸镰孢菌(Fusarium
semitectum)、粉红粘帚菌(Cliocladium roseum)和尖
镰孢菌(Fusarium oxysporum),尤其是对半裸镰孢菌
的生长有化感抑制作用,而低浓度的邻苯二甲酸和
丙二酸对半裸镰孢菌、粉红粘帚菌和尖镰孢菌的生
长有化感促进作用.还有研究表明,脂肪酸类物质在
一定浓度范围内对黄瓜和番茄的病原菌菌丝生长有
抑制作用[29] .芦笋自毒物质可促进引发枯萎病的镰
刀菌(Fusarium)生长,导致芦笋连作障碍的严重发
生[7-8] .本研究结果表明,连作马铃薯根系分泌物明
显促进了立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)的生长;
0 5 mmol·L-1棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯都可以
明显促进立枯丝核菌的生长,而在 1 mmol·L-1时促
进效果明显下降.由于二者低浓度时对立枯丝核菌
的促进作用好于高浓度,说明棕榈酸和邻苯二甲酸
468 应 用 生 态 学 报 26卷
二丁酯可能作为一种刺激物质刺激了立枯丝核菌的
生长,其机理还有待于进一步研究.
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作者简介 张文明,男,1980 年生,博士研究生.主要从事植
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责任编辑 肖 红
668 应 用 生 态 学 报 26卷