全 文 ：茶藨生柱锈菌侵染后华山松树皮矿质元素的变化
杨发忠 1 ,杨斌 1＊ ,杨德强 2 ,朱海峰1 ,何美军 1
(1.西南林学院 ,云南昆明 650224;2.云南师范大学计算机科学与信息技术学院 ,云南昆明 650092)
摘要　[目的 ]比较华山松健康树皮 、感疱锈病树皮中矿质元素含量的差异 ,为深入了解该病害对华山松的影响机理、探索水肥控制该病
害的新途径提供理论依据。 [方法]采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定华山松感染疱锈病(Cronartiumribicola)后树皮矿
质元素含量的变化。 [结果]从华山松健康树皮中检测出矿质元素 45种 ,从感染疱锈病树皮中检测出矿质元素 46种。这些矿质元素中
植物生长必需矿质元素均为 14种 ,其他矿质元素 31种(感病后为 32种)。华山松感病后矿质元素总量降低了 15.77%,其中 ,植物生长
必需元素降低了 15.54%,其他元素含量降低了 17.07%,其中Ca含量减少最多 ,减幅约达 75%。含量大小顺序也发生了变化 ,健康树皮
中为Na>Ca>B>K>Si>Mg>S>P,而在感病树皮中为 Na>B>K>Ca>Mg>P>Si>S。 [结论]该研究结果为施用矿质元素控制疱
锈病病害奠定了基础。
关键词　华山松;茶藨生柱锈菌;矿质元素;ICP-OES
中图分类号　S763.1　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)15-07939-03
StudyontheVariationoftheMineralElementsintheBarksofPinusarmandiInfectedbyCronartiumribicola
YANGFa-zhongetal　(SouthwestForestryColege, Kunming, Yunnan650224)
Abstract　[ Objective] ComparedthemineralelementcontentdiferencesbetweenhealthybarkandCronartiumribicola-infectedbarkofPinus
armandi, whichprovidedatheoreticalfoundationofunderstandingtheefectmechanismofthisdiseasetoPinusarmandii, andexploringthenew
pathoffertilizercontrolingthisdisease.[Method] ThevariationofthemineralelementsinthebarksofthePinusarmandiinfectedbyCronar-
tiumribicolawasdeterminedbyICP-OES.[Result] Asaresult, the45mineralelementsinthehealthybarksand46mineralelementswerefound
intheinfectedbarksofthePinusarmandii.Andtherewasnottheobviousdiferencebetweenthehealthyandinfectedbarksofthemineralele-
ments.Themineralelementsincluded14essentialmineralelementsforgrowthofplantsand31othermineralelements(32elementsafterbeing
infected).ThetotalcontentsofthemineralelementsinthebarksofthePinusarmandihaddecreasedby15.77%afterbeinginfectedbyCron-
artiumribicola.Thecontentsoftheessentialmineralelementshaddecreasedby15.54%andthecontentsoftheothermineralelementshadde-
creasedby17.07%.ThecontentofCahaddecreasedto75%, theorderofcontentshadchanged, theorderofthecontentsofthemineralele-
mentsinthehealthybarkswasNa>Ca>B>K>Si>Mg>S>P, intheinfectedbarkswasNa>B>K>Ca>Mg>P>Si>S.[ Conclusion]
Theresultswilbehelpfulforcontrolingthisplantdeceasebyusingthemineralelements.
Keywords　 Pinusarmandi;Cronartiumribicola;Mineralelement;ICP-OES
基金项目　云南省 “十五 ”科技攻关项目(2003NG12)。
作者简介　杨发忠(1974-),男 ,云南楚雄人 ,硕士 ,讲师 ,从事化学生
态学方面的研究。 ＊通讯作者 , 博士 , 教授 , E-mail:yang-
bin48053@yahoo.com.cn。
收稿日期　 2010-01-18
　　五针松疱锈病是由茶藨生柱誘菌 (CronartiumribicolaJ.
C.Fisch.)引起的世界林木三大病害之一 [ 1-2] 。在中国 ,该
病害主要为害红松和华山松 ,近年来主要在陕西 、四川 [ 3-4] 、
云南等华山松林区大面积发生。国内外对该病的发生机理
和控制方法已有广泛研究 ,但是仍未能有效控制该病害的扩
展和蔓延。
矿质元素是植物正常生长发育所必需的。一方面可以
作为植物组织的构成成分 ,直接参与新陈代谢 ,另一方面还
影响着植物的生长方式 、形态 、解剖学特性和生物化学特性 ,
增强或减弱对植物病害的抵抗力 ,影响植物的生长和产
量 [ 5] 。已有的研究显示 [ 6] ,植物病害能影响矿质元素的吸
收 ,人为水肥控制能减轻病害发生 ,抑制病害发展。该研究
测定了华山松健康树皮 、感疱锈病树皮中矿质元素的含量 ,
为深入了解该病害对华山松的影响机理 、探索水肥控制该病
害的新途径提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　材料 、试剂 、仪器
1.1.1　材料来源。健康华山松树皮 、感疱锈病树皮采自云
南省昆明东川国营二二二林场。
1.1.2　试剂。HNO3、HCl、氢氟酸 、H2O2均为分析纯 ,超纯水
配制。浓度 1.0 mg/mlK、Ca、Mg、Fe、P、B、Mn、Zn等标准贮
备液(由西南林学院化学实验室提供 ,购自国家钢铁材料测
试中心钢铁研究总院),介质为浓度 5%HNO3。
1.1.3　仪器 。电感耦合等离子体发射光谱仪 ,美国 VARIAN
公司生产 ,型号:VISTA-MPXCCDSimultaneousICP-OES;波
长范围:175 ～785 nm全覆盖 ,完全无断点;焦距 0.4 m,中阶
梯光栅刻线 97.4线 /mm;RF发生器频率:40.68MHz;等离子
体输出功率 700 ～ 1 700 W;等离子体冷却气 0 ～ 22.5 L/min
可调。
1.2　方法
1.2.1　样品处理。据文献 [ 11-12] ,样品用去离子水洗净 ,
放入烘箱中烘干(50 ℃),用研钵(先用浓度 5%HNO3浸泡
处理 10h)研碎后过 120目筛 ,准确称取样品 0.500 0 g,置于
高压消化罐(用浓度 5%HNO3浸泡处理 10 h)中 ,加 5 ml浓
HNO3 ,放置 10h后再加 1ml浓 HNO3、1mlH2O2、0.5mlHF,
调节消化温度至 180 ℃消化 5 h。去除密封装置 ,将溶液缓
慢加热至干。再向残渣中加入 2 ml浓 HClO4 ,缓慢加热至冒
白烟 ,以驱除多余的氟。稍冷却后加入 2 ml浓 HNO3 。缓慢
加热至残渣全部溶解 ,溶液变为黄色或无色。冷却后定容至
50 ml待测 。同法进行空白试验 。
1.2.2　矿质元素含量测定。采用电感耦合等离子体发射光
谱法(ICP-OES)测定无机元素含量。
工作条件:射频功率 1.0kW;等离子气流量 15.0L/min;
辅助气流量 1.50L/min;雾化器压力 200.00kPa,蠕动泵转速
15 r/min;读数时间 10.000s, 稳定时间 10 s。
元素分析线选择:查阅仪器操作软件谱线数据库 ,选择
谱线间干扰较少 、灵敏度适中的待测元素波长 。每个矿质元
素重复测定 3次 ,取平均数 ,作为矿质元素含量。
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(15):7939-7941 责任编辑　张彩丽　责任校对　卢瑶
1.2.3　测量精度检验。用标准系列溶液进样 3次以平均强
度对浓度作图 ,结果表明 ,各元素呈良好线性关系的浓度范
围是:B0 ～ 100.00 mg/L、Ca0 ～ 100.00 mg/L、Fe0 ～ 10.00
mg/L、K0 ～ 100.00mg/L、Mg0～ 100.00mg/L、Mn0 ～ 10.00
mg/L、Zn0 ～10.00mg/L、P0 ～ 100.00 mg/L。线性回归方程
及相关系数 R见表 1。
表 1　各元素标准工作曲线回归方程及相关系数
Tab1e1　Thestandardworkingcurvesoftheelementsandtherelative
coefficients
元素Elements
回归方程　　　Regression　　　equation　　　
相关系数(R)Corelationcoeficient
B y=3 999.41x+4 438.1 1.000 000
Ca y=3 221.95x+2 620.87 0.999 935
Fe y=18 293.6x+1 433.2 0.999 994
K y=139 620x+327 697 0.999 102
Mg y=1 289.23x+281.922 0.999 999
Mn y=109 786x+1 251.4 0.999 998
Zn y=16997.2x+1 038.39 0.999 966
P y=785.074x+115.021 0.999 997
2　结果与分析
2.1　感病后华山松树皮矿质元素总量的变化　试验结果表
明 ,采用 ICP-OES检测 ,从华山松健康树皮中检测出矿质元
素 45种 ,从感病树皮中检测出矿质元素 46种 ,健康树皮和
感病树皮矿质元素种类没有明显差异。这些矿质元素包含
植物生长必需矿质元素 14种 ,其他矿质元素 32种。
　　由图 1可见 ,华山松感病后矿质元素含量降低 ,总量降
低了 15.77%,同健康树皮相比 ,感病树皮植物生长必需元素
降低了 15.54%,其他元素含量降低了 17.07%。
图 1　健康树皮与感病树皮矿质元素总量
Fig.1　Thetotalcontentsofthemineralelementsinthehealthy
andinfectedbarksofPinusarmandi
2.2　感病后华山松树皮植物生长必需矿质元素含量　由图
2可知 ,采用电感耦合等离子体发射光谱仪从华山松健康和
感病树皮中都检测出植物生长必需矿质元素 14种 ,在健康
树皮中 ,其含量大小顺序为 Na>Ca>B>K>Si>Mg>S>P
>Fe>Zn>Mn>Cu>Mo>Ni,而在感病树皮中含量大小顺
序为 Na>B>K>Ca>Mg>P>Si>S>Fe>Zn>Mn>Cu>
Mo>Ni。感病后大部分植物生长必需元素含量减少 ,其中
Ca含量减少最多 ,减幅约达 75%,而 K、Mg、P含量增加 ,增
加幅度分别是 30%、20%、79%。在检测出的 14种植物生长
的必需矿质元素中 , Cu、Mo、Ni3种元素含量都小于 0.1
图 2　华山松健康和感病树皮必需矿质元素含量变化
Fig.2　AnalysisontheesentialmineralelementsinthehealthyandinfectedbarksofPinusarmandi
mg/g(干重)。
2.3　健康和感病华山松树皮其他矿质元素含量　由表 2可
见 ,除植物生长必需矿质元素外 ,从健康华山松树皮中还检
测出了其他矿质元素 31种 ,感病华山松树皮检测出其他矿
质元素 32种。其中 , Bi在健康树皮中被检测出 ,而在感病树
皮中未检测出 , Pt和 Tl在感病树皮中检测出 ,在健康树皮未
检测出。华山松感染了疱锈病以后树皮中 Te、Se、Rb含量都
有大幅的增加 , Zr、Cr、Sb、W、As、Ce、La、Nd、Sn、Au、Li、Pb等
12种矿质元素的含量则明显减少。
3　讨论
众所周知 ,矿质元素吸收与供应失调都会导致植物生理
性病害 ,植物病原菌的侵染会影响植物正常生理与代谢 ,包
括矿质元素吸收与运输 [ 6] 。
该研究结果显示 ,华山松感染疱锈病后 ,树皮矿质元素
总量 、必需元素总量都呈现明显的下降趋势 ,特别是与植物
病害密切相关的 Ca元素含量明显降低 ,降低幅度达 75%左
右。钙在细胞间形成多聚半乳糖醛酸钙 ,使细胞壁稳定性增
加。Ca含量降低 ,细胞通透性增加 ,小分子化合物(糖 、氨基
酸等)外渗 ,给菌丝繁殖与侵染提供营养 [ 9] 。有文献报道 Si
和 B与植物病害关系密切 ,植物感病后这 2种元素含量降
低 [ 10] 。该研究证实感染疱锈病后华山松树皮这 2种元素含
量都有不同程度的降低。另外 ,铁 、锰 、铜 、锌等微量必需元
素是多种酶的组分 ,感病后 ,华山松树皮中这些元素缺乏能
改变这些酶的活性 ,引起代谢和生理紊乱。正是由于不少研
究都证实感病植物部分矿质元素含量降低 ,人们试验了施用
矿质元素肥料或者营养液有助于减轻病害严重程度 。如施
加硅肥和含 B的营养液或者肥料将有利于抵抗白粉病(Ery-
siphespp.)和锈病(Uromycesspp.)[ 11-12] 。华山松感染疱锈
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表 2　华山松健康、感病树皮其他矿质元素含量
Table2　Theothermineralelementscontentsofhealthyandinfected
barksofPinusarmandi
矿质元素mg/gMinerallelements
健康树皮mg/gHealthybarks
感病树皮mg/gInfectedbarks
增长百分率∥%Increasingpercent
Ag 0.001 7 0.001 4 -17.65
Bi 0.000 5 - -
Cr 0.008 5 0.005 3 -37.67
Gd 0.000 5 0.000 4 -20.00
Pd 0.000 9 0.000 7 -22.22
Te 0.000 7 0.055 9 7 985.00
V 0.000 9 0.000 9 0
Al 9.659 9 7.992 0 -17.27
Cd 0.001 3 0.000 9 -30.77
Pr 0.002 5 0.001 4 -44.00
Sb 0.013 5 0.010 8 -20.00
Sm 0.000 7 0.000 5 -28.57
W 0.003 1 0.002 6 -17.13
Y 0.001 8 0.001 9 4.45
As 0.011 9 0.010 5 -11.76
Ce 0.013 6 0.005 4 -60.29
La 0.002 9 0.002 1 -27.59
Nd 0.004 3 0.002 8 -34.88
Pt - 0.000 5 -
Sc 0.000 2 0.000 2 0
Sn 0.004 8 0.001 0 -79.17
Tl - 0.000 4 -
Yb 0.000 2 0.000 2 0
Au 0.004 2 0.001 5 -64.29
Eu 0.000 1 0.000 1 0
Li 0.006 6 0.005 8 -12.12
Pb 0.020 2 0.006 1 -69.80
Rb 0.014 8 0.029 8 101.00
Se 0.000 6 0.002 3 283.00
Sr 0.028 3 0.014 3 -49.47
Zr 0.049 6 0.020 8 -55.66
Ti 0.070 7 0.055 9 -20.93
Co 0.000 3 0.000 3 0
病后矿质元素含量降低 ,补充 Ca、Si、B等矿质元素是否能抑
制病原菌的发生与发展值得进一步研究 。
　　西南林学院病虫互作研究组曾采用 HPLC研究疱锈病
侵染后华山松健康树皮和感病树皮次生代谢产物变化 ,发现
感病和健康树皮化学组成和含量有明显差异 ,显示该病害对
华山松代谢有显著影响 [ 13] 。该试验结果则说明疱锈病能影
响矿质元素的吸收 ,从矿质营养角度进一步证实了该病害对
华山松代谢的影响作用。
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