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青枯菌的致病性与寄主植物广藿香根表吸附的关系



全 文 :书减免在道医药诊所就诊的病人的医药费,对诊所实施补贴,加大
扶持力度,此外还应在山区和广大农村积极开办道教医药医疗机
构,进而提高道教医药在当地医疗市场的份额。武当地区药用植
物资源丰富,种类达 2518 种之多,占全国中草药种类的 19. 66%,
但多种野生品种已经濒临灭绝,保护濒危物种已迫在眉睫。政府
主管部门和管理机构应制定保护濒危物种的措施和实施方案,保
护武当地区中草药资源的可持续性发展。同时,针对人们在使用
中药材过程中遇到的一系列障碍,需要采取加大对假冒伪劣中药
材的查处打击力度,严格把关“道地药材”与一般药材,尽快完善
中药材分类命名体系等一系列措施。
参考文献:
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武汉:湖北科学技术出版社,2009:6.
收稿日期:2012-06-30; 修订日期:2013-02-04
基金项目:国家自然科学基金项目( No. 30873376)
作者简介:徐 燃( 1984-) ,女( 土家族) ,湖北宜昌人,现为广州中医药大
学在读博士研究生,主要从事中药生物技术研究工作.
* 通讯作者简介:贺 红( 1967-) ,女( 汉族) ,江西人,现任广州中医药大
学研究员,博士学位,主要从事中药生物技术研究工作.
青枯菌的致病性与寄主植物广藿香根表吸附的关系
徐 燃,贺 红* ,杨玉秀,柴婷婷
(广州中医药大学中药学院,广东 广州 510006)
摘要:目的 考察不同青枯菌菌株在广藿香根表的吸附量与其菌株致病性之间的关系,以及寄主植物根表对青枯菌的吸
附特性。方法 将致病性不同的广藿香青枯菌 HX6,HX2 及番茄青枯菌株 GIM1. 7 接种于广藿香组培苗,测定其在广藿香
根表的吸附量。结果 植株根表对各菌株的吸附量具显著差异( P < 0. 05) ,表明根表吸附量与菌株的致病性可能呈正相
关,温度 30℃,偏酸至中性环境以及较高的菌液浓度有利于青枯菌在寄主植物根表的吸附。结论 广藿香根表对青枯菌
的吸附是两者的识别过程,而识别程度体现在吸附量的大小上,并受青枯菌的类型以及环境条件的影响,从吸附量所反
映的青枯菌的致病性,可以间接的反映广藿香的感病程度。
关键词:广藿香 ; 青枯菌 ; 致病性; 吸附识别
DOI标识:doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-0805. 2013. 04. 074
中图分类号:R28 文献标识码:A 文章编号:1008-0805( 2013) 04-0928-03
The relationship between pathogenicity of ralstonia solanacearum strains and adsorption
quantity of root surface of host plant Pogostemon cablin
XU Ran,HE Hong,YANG Yu-xiu
( College of Chinese Materia Medica,Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou 510006,China)
Abstract: Objective The work aims to explore the relationship between strain pathogenicity and absorption quantity of different
Ralstonia solanacearum strains on the root surface of host plant Pogostemon cablin,and the absorption behavior was also investiga-
ted.Methods Test - tube plantlets of P. cablin inoculated with R. solanacearum strains of different pathogenicity,while tomato
strains of the bacteria were used as a contrast,and then absorption quantity of Patchouli root surface was detected. Results There
were significant differences ( P < 0. 05) of root surface absorption capacity between each strains,which indicated that there was a
positive correlation between strain pathogenicity and root surface adsorption. The condition of 30℃,slightly acidic to neutral envi-
ronment and higher concentration of bacteria were beneficial to the absorption of R. solanacearum on the root surface of host
plants. Conclusion The absorption of R. solanacearum strains on the root surface of P. cablin was a identification process between
each other,while the extent of identification,which been highly affected by environment ,was reflected in the absorption quantity.
We could indirectly predict the infection extent of P. cablin through R. solanacearum pathogenicity reflected through absorption
quantity.
Key words: Pogostemon cablin ( Blanco) Benth. ; Ralstonia solanacearum. ( E. F. Smith) Yabuuchi; Pathogenicity; Ad-
sorption
广藿香 Pogostemon cablin (Blanco)Benth. 为唇形科刺蕊草
属植物,以干燥地上部位入药[1],是出产于广东的道地药材,具
有芳香化湿、和中止呕、发表解暑的功效[2],为临床常用的中药。
广藿香在生产上面临青枯病的危害,此病在整个生长期内均可发
生,发病植物茎叶会萎蔫下垂直至全部枯死,病株还能迅速感染
临近的健康植株,导致大面积的植物死亡。为此,目前迫切需要
寻找有效防治的青枯病方法,在植物病理系统中,病菌菌株的致
病性分化已被证实和鉴定,但这种分化与菌株致病机理的关系还
不清楚,而病原细菌对植物根表的吸附识别及随后在根内的增殖
情况是青枯菌致病过程中的重要因素。本研究拟选用广藿香组
培苗和不同致病性青枯菌菌株及番茄青枯菌对照菌株,定量地揭
示寄主植物根表对病原细菌的吸附与病菌致病性的关系以及吸
附特性,为广藿香青枯病的防治提供参考。
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时珍国医国药 2013 年第 24 卷第 4 期 LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2013 VOL. 24 NO. 4
书1 材料
1. 1 供试植株 广藿香植株采自广州中医药大学药圃,由广州中
医药大学药用植物学教研室潘超美教授鉴定为唇形科广藿香
Pogostemon cablin (Blanco)Benth.,采用其茎尖,经表面消毒,接
种至 MT培养基中培育试管苗。
1. 2 供试菌株 青枯菌 HX6、HX2 由本实验室从感染了青枯病
的广藿香植株中分离得到[3],GIM1. 7 番茄青枯菌菌株由广东省
微生物研究所提供。
2 方法
2. 1 菌株活化 将保存于 - 80℃的供试菌株接种于 NA 固体平
板上培养,30℃培养 48 h,转接于 NA液体培养基中,恒温 28℃振
荡培养 12 h,调整菌液浓度为 1 × 108 ~ 1 × 109 cfu /ml备用。
2. 2 病原菌形态观察 细菌革兰氏染色按结晶紫、番红染色法进
行[4],在光学显微镜 Olympus BX51(日本奥林巴斯有限公司)上
观察。
2. 3 广藿香根表对不同致病力菌株吸附量的测定 广藿香分别
浸泡于浓度为 2. 0 × 108 cfu /ml 的不同青枯菌菌液中,于侵染
后 2,4,8,12,24,48,96 h 时迅速剪取广藿香根样品,按方树
民[6]等的方法,每次处理 3 株植株,截取 2 cm 左右根尖(每株
取 2 根) ,用 10ml无菌水洗涤 1min,再吸取其中 1ml菌悬液于
无菌试管中,分别稀释至 10 - 1倍,10 - 2倍,10 - 3倍,10 - 4倍并
编号,各稀释浓度做 3 个重复平板,留一个平板作为空白对
照。分别用 1ml 无菌移液管精确吸取 10 - 2倍,10 - 3倍,10 - 4
倍稀释溶液各 1ml,加至相应编号的无菌培养皿中,立即倒上
融化并冷却至 50 ℃左右的牛肉蛋白胨琼脂培养基(倒入量
12 ~ 15ml)待平板完全凝固后,倒置于 30℃恒温箱中培养,
48h后取出平板按下式计算活菌数:
活菌数(个 /ml)=(x ± t0. 05 Sx)× 5 ×稀释倍数
2. 4 广藿香根表在不同温度条件下对青枯菌吸附量测定 取配
好的浓度为 2. 0 × 108 cfu /mL 细菌悬浮液 50 ml,分别装入 250ml
容量锥形瓶中,并将广藿香苗放入其中,根部完全浸没到菌液中,
每次处理 3 株广藿香苗,分别置于 20℃、25℃、30℃、35℃的光照
培养箱中培养,在浸根接种后 2,4,8,12,24 h 分别剪取幼根,测
定不同温度条件下青枯菌根表吸附量和根部侵入量。试验设 3
次重复,结果取平均值。
2. 5 广藿香根表在不同 pH 值条件下对青枯菌吸附量测定 先
用 10% NaOH 和 10% HCl 溶液将无菌水的 pH 值调节为 5. 0,
6. 0,7. 0,8. 0 分别配制成浓度为 2. 0 × 108CFU /ml 的细菌悬浮
液,然后取 50 ml相应 pH值的菌液分别装入 250ml锥形瓶中,将
苗根部完全浸没到水中,每个处理 3 株广藿香,苗置于 30℃的光
照培养箱中,在 2,4,8,12,24 h分别剪取幼根,测定不同 pH值条
件下青枯菌根表吸附量和根部侵入量。试验设 3 次重复,结果取
平均值。
2. 6 广藿香根表在不同接种浓度下对青枯菌吸附量的测定 用
无菌水分别配制浓度为 2. 0 × 105,2. 0 × 106,2. 0 × 107,2. 0 × 108
cfu /ml的细菌悬浮液,然后取 50 ml 相应浓度的菌液分别装入
250 ml锥形瓶中,将苗根部完全浸没到水中,每个处理 3 株广藿
香苗,置于 30℃的光照培养箱中,在 2,4,8,12 h 后分别剪取幼
根,测定不同 pH值条件下青枯菌根表吸附量和根部侵入量。试
验设 3 次重复,结果取平均值。
3 结果
3. 1 青枯菌的显微特征 将分离得到的青枯菌菌株 HX2、HX6
和 GIM1. 7 对照菌株经革兰氏染色,在油镜(1 000 倍)下观察染
色结果和菌体形态,三个菌株均为革兰氏阴性菌。不同菌株菌体
大小不一,多为杆状,少数呈球形,菌体并列、堆状或分散排布,偶
见短链状排列。3 种菌体形态见图 1。其中菌株 HX6 菌体呈短
杆状,形态与参照菌株 GIM1. 70 相似;菌株 HX2 菌体形态则为
球状,与任欣正等[5]从甘薯中分离得到的青枯菌相似。
图 1 显微镜下的青枯菌菌体形态
3. 2 广藿香根表对不同致病力菌株吸附量的测定 用不同致病
力的青枯菌侵染广藿香植株,在 96h时间范围内,观察 HX6,HX2
和 GIM1. 7 在根表的吸附情况,见图 2。3 种菌株在根表的吸附
量均呈现先上升后小幅下降之后保持平稳的趋势。HX6 和 HX2
组在接种前 24h青枯菌的吸附量一直呈现稳定的上升,到 24h达
到高峰,后小幅下降,48 ~ 96 h 处于一个较为稳定的吸附量;
GIM1. 7 在 48h达到最高峰值,之后缓慢下降。广藿香根部对青
枯菌的总体吸附数量与其致病力强弱呈现了一定程度的正相关
性,并且不同致病力的青枯菌对其寄主植物与非寄主植物的吸附
量具有显著差异(P < 0. 05)。
3. 3 广藿香根表在不同温度条件下对青枯菌吸附量的测定 不
同温度条件下青枯菌的广藿香根表吸附量如图 3,在 4 个温度梯
度中,HX6 和 HX2 菌株的吸附量随时间表现出较为相似的变化
趋势,12 h内各个的温度梯度不同菌株的吸附量都时间呈上升趋
势,之后较为平稳,总体上 30℃时各菌株的根表吸附量最高。
HX6 侵染的广藿香根表在 12 h最高可达到 1. 74 × 107 cfu /g,35℃
时次之,25℃时更次,20℃时吸附量最低,且两种菌株在各温度下
吸附量差异不大。同一时间内,HX6 号菌株的根表吸附量明显
高于 HX2 号菌株,该结果说明温度对广藿香根表青枯菌的吸附
能力有较大影响。
图 2 广藿香根表对 3 种不同致病力青枯菌
浸染后的吸附量
3. 4 广藿香根表在不同 pH 值条件下对青枯菌吸附量的测定
如图 4 所示,在 pH6. 0 时,两菌株的根表吸附量都最高,12 h 时
HX6 菌株吸附量最高达到 1. 94 × 107 cfu /g,;在 pH7. 0 时,吸附
量比 pH6. 0 时都有所下降,HX2 菌株的下降程度比 HX6 更明显,
pH8. 0 时吸附量又有稍微的下降,pH5. 0 时青枯菌的吸附量最
少,HX6 和 HX2 菌株在 5. 0 最高仅能达到 1. 44 × 107 cfu /g和8. 2
× 106 cfu /g。可见在不同的 pH 值条件下,青枯菌对广藿香根表
的吸附量也有明显的差异,弱酸性和中性条件有利于青枯菌对广
藿香根部吸附。
3. 5 广藿香根表在不同接种浓度下对青枯菌吸附量的测定 如
图 5 可知,当接种浓度为 2. 0 × 109 cfu /ml时,HX6 和 HX2 两菌株
的吸附量都最高,HX6 号在 12 h 时达到最高 1. 16 × 109 cfu /g,
HX2 在 24h时达到最高 1. 25 × 109 cfu /g;当接种浓度为 2. 0 × 108
cfu /ml时,两菌株的吸附量都出现下降;浓度为 3. 0 × 108 cfu /ml
时,两菌株的吸附量进一步降低;当接种浓度为 3. 0 × 105 cfu /ml
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LISHIZHEN MEDICINE AND MATERIA MEDICA RESEARCH 2013 VOL. 24 NO. 4 时珍国医国药 2013 年第 24 卷第 4 期
书时,两菌株的吸附量亦最低。由此可见,不同接种浓度对青枯菌
在广藿香根表吸附量有明显影响,高浓度的青枯菌有利于细菌在
广藿香根表的吸附。
A:HX6 菌株;B:HX2 菌株
图 3 广藿香根表在不同温度条件下对青枯菌的吸附量
(A:HX6 菌株;B:HX2 菌株)
图 4 广藿香根表在不同 pH条件下对青枯菌的吸附量
4 讨论
经研究,本文初步明确了广藿香青枯菌从寄主幼根表面侵染
的特性。Marshall (1975)指出在接种细菌后的最初数分钟内,细
菌便会开始向寄主细胞表面聚集,吸附的专化性取决于分子间的
识别[6]。本实验表明,番茄青枯菌对照菌株在植株幼根根表的
吸附量与广藿香青枯菌差异显著,可能是由于广藿香为其非寄主
植物导致的非亲和性识别,但它却诱发了寄主的抗性反应,因此
最终引致的病害严重程度较低。不同广藿香青枯菌菌株的吸附
量随菌株致病力的增强而呈上升的态势,表明强毒菌株对寄主根
表有较大面积或较多位点的识别与结合,这种较强的识别结合所
导致的是寄主较高的侵染死亡率。
在自然条件下,青枯菌对广藿香根部的吸附识别也时刻受到
环境中温度、pH值、细菌的数量及湿度等不同因子的影响。在环
境条件适宜时,有利于病菌的吸附识别和侵入,在环境条件不适
宜时识别受阻甚至失败。本试验结果表明青枯菌对广藿香根部
吸附识别的最适温度为 30℃,此时的根表吸附量和根部侵入量
都最高,35℃时次之,25℃和 20℃时更加减少。这表明表明高温
条件有利于青枯菌的吸附侵染,在较高的温度条件,青枯菌代谢
活跃,运动能力强,能够自主地向根表靠近,菌体与根细胞表面的
热力学力容易转变为生化结合力,从而有利于青枯菌的吸附识
别,因此在华南地区,夏季高温多雨的气候条件,为青枯菌的发生
提供了有利条件。青枯菌在偏酸和中性的环境中,根表吸附量和
根部侵入量都最高,说明弱酸至中性的环境有利于青枯菌的侵入
和增殖,与 Munns的研究结果一致[7]。在适宜的 pH 值条件下,
细菌的新陈代谢活跃,运动能力强,也有利于细菌的运动。pH值
的不同能够改变细胞表面各分子的电荷数,影响氢键的形成,对
吸附识别有促进或抑制作用。浓度以 2. 0 × 108 cfu /ml青枯菌悬
浮液接种广藿香其病情指数也相对较高,表明高浓度的青枯菌能
克服细胞表面的防卫机制,在细胞表面吸附定殖的机率更大,但
浓度为 3. 0 × 109 cfu /ml时比 2. 0 × 108 cfu /ml的根表吸附量没有
明显上升,可能是由于根表的吸附位置的限制,使得更高浓度的
菌体的根表吸附量和根部侵入量没有明显增加。
A:HX6 菌株;B:HX2 菌株
图 5 广藿香根表在不同接种浓度条件下对青枯菌的吸附量
病原菌对寄主的侵染和定殖是大量个体共同作用的结果,病
菌侵入寄主的过程也是寄主植物进行防卫的过程,二者斗争的结
果决定了病菌能否成功定殖,因此,在防治青枯病时可采取综合
的措施:低温时喷洒农药,改变土壤酸碱度以及轮作等方式,创造
不利于青枯菌侵入增殖的环境条件,以降低青枯菌的侵染能力,
从而一定程度上减少青枯病的危害。
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