全 文 ：大蒜根系分泌物的化感作用*
周艳丽1**摇 王摇 艳1 摇 李金英1 摇 薛艳杰2
( 1 吉林农业大学园艺学院, 长春 130118; 2 敦化市农业技术推广中心, 吉林敦化 133700)
摘摇 要摇 以苍山白蒜和蔡家坡紫蒜为材料,采用水培方法收集根系分泌物,研究了 2 个大蒜
品种的根系分泌物对莴苣种子发芽和幼苗生长及对黄瓜枯萎病菌、西瓜枯萎病菌的化感效
应.结果表明:2 个大蒜品种的根系分泌物对莴苣种子发芽和幼苗生长均表现为低浓度(0郾 1、
0郾 2 g·mL-1)促进、高浓度(0郾 4、0郾 6 g·mL-1)抑制,高浓度时蔡家坡紫蒜的抑制作用大于苍
山白蒜;对黄瓜枯萎病菌和西瓜枯萎病菌的菌丝生长及孢子萌发均表现为抑制作用,随着根
系分泌物浓度的提高,抑制作用增强,其中黄瓜枯萎病菌较敏感,且蔡家坡紫蒜的抑制作用大
于苍山白蒜.
关键词摇 大蒜摇 根系分泌物摇 化感作用
文章编号摇 1001-9332(2011)05-1368-05摇 中图分类号摇 S633郾 4摇 文献标识码摇 A
Allelopathy of garlic root exudates. ZHOU Yan鄄li1, WANG Yan1, LI Jin鄄ying1, XUE Yan鄄jie2
( 1College of Horticulture, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China; 2Dunhua Agri鄄
cultural Technique Popularizing Center, Dunhua 133700, Jilin, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2011,22(5): 1368-1372.
Abstract: By the method of water culture, the root exudates of Cangshan garlic and Caijiapo garlic
were collected to study their allelopathic effects on the seed germination and seedling growth of let鄄
tuce, and on the development of pathogens Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum and F. oxyspo鄄
rium f. sp. niveum. The root exudates of the two garlic cultivars promoted the lettuce seed germina鄄
tion and seedling growth at low concentrations (0郾 1 and 0郾 2 g·mL-1 ), but showed inhibitory
effects at high concentrations (0郾 4 and 0郾 6 g·mL-1), with the inhibitory effects being stronger for
the root exudates of Caijiapo garlic. The two garlic cultivars爷 root exudates also had inhibitory
effects on the mycelia growth and spore germination of the pathogens, and the effects increased with
increasing concentration of the exudates, being stronger for Caijiapo garlic than for Cangshan garlic.
F. oxysporum f. sp. cucumerinum was more sensitive to the inhibitory effects of the root exudates of
the two garlic cultivars, as compared to F. oxysporium f. sp. niveum.
Key words: garlic; root exudates; allelopathy.
*吉林农业大学博士启动基金项目(2007021)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhouyanli7427@ 163. com
2010鄄10鄄19 收稿,2011鄄02鄄24 接受.
摇 摇 植物根系有非常大的表面积,代谢非常活跃.一
方面,植物通过根系吸收水分和营养;另一方面,植
物体也将大量的物质从根部分泌到土壤环境中. 植
物根部分泌的化学物质具有各种功能,但至少部分
根系分泌物或其进一步分解物质具有化感作
用[1-5] .随着对化感作用的深入研究,发现化感作用
的对象不仅限于植物与植物之间,植物能够产生抗
菌的次生物质很久以前就已被证实,柳树叶中发现
的杀菌剂水杨酸已被应用达一个世纪[6];豆科作物
分泌的黄酮和异黄酮对根瘤菌结瘤起诱导作
用[7-8];小麦根系分泌物能直接抑制小麦全蚀病菌
的菌丝发育[9],不同抗性西瓜品种的根系分泌物对
西瓜枯萎病菌有一定的抑制作用[10],不同基因型大
豆根系分泌物对根腐病菌的化感作用有明显差
异[11];嫁接茄子根系分泌物中的化感物质香草醛和
肉桂酸对茄子黄萎病有明显促进或抑制作用[12] .
大蒜(Allium sativum)在我国栽培面积和产量均
居世界第一,是公认的有益前茬作物,大蒜根系分泌
物可能是其影响下茬作物的重要因子之一,但是目
前大部分研究主要集中在鳞茎抑菌方面[13-15],对大
蒜根系分泌物是否具有抑菌作用尚不明确.为此,本
试验采用水培法收集蔡家坡紫蒜和苍山白蒜 2 个大
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 5 月摇 第 22 卷摇 第 5 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, May 2011,22(5): 1368-1372
蒜品种的根系分泌物,通过测定根系分泌物对莴苣
种子萌发、幼苗生长及对黄瓜和西瓜枯萎病菌的影
响来研究大蒜根系分泌物的化感作用,并对供试不
同大蒜品种根系分泌物的化感作用进行评价,以期
揭示大蒜作为有益前茬作物的机制,为合理制定蔬
菜耕作制度提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
供体材料为苍山白蒜(G1)和蔡家坡紫蒜(G2).
受试作物为莴苣. 受试病菌材料为黄瓜枯萎病菌
(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum)和西瓜枯
萎病菌(F. oxysporium f. niveum),均由西北农林科
技大学资源环境学院土壤微生物课题组提供.
1郾 2摇 大蒜根系分泌物的收集
首先挑选大小一致的蒜瓣,用 3% 甲醛处理
20 min后用水冲洗 2 ~ 3 遍,然后放在光照培养箱中
低温处理,温度设为8 益 . 30 d后于室内营养钵中播
种,每钵两株,基质为珍珠岩 颐 草炭 = 3 颐 2 (V / V),
常规管理.
采用水培法收集 2 个大蒜品种的根系分泌物.
具体方法为:待大蒜地上部长至约10 cm时,将大蒜
植株从基质中取出,先后用自来水和蒸馏水充分清
洗附着在根系上的基质,尽量不要伤根,洗净后用塑
料泡沫板固定,置于6 L容积的塑料盆中(每盆 20
株),在室温下连续通气培养,因蒜瓣中贮存养分,
在“退母冶前可满足大蒜生长发育所需,因此直接加
入蒸馏水培养,每 5 天收集 1 次培养液,连续收集 6
次(共培养30 d),合并所收集的培养液即为大蒜根
系分泌物.最后 1 次收集培养液时,称根系鲜质量.
用真空冷冻干燥机浓缩培养液,以 1郾 2 g·mL-1(表
示1 mL水溶液中含有1郾 2 g植株鲜根的根系分泌物)
的大蒜根系分泌物为母液,密封置于4 益冰箱中备
用,按试验处理浓度进行稀释,试验所设处理浓度为
0、0郾 1、0郾 2、0郾 4、0郾 6 g·mL-1 .
1郾 3摇 大蒜根系分泌物对莴苣的化感作用试验
采用种子发芽试验对 2 个大蒜品种根系分泌物
的化感作用进行生物测定. 取不同浓度的大蒜根系
收集液9 ml加入铺有 2 层定性滤纸的塑料容器中
(直径为12 cm)进行种子发芽试验. 每皿播种 100
粒大小一致的莴苣种子,以蒸馏水为对照(CK),每
处理 3 次重复,在(22依1) 益、4000 lx条件下培养,
每天补充收集液2 mL. 每天调查莴苣种子发芽数,
最后计算发芽率、发芽指数,10 d后测量地上部和根
部长度,称量幼苗鲜质量. 鲜质量的测定以 10 棵苗
为 1 个重复,种子发芽标准为芽长为种子长度的
一半.
发芽率=发芽终期发芽的种子数供试种子数 伊100
发芽指数(GI) =移 G tDt
式中:G t 为浸种后 t 天的发芽数;Dt 为相应的发芽
日数.发芽率计算日期为 7 d,发芽指数计算日期为
3 d.
1郾 4摇 大蒜根系分泌物对枯萎病菌的化感作用试验
1郾 4郾 1 对菌丝生长的影响测定
1)平板菌落的制备方法 摇 将活化好的菌丝用
无菌水配制成孢子浓度为 104 ~ 105 个·mL-1的菌
悬液,吸取100 滋L的菌悬液于 PDA培养基(1000 mL
中含有马铃薯200 g、琼脂18 g、蔗糖20 g)平板中,用
无菌玻璃刮铲刮平. 28 益黑暗条件下培养3 d,待菌
落长满平板后用于制备菌落圆片.
2)含大蒜根系分泌物培养基的制备 摇 无菌条
件下,将母液(1郾 2 g·mL-1)用无菌过滤器(微孔滤
膜,孔径0郾 45 滋m)过滤后进行稀释,浓度分别为 0、
0郾 2、0郾 4、0郾 8、1郾 2 g·mL-1 .待已灭菌的 PDA培养基
(1000 mL中含有马铃薯300 g、琼脂25 g、蔗糖30 g)
稍凉时将不同浓度的根系分泌物与培养基进行等体
积混匀,对照加蒸馏水混合,配制成含大蒜根系分泌
物 0、0郾 1、0郾 2、0郾 4、0郾 6 g·mL-1的培养基,倒平板.
3)抑菌活性测定 摇 采用生长速率法测定抑菌
活性.用直径7 mm的打孔器从长满菌落的平板上打
取菌落圆片,置于事先配制好的含不同浓度(0 ~
0郾 6 g·mL-1)大蒜根系分泌物的 PDA 平板培养基
上,每皿 3 片,每处理 3 皿,以无菌水培养基为对照
(CK).置于28 益黑暗条件下培养,3 d 后测量菌落
扩展直径,并计算菌丝抑制率.
抑菌率 = (对照皿菌落直径 -处理皿菌落直
径) /对照皿菌落直径伊100%
1郾 4郾 2 对孢子萌发的影响测定
1)孢子悬浮液的配制 摇 挑取适量培养好的菌
片放入小烧杯中,加入少量无菌水,搅拌,将菌悬液
过滤到小离心管中,摇匀后镜检,调整孢子浓度,使
每个视野(40 倍物镜)约含 20 个孢子.
2)根系分泌物对孢子萌发的影响 摇 分别吸取
100 滋L菌悬液, 与 100 滋L 不同 浓 度 ( 0 ~ 0郾 6
g·mL-1)的大蒜根系分泌物混匀,在铺有滤纸的培
养皿中放入载玻片,用直径15 mm的打孔器打取水琼
96315 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 周艳丽等: 大蒜根系分泌物的化感作用摇 摇 摇 摇 摇
胶培养基置于载玻片上,每皿 2 片水琼胶培养基.吸
取混合液 20 滋L于水琼胶培养基上,28 益黑暗培养
12 h后,40 倍物镜下镜检病原菌孢子萌发情况,以
孢子芽管的长度超过孢子直径的一半为已萌发孢
子.计算孢子萌发率和孢子萌发抑制率.
孢子萌发抑制率=(对照孢子萌发数-处理孢子
萌发数) /对照孢子萌发数伊100%
1郾 5摇 数据处理
使用 DPS软件(7郾 5 专业版)进行数据处理和
方差分析(LSR法),琢=0郾 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 大蒜根系分泌物对莴苣种子萌发和幼苗生长
的影响
由表 1 可知,大蒜根系分泌物对莴苣种子发芽
和幼苗生长的影响除发芽指数随着浓度的升高而降
低外,其他各指标的变化规律均呈现出低浓度促进
高浓度抑制的趋势. 根系分泌物对莴苣幼苗地上部
的影响表现为:低浓度(0郾 1、0郾 2 g·mL-1)促进且显
著高于对照;高浓度(0郾 4、0郾 6 g·mL-1)抑制,尤其
当浓度为 0郾 6 g·mL-1时,与对照差异达显著水平.
低浓度时 G1 根系分泌物对地上部的促进作用大于
G2,高浓度时 G2 根系分泌物对地上部的抑制作用
大于 G1 .
当浓度为 0郾 2 g·mL-1时,G1 和 G2 根系分泌物
对莴苣根长均表现为促进作用,分别比对照增加了
29郾 9% 和 39郾 1% ,差异达显著水平;当浓度为
0郾 6 g·mL-1时,2 个品种根长分别比对照降低了
36郾 7% 和 45郾 6% , 差异均达显著水平. 除 0郾 6
g·mL-1根系分泌物对幼苗鲜质量表现出抑制作用
外,2 个大蒜品种其他浓度根系分泌物均表现出促
进作用,最大促进浓度均为 0郾 2 g·mL-1 .
综上,2 个大蒜品种根系分泌物对莴苣都具有
化感作用,但是对各指标的化感作用不同,总体来
看,G2 根系分泌物的化感作用强于 G1 .
2郾 2摇 大蒜根系分泌物对枯萎病菌的抑制作用
2郾 2郾 1 对枯萎病菌菌丝生长的抑制作用摇 随着浓度
的升高,2 个大蒜品种根系分泌物对黄瓜枯萎病菌
和西瓜枯萎病菌菌丝生长的抑制作用逐渐增强(图
1). G1 根系分泌物对黄瓜枯萎病菌和西瓜枯萎病菌
菌丝生长的抑制率分别达 3郾 4% ~ 17郾 8% 和
5郾 6% ~16郾 1% . G2 根系分泌物对黄瓜枯萎病菌和
西瓜枯萎病菌菌丝生长的抑制率分别达 5郾 5% ~
31郾 1%和 1郾 2% ~36郾 2% .当浓度逸0郾 2 g·mL-1时,
G1 和 G2 处理的黄瓜枯萎病菌菌落直径均显著低于
对照,而 2 个大蒜品种根系分泌物对西瓜枯萎病菌
菌丝生长的抑制作用略有不同,G1 根系分泌物浓度
为0郾 6 g·mL-1时显著抑制菌丝生长,而 G2 根系分
泌物浓度在 0郾 4 g·mL-1时显著抑制菌丝生长.总体
来看,G2 根系分泌物对枯萎病菌菌丝生长的抑制作
用大于 G1,并且黄瓜枯萎病菌对大蒜根系分泌物反
应更敏感.
2郾 2郾 2 对枯萎病菌孢子萌发的抑制作用摇 随着浓度
的升高,2 个大蒜品种根系分泌物对枯萎病菌孢子
萌发的抑制作用逐渐增强(图 2). G1 根系分泌物对
黄瓜枯萎病菌和西瓜枯萎病菌孢子萌发的抑制率分
别为 0郾 9% ~ 16郾 7%和 4郾 6% ~ 19郾 5% ;而 G2 根系
分泌物对黄瓜枯萎病菌和西瓜枯萎病菌孢子萌发的
抑制率分别为0郾 9% ~ 35郾 1%和5郾 8% ~ 32郾 2% . G1
表 1摇 大蒜根系分泌物对莴苣种子发芽和幼苗生长的影响
Table 1摇 Effects of garlic root exudates on seed germination and seedling growth of lettuce
大蒜
Garlic
浓度
Concentration
(g·mL-1)
发芽率
Germination rate
(% )
发芽指数
Germination
index
地上部长
Shoot length
(cm)
根长
Root length
(cm)
幼苗鲜质量
Fresh mass
(mg·10 plant-1)
CK 0 95郾 3依1郾 2a 89郾 00依4郾 58a 2郾 47依0郾 06c 9郾 80依0郾 36bc 2郾 55依0郾 38b
G1 0郾 1 96郾 0依1郾 0a 88郾 25依9郾 94a 3郾 67依0郾 12a 8郾 87依0郾 67c 2郾 87依0郾 38ab
0郾 2 85郾 6依1郾 5b 80郾 12依4郾 47ab 3郾 73依0郾 12a 12郾 37依0郾 71a 3郾 03依0郾 18ab
0郾 4 85郾 0依3郾 6b 62郾 00依2郾 92c 2郾 37依0郾 25c 10郾 87依0郾 42bc 3郾 07依0郾 41a
0郾 6 77郾 0依2郾 6c 60郾 00依7郾 38c 1郾 67依0郾 15d 6郾 20依3郾 16d 2郾 00依0郾 31c
G2 0郾 1 96郾 3依1郾 2a 89郾 00依8郾 07a 3郾 63依0郾 21ab 11郾 87依0郾 61ab 2郾 90依0郾 14ab
0郾 2 96郾 0依2郾 0a 70郾 12依3郾 69bc 3郾 37依0郾 15b 13郾 63依1郾 98a 3郾 12依0郾 18a
0郾 4 85郾 0依2郾 0b 62郾 00依3郾 47c 2郾 23依0郾 15c 8郾 37依0郾 85cd 2郾 75依0郾 09ab
0郾 6 63郾 3依2郾 1d 48郾 67依2郾 49d 1郾 57依0郾 15d 5郾 33依1郾 46e 1郾 96依0郾 12c
G1:苍山白蒜 Cangshan garlic; G2:蔡家坡紫蒜 Caijiapo garlic. 同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different small letters in the
same column meant significant difference among treatments at 0郾 05 level. 下同 The same below.
0731 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 22 卷
图 1摇 大蒜根系分泌物对黄瓜枯萎病菌(a)和西瓜枯萎病菌
(b)菌丝生长的抑制作用
Fig. 1 摇 Inhibitory effects of garlic root exudates on mycelial
growth of Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum (a) and F.
oxysporium f. sp. niveum (b).
图 2摇 大蒜根系分泌物对黄瓜枯萎病菌(a)和西瓜枯萎病菌
(b)孢子萌发的抑制作用
Fig. 2摇 Inhibitory effects of garlic root exudates on spore germi鄄
nation of Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum (a) and F.
oxysporium f. sp. niveum (b).
和 G2 根系分泌物显著抑制 2 种病菌孢子萌发的浓
度分别为 0郾 6 g·mL-1和 0郾 4 g·mL-1 .
总体上,G2 根系分泌物对枯萎病菌菌丝生长和
孢子萌发的抑制作用大于 G1 .
3摇 讨摇 摇 论
化感作用主要取决于植物种类,对于作物,还取
决于特定的品种. 一般情况下,对一种化感作物来
说,原始野生种因为在自然状态下生存的需要,其表
现的化感作用一般比驯化品种强.何华勤等[16]关于
水稻叶片浸提液的化感作用研究也表明,不同品种
水稻化感作用潜力存在差异.耿广东等[17]以莴苣为
受体材料,对具有代表性的不同番茄品种的化感作
用进行研究,结果发现,各品种间化感作用差异非常
明显.李志华和沈益新[18]以萝卜种子为受体,采用
培养皿砂培生物检测法对 10 个品种紫花苜蓿冬季
再生草的化感作用进行研究,结果表明,品种间化感
作用差异非常明显.本试验结果表明,供试的 2 个大
蒜品种根系分泌物的化感作用存在差异,蔡家坡紫
蒜根系分泌物的化感作用高于苍山白蒜,同一浓度
不同品种表现出很大的差异,不同品种化感作用的
适宜浓度范围不同,这与水稻化感作用研究结果相
一致[19-20] .
本试验中,2 个大蒜品种的根系分泌物对黄瓜
枯萎病菌和西瓜枯萎病菌菌丝生长及孢子萌发均表
现出抑制作用,其中对黄瓜枯萎病菌的抑制作用大
于西瓜枯萎病菌,说明黄瓜枯萎病菌对大蒜根系分
泌物的反应较西瓜枯萎病菌敏感,且蔡家坡紫蒜的
抑制作用大于苍山白蒜. 推断蔡家坡紫蒜根系分泌
物中的有效成分可能高于苍山白蒜,从而使其化感
作用大于苍山白蒜,但其有效成分具体是什么物质
还有待进一步研究.
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作者简介 摇 周艳丽,女,1976 年生,博士,讲师. 主要从事蔬
菜栽培与生理生态研究. E鄄mail: zhouyanli7427@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
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