全 文 ：植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA　 42(3): 323-327(2012)
收稿日期: 2011-04-13; 修回日期: 2011-12-20
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(30871737)
通讯作者: 刘润进, 教授, 主要从事菌根学研究; E-mail:liurj@qau. edu. cn。
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췍研究简报
AM真菌诱导的番茄信号物质及其对
根结线虫的抑制效应
盛萍萍1, 王 彬1, 苑学霞2, 王小珅1, 刘润进1*
( 1青岛农业大学菌根生物技术研究所, 青岛 266109; 2山东省农业科学院中心实验室, 济南 250110)
Physiological effect of signal substances in tomato plants induced by arbuscular
mycorrhizal fungi 　 SHENG Ping-ping1, WANG Bin1, YUAN Xue-xia2, WANG Xiao-shen1, LIU
Run-jin1 　 ( 1 Institute of Mycorrhizal Biotechnology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China; 2Central Labo-
ratory of Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250110, China)
Abstract: The split-root cultivated system was employed to study the effect of inoculation with arbuscular
mycorrhizal (AM) fungus Glomus mosseae on inducing salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), nitric ox-
ide (NO) and defense enzymes in roots of tomato (Solanum lycopersicum) seedlings, and on its disease re-
sistance to Meloidogyne incognita. After inoculating G. mosseae, the contents of SA, JA and NO in tomato
roots were increased at first and then decreased. When being inoculated with G. mosseae and M. incognita in
the same room, the content of the 3 signal substances were the most. Thirty-five days after being inoculated,
the activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), phenylalanine ammonia lyase (PAL), β-
1, 3-glucanase and chitinase were significantly higher than that of the control. The treatment with G. mosseae
and M. incognita in the same room showed that the most effect on reducing tomato disease index and M. in-
cognita population, the disease index and the total number of the nematode per gram roots reduced by 60%
and 75% , respectively. It suggested that AM fungi could improve plant disease resistance through inducing
signal substances and defense enzymes in plants.
Key words: AM fungi; tomato; Moloidogyne incognita; signal substances; defense enzymes
文章编号: 0412-0914(2012)03-0323-05
　 　 丛枝菌根(AM)真菌能诱导植物合成一些信号
物质,如茉莉酸 ( JA)、水杨酸 ( SA)、一氧化氮
(NO)、H2O2等,这些信号在 AM 真菌与植物识别、
共生体建立和激活植物防御系统过程中发挥着重要
作用[1]。 通过 AM 真菌和根围促生细菌对番茄根
结线虫的抑制作用,以及 AM真菌对番茄信号物质
诱导作用的研究,发现 AM真菌侵染根系形成菌根
过程中能诱导其合成多种信号物质,并且这些信号
物质能参与 AM真菌-番茄共生体系统抗性的表达。
本文报道 AM真菌诱导的番茄信号物质对根结线虫
抑制效应方面的研究结果,以期为进一步研发 AM
真菌抑制番茄根结线虫病技术提供参考。
　
植物病理学报 42 卷
1　 材料与方法
1. 1　 试验材料
番茄(Lycospersicon esukurentamu)品种为菜
都 982;南方根结线虫(Meloidogyne incognita Chit-
wood,Mi)由青岛农业大学线虫研究所分离;AM
真菌为摩西球囊霉(Glomus mosseae);培养基质为
砂壤土, pH 6. 8,有机质 0. 8% ,碱解氮 36. 2
mg / kg,全磷 0. 4 g / kg,速效磷 20. 5 mg / kg,速效钾
59． 2 mg / kg,灭菌后备用。
1. 2　 试验设计
采用分根培养系统,设 5 个处理,分别为对照;
根室 1 接种 G. mosseae;根室 1 接种M. incognita;
根室 1 接种 G. mosseae +M. incognita;根室 1 接
种 G. mosseae +根室 2 接种 M. incognita(表 1)。
分根培养系统由左右两室组成,将番茄幼苗根系一
分为二令其分别在左右两室内生长,两室之间由有
机板隔开并严格密封,以保证两分室间无任何物质
交换。
1. 3　 接种与管理
分根培养系统按设计要求加入 AM 真菌 5000
接种势单位( IPU),对照则加等量的灭菌接种物和
接种物滤液。 当幼苗长出 4 片真叶后移栽于分根
培养系统内,每个系统 1 株。 采用灌根法接种南方
根结线虫 1500 卵 /株。 随机排列,每处理重复
15 次。
1. 4　 测定指标与方法
接种 AM真菌 45 d后收获测定地上部和地下
部干鲜重等生理指标;AM真菌侵染率采用酸性品
红染色法;根结线虫病情指数、发病率、根内线虫数
量、卵块数等采用刘维志的方法;JA 采用酶联免疫
吸附测定法(ELISA);NO 采用 Griess 法;SA 采用
高相液相色谱法(HPLC);过氧化物酶(POD)活性
采用愈创木酚法;超氧化物歧化酶 ( SOD)采用
NBT法;苯丙氨酸解氨酶(PAL)参照高俊凤的方
法;几丁质酶和 β-1,3-葡聚糖酶分别参照 Boller 和
Joosten的方法。
2　 结果与分析
2. 1 　 接种摩西球囊霉与南方根结线虫对番茄根
系 SA、JA、NO含量的影响
2. 1. 1　 番茄根内 SA含量变化　 接种处理 35 d后,
根系内源结合态和游离态 SA含量均呈现先升高后
下降的趋势;G. mosseae 与 M. incognita 接种于同
一根室,对 SA 的诱导效果最明显;而 M. incognita
诱导 SA 含量最低;G. mosseae 与 M. incognita 同
时接种,能提前诱导番茄产生 SA(图 1)。
2. 1. 2　 番茄根内 JA 和 NO 含量变化　 接种处理
35 d后,番茄根系 JA 和 NO 的含量均呈现先升高
后下降的趋势;G. mosseae与 M. incognita接种于
同一根室,对两者的诱导效果最为明显;而 M. in-
cognita诱导的含量最低;G. mosseae 与 M. incog-
nita同时接种,能提前诱导番茄产生 JA;但不能提
前诱导 NO含量的积聚(图 2)。
2. 2 　 接种摩西球囊霉与南方根结线虫对番茄根
系防御性酶活性的影响
接种处理 35 d 后,番茄根系中 SOD、POD、
PAL、β-1, 3-葡聚糖酶、几丁质酶活性均显著高于
对照;以 G. mosseae 和 M. incognita 接种于同一
根室的诱导效果最为显著;诱导的活性及含量由高
到低的顺序为:G. mosseae和 M. incognita接种于
同一根室,G. mosseae和 M. incognita接种于不同
根室,只接种 G. mosseae,只接种 M. incognita
(表 2)。
Table 1　 Treatments designed in the experiment
Splite-root
system
Treatment
CK 1 2 3 4
Room 1 - G. m Mi G. m +Mi G. m
Room 2 - - - - Mi
CK: Control; G. m: Glomus mosseae; Mi: Meloidogyne incognita.
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　 3 期 　 　 盛萍萍,等:AM真菌诱导的番茄信号物质及其对根结线虫的抑制效应
Fig. 1　 Effects of AM fungi on SA contents in tomato roots
Mi: Tomato seedlings inoculated with 1 500 eggs of M. incognita at transplanting time; G. m +Mi: Tomato seeds inoculated
with G. mosseae 5 000 IPU at sowing time and inoculated with M. incognita for one time; G. m +Mi(1): G. mosseae
and M. incognita inoculated with R1 for one time; G. m +Mi(2): G. mosseae inoculated with R1 and
M. incognita inoculated with R2。 The same as below.
Fig. 2　 Effects of AM fungi on JA and NO contents in tomato roots
Table 2　 Effect of different treatments on activities of resistance
associated enzyme in tomato roots
Treatment
SOD activity
(U / g)
POD activity
(mg / g·min )
PAL activity
(U / g·min )
β-1, 3-glucanase activity
(U / mg·min)
Chitinase activity
(U / mg·min)
CK 124 e 17. 5 e 18. 3 e 18. 3 e 9. 5 e
R1 G. m 159 c 65. 8 c 57. 7 c 70. 7 c 17. 7 c
R1 Mi 141 d 45. 7 d 36. 2 d 55. 8 d 15. 1 d
R1 G. m + Mi 218 a 94. 9 a 71. 6 a 119. 1 a 37. 6 a
R1 G. m + R2 Mi 179 b 75. 3 b 63. 4 b 83. 5 b 25. 6 b
Different small letters in columns mean significant different at P =0. 05 level; Mi: Tomato seedlings inoculated with 1 500
eggs of M. incognita at transplanting time; G. m + Mi: Tomato seeds inoculated with G. mosseae 5 000 IPU at sowing
time and inoculated with M. incognita for one time; G. m +Mi(1): G. mosseae and M. incognita inoculated with R1 for
one time; G. m +Mi(2): G. mosseae inoculated with R1 and M. incognita inoculated with R2. The same as below.
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植物病理学报 42 卷
Table 3　 Effects of AM fungi on numbers of propagule of Meloidogyne incognita
Treatment
No. of J2 per
gram root
No. of the female
per gram root
Total No. of the worms
per gram root
No. of egg-mass
per gram root
No. of egg per
egg-mass
CK - - - - -
R1 G. m - - - - -
R1 Mi 118 a 481 a 610 a 139 a 471 a
R1 G. m +Mi 16 c 121 bc 148 c 89 b 387 bc
R1 G. m + R2 Mi 48 b 280 b 356 b 99 b 420 b
Table 4　 Effect of AM fungi on tomato plant growth and root knot nematode disease
Treatment
Colonization
percentage / %
Disease
indexes
Plant fresh
weight / g
Dry mass of
the top / g
Root dry
mass / g
CK 0 0 12 c 2. 5 d 0. 7 b
R1 G. m 75 a 0 17 a 4. 3 a 1. 8 a
R1 Mi 0 57 a 14 b 2. 3 e 1. 9 a
R1 G. m +Mi 62 b 23 c 15 ab 3. 6 b 1. 7 a
R1 G. m + R2 Mi 75 a 43 b 14 b 2. 7 c 1. 8 a
2. 3　 接种摩西球囊霉对根结线虫繁殖的影响
接种 G. mosseae处理的单位根重根内二龄幼
虫数、雌虫数、线虫总数、卵囊数及卵囊含卵量均低
于单接种南方根结线虫的处理,且同时接种 G.
mosseae和 M. incognita与单接种南方根结线虫之
间均达到显著差异,表明 AM 真菌能够抑制卵囊
的增长,并减少卵量,从而抑制线虫繁殖体的数量。
其中,G. mosseae与 M. incognita 接种于同一根室
对南方根结线虫的防治效果更好(表 3)。
2. 4　 接种摩西球囊霉对番茄根结线虫病的影响
接种 G. mosseae 的植物鲜重、地上部干重及
地下部干重均显著高于对照;而各处理的地下部干
重也均高于对照;同时接种 G. mosseae 与 M. in-
cognita于同一根室,AM 真菌的侵染率受到抑制,
但是病情指数也显著下降;接种 G. mosseae 与 M.
incognita 于不同根室,病情指数也有所下降
(表 4)。
3　 讨论
本试验表明,接种摩西球囊霉诱导了番茄
植株体内诸多信号物质如 NO、 JA 和 SA 的合
成,激活了防御性酶活性,降低了病害程度,促
进了番茄生长。 接种 AM 真菌的植物体内信号
物质含量和抗病性相关酶活性均相对提高 [2] 。
SA 含量增加能提高脂穿梭蛋白和苯丙氨酸酶
的表达,虽然 SA 在这一过程的作用还不清楚,
但防御反应的一些调节是通过 SA 途径,SA 对
AM 真菌诱导的抗病性有促进作用,是在丛枝形
成前发挥作用,还是在丛枝形成后发挥作用,可
以用特殊的探针检测 SA 诱导防御基因在具有
丛枝结构细胞中的转录水平予以确定 [3] 。 关于
防御性酶的积累是否与 JA 诱导有关,目前报道
并不一致 [4] 。 本试验观察到被诱导的信号物质
总是呈现先升高后降低的趋势,表明 AM 真菌
侵染过程中,一方面诱导番茄内源信号物质含
量升高,同时可能产生级联反应,引起根内信号
物质含量变化,提高番茄根系防御性酶活性。
而对于这些信号物质与这些酶之间的关系、信
号的传导途径、各种信号物质之间的相互影响,
尤其是它们之间的级联关系和级联反应特点值
得深入研究。
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　 3 期 　 　 盛萍萍,等:AM真菌诱导的番茄信号物质及其对根结线虫的抑制效应
参考文献
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