免费文献传递   相关文献

Toxin produced by Xanthomonas oryzae pv. oryzae of Japonica rices in Yunnan plateau and its relationship with pathogenicity

云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  43(6): 622 ̄629(2013)
收稿日期: 2012 ̄05 ̄01ꎻ 修回日期: 2013 ̄09 ̄29
基金项目: 国家自然科学基金(31160274)ꎻ云南省自然科学基金(2007C233M)ꎻ云南省人才培养项目(2008PY049)
通讯作者: 戴陆园ꎬ 研究员ꎬ 博士生导师ꎬ研究方向为作物遗传育种ꎻ E ̄mail: luyuandai2013@gmail.com
共同第一作者: 冯云程ꎬ男ꎬ甘肃陇西人ꎬ植物病理学硕士研究生ꎻE ̄mail:fengyuncheng87@163.com
阿新祥ꎬ女ꎬ云南大理人ꎬ助理研究员ꎬ 主要从事植物病理学研究ꎻE ̄mail: ahope2002@163.comꎮ
云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系
冯云程1ꎬ2#ꎬ 阿新祥2#ꎬ 刘自单1ꎬ2ꎬ 张斐斐2ꎬ 董 超2ꎬ
杨雅云2ꎬ 张恩来2ꎬ 汤翠凤2ꎬ 徐福荣2ꎬ 戴陆园2∗
( 1 云南大学 生命科学学院ꎬ昆明 650091ꎻ2云南省农业科学院 生物技术与种质资源研究所ꎬ
农业部西南作物基因资源与种质创制重点实验室ꎬ昆明 650223)
摘要:为了探寻云南高原粳稻白叶枯病菌间毒素的差异及毒素与病菌致病性的关系ꎬ本研究选用致病性差异较大的 3个云南
高原粳稻白叶枯病菌株ꎬ采用乙酸乙酯法提取其毒素ꎬ用水稻幼苗浸根法和种子发芽抑制法测定毒素粗提物的生物活性ꎬ并
用 TLC法分析毒素组分及组分含量的差异ꎮ 结果表明 3个菌株单细胞产毒素量与菌株的致病性强弱成正相关ꎻ供试的 3个
菌株ꎬ无论其致病力强弱ꎬ其产生的毒素只要有足够的量ꎬ都能抑制水稻种子发芽ꎬ也能使水稻幼苗萎蔫ꎬ且毒素浓度越高ꎬ作
用越明显ꎻ菌株间毒素组分和组分含量存在差异ꎬ一些特异的组分是否与其致病性有关ꎬ需要深入研究ꎮ
关键词:水稻白叶枯病菌ꎻ毒素ꎻ生物活性ꎻ致病性
Toxin produced by Xanthomonas oryzae pv. oryzae of Japonica rices in Yunnan plat ̄
eau and its relationship with pathogenicity     FENG Yun ̄cheng1 ꎬ 2ꎬ A Xin ̄xiang2ꎬ LIU Zi ̄
dan1ꎬ2ꎬ ZHANG Fei ̄fei2ꎬ DONG Chao2ꎬ YANG Ya ̄yun2ꎬ ZHANG En ̄lai2ꎬ TANG Cui ̄feng2ꎬ XU Fu ̄rong2ꎬ
DAI Lu ̄yuan2   (1College of Life Sciences of Yunnan Universityꎬ Kunming 650091ꎻ2Institute of Biotechnology
and Germplasm Resourcesꎬ Yunnan Academy of Agricultural Sciencesꎬ Key Lab. of Southwestern Crop Gene
Resources and Germplasm Innovationꎬ Ministry of Agricultureꎬ Kunming 650223)
Abstract: To investigate the difference of toxins produced by different strains of Xanthomonas oryzae pv.
oryzae (Xoo) from Japonica rice in Yunnan plateauꎬ and the relationship between toxin and pathogenicityꎬ three
Xoo strains with different pathogenicity were selected. Crude toxins were extracted with ethylacetate methodꎬand
biological activities of the toxins were then detected using rice seedling dip method and inhibition of rice seed
germination test. Content and component of toxins were analyzed by TLC method. The results showed that a
positive relationship existed between amount of toxins produced by unit cell and pathogenicity of Xoo strains.
The toxicity of toxins was well correlated with the concentration of toxins and the virulence of pathogen. There
was difference in the component and concentration of toxins among the three strains. Further study is necessary to
determine whether the specific component of toxins is related with the pathogenicity of Xoo.
Key words: Xanthomonas oryzae pv. oryzaeꎻ toxinꎻ bioactivityꎻ pathogenicity
中图分类号: S432.42          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2013)06 ̄0622 ̄08
    云南高原粳稻在云南省及周边省份冷凉山区稻
谷生产中起到了举足轻重的作用ꎮ 然而自 20 世纪
90年代末白叶枯病在云南高原粳稻生产中出现以
来ꎬ其发生范围不断扩大ꎬ曾严重危害生产上大面积
 
  6期 冯云程ꎬ等:云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系
种植的品种合系 41号、滇系 4号、滇粳优 1号、剑粳
1号等 [ 1 ]ꎮ
    水稻白叶枯病菌 ( Xanthomonas oryzae pv.
oryzaeꎬXoo)为黄单胞菌属的水稻致病变种ꎮ 研究
表明ꎬ云南省 Xoo具有毒性强ꎬ致病型结构复杂等特
点ꎮ 云南高原水稻白叶枯病菌致病型更为复杂ꎬ这
可能是因为云南高原粳稻区分布范围广、生态类型
多样、种植的粳稻品种数量较多、寄主与菌株之间的
趋同或趋异进化给菌株变异提供了良好的条件[ 2 ]ꎮ
Yu等[ 3 ]在云南高原粳稻区菌株的毒性研究中ꎬ将
云南高原粳稻白叶枯病菌划分为 9 个致病型ꎬ在 9
个致病型中ꎬ就有 5 个(Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ)能侵染
IR26ꎬ而在全国的 7个致病型中ꎬ只有Ⅴ型菌能中度
侵染 IR26ꎻ这 9个致病型中Ⅴ型菌分布的海拔范围
最广ꎬ在所研究的 36个菌株中占 33%ꎬ为云南高原粳
稻区的优势致病型(成株期的抗性反应模式为
RRSSSSS)ꎬ几乎在每个采集海拔点(1 532~2 350 m)
均发生ꎻ致病型Ⅶ型毒性很强ꎬ对云南高原粳稻白叶
枯病菌的鉴别品种都具有致病性(成株期的抗性反应
模式为 SSSSSSS)ꎻ致病型为 0型的菌群ꎬ致病力非常
弱ꎬ在 Yu等鉴别品种的抗感反应模式为 RRRRRRRꎮ
综上所述ꎬ云南高原白叶枯病菌致病型复杂ꎬ毒性差
异大ꎬ是研究白叶枯病菌致病机理的理想材料ꎮ
    病菌产生的对植物有害的物质统称为致病因
子ꎬ植物病原物致病因子主要包括酶、毒素、激素
等[ 4 ]ꎮ 研究认为ꎬ病菌致病因子的多少及其活力
大小影响其致病力强弱ꎬ毒素作为引起病害发生的
重要因子之一受到了广泛的关注[ 5 ꎬ 6 ]ꎮ Noda
等[ 7 ]和 Sreeramulu 等[ 8 ]分别报道了白叶枯病菌
在体外培养产生的毒素为有机酸类物质ꎬ并鉴定出
了 7种有机酸ꎮ Shao等[ 9 ]采用 Sreeramulu等所用
的提取方法提取毒素ꎬ用以上鉴定出的 7种有机酸
作标样薄层层析ꎬ结果表明其提取的毒素含有与琥
珀酸、延胡索酸和苯乙酸等标样相同的组分ꎬ但毒
素与所用标样的 Rf 值还有些不相符ꎬ可能在毒素
中存在与标样不同的组成成分ꎬ但未见后续报道ꎮ
    本研究利用云南特有的资源优势ꎬ挑选 3株致
病力差异较大的云南高原粳稻白叶枯病菌菌株ꎬ对
其单位细胞产毒素量、毒素活性和毒素组分进行测
定分析ꎬ旨在探寻不同菌株毒素的差异及毒素与菌
株致病力之间的相互关系ꎬ这对于了解寄主与病原
物之间的互相作用ꎬ以及利用毒素进行水稻白叶枯
病抗性鉴定、抗病育种和寻找新的病害防治方法都
具有重要意义ꎮ
1  材料与方法
1.1  实验材料
    选用本实验室经多年鉴定致病力表现稳定、且
毒性差异显著的 3个菌株ꎬ分别是毒性最强的Ⅶ型
菌群代表菌株 2001 ̄28、云南Ⅴ型优势菌群的代表
菌株 2001 ̄2和 0型菌群的代表菌株 DL08 ̄7ꎬ其采
集地等信息见表 1ꎮ 3 菌株在 Yu 等[ 3 ] 和 Peng
等[1 0 ]云南高原粳稻鉴别品种上的抗感反应模式
分别为 SSSSSSS、RRSSSSS和 RRRRRRRꎮ 2011年
再次在昆明温室用这 3个菌株接种 Yu等鉴别品种ꎬ
每个品种种植 1行ꎬ株行距 15 cm×20 cmꎬ单本植ꎬ3
次重复ꎬ防虫不防病ꎮ 在孕穗期采用剪叶法人工接
种[ 2]ꎬ接种 21 d 后调查ꎬ每个品种每行至少测量 3
株ꎬ共 10个接种叶片的病斑长度ꎬ统计及计算标准
差ꎮ
1.2  毒素的提取
    毒素的提取方法采用加以改进的 Noda 等[ 7 ]
和 Sreeramulu等[ 8 ]的提取方法ꎬ将菌株接种于装
有 100 mL Watanabe 液体培养基的三角瓶中作为
种子液ꎬ28℃ꎬ130 rpm􀅰min-1恒温振荡培养ꎬ将培
养 44 h 的种子液按 3%的接种量转接于 1500 mL
Watanabe液体培养基中ꎬ28℃ꎬ130 rpm􀅰min-1恒温
Table 1  Varieties and origins of Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) strains
Strain No. Origin Variety Altitude / m
2001 ̄28 Xiaoshiqiao villageꎬ the suburb of Yongren Countyꎬ Chuxiong Hexi 22 ̄2 1 531
2001 ̄2 Qingling villageꎬ Renhe townshipꎬYaoan Countyꎬ Chuxiong Chujingxiang 1 1 873
DL08 ̄7 Jiangwei villageꎬ Shangguan townꎬ Dali -- 1 990
  --: The name of rice variety for sample collected was unknown.
326
 
植物病理学报 43卷
振荡培养72 hꎬ8 000 g离心 20 min收集上清液ꎬ50℃
旋转蒸发浓缩至原体积的 1/ 10ꎬ浓缩液用 6倍体积的
丙酮浸泡ꎬ摇匀过夜ꎬ46℃旋转蒸发去除丙酮ꎬ浓缩液
pH调至 7.0ꎬ用等体积的氯仿抽提 3次ꎬ去除氯仿相ꎬ
将水相的 pH 调至 3.0ꎬ用等体积的乙酸乙酯抽提 3
次ꎬ合并乙酸乙酯相ꎬ46℃旋转蒸发去除乙酸乙酯ꎬ残
留物中加入 2 mL无水乙醇溶解ꎬ即为粗毒素ꎮ
1.3  单细胞产毒素的测定
    将 1 500 mL培养 72 h 的细菌培养液吸 1 mL
进行梯度稀释ꎬ取 20 μL涂平板ꎮ 其余培养液抽提
毒素ꎬ根据单菌落数和所提取毒素总量ꎬ计算出单
细胞产毒素量ꎬ即单细胞产毒素量=毒素总量 / (50
×单菌落数×10稀释倍数)ꎻ利用 SAS 软件 DMRT 法统
计 P=0.05水平上的显著性差异ꎮ
1.4  毒素生物活性的测定
1.4.1  粗毒素对水稻幼苗浸根致萎力   将播种
20 d的毫糯扬ꎬIR26和金南风水稻幼苗各 30株ꎬ分
别浸在浓度为 1 120、560、280、140 和 70 ppm 毒素
稀释液中ꎬ设 3 个重复取平均数ꎬ并设相同浓度的
酒精溶液作对照ꎬ48 h 后观察水稻的枯萎情况ꎬ按
0级(水稻叶片不卷曲)、1 级(水稻叶片卷曲ꎬ茎秆
不弯曲或与竖直面成小于 30o弯曲)、2 级(水稻叶
片卷曲ꎬ茎秆与竖直面成 30°~ 90°的弯曲)、3 级
(水稻叶片卷曲ꎬ茎秆与竖直面成大于 90°的弯曲)
4个致萎等级进行统计、分析ꎬ并计算各菌株粗毒
素对水稻品种幼苗的萎蔫程度ꎮ 计算式如下:水稻
品种的致萎程度=处理水稻的致萎级别-相应对照
水稻的致萎级别ꎬ其中致萎级别 x 的计算式为:
x=∑(y×z) / 30(y:单株致萎级别ꎬz:致萎苗数)ꎻ
利用 SAS 软件 DMRT法统计 P=0.05水平上的显
著性差异ꎮ
1.4.2  粗毒素对水稻种子发芽抑制率  方法参照
文献[11]ꎮ 用不同浓度毒素稀释液浸泡 30 粒毫
糯扬、IR26 和金南风水稻露白种子ꎬ24 h 以后取
出ꎬ移置到铺有两层滤纸的培养皿里培养ꎬ在 25℃
下催芽 72 hꎬ记录种子发芽率、根长和芽长ꎬ设相同
浓度的酒精溶液作对照ꎬ每个处理设 3次重复取平
均值ꎬ根长和芽长均超过 0.50 cm(含 0.50 cm)记
为发芽ꎮ 计算式如下:发芽抑制率 = (对照种子发
芽率-处理种子发芽率) /对照种子发芽率×100%ꎬ
利用 SAS 软件 DMRT法统计 P=0.05水平上的显
著性差异ꎮ
1.5  毒素组分分析
    毒素组分分析采用薄层层析法[ 9 ]ꎬ用已报道
的有机酸琥珀酸(SUA)和延胡索酸(FUA)作为标
样ꎬ用硅胶 GF254 板ꎬ以氯仿:乙酸乙酯:冰乙酸 =
6:6:1(V / V / V)为展层剂展层ꎬ用无水乙醇做空白
对照(CK)ꎬ用有机酸专用显色剂 0.3%溴甲酚绿甲
醇溶液进行浸板显色ꎬ并用广谱显色剂 5%硫酸乙
醇做为对比显色剂ꎮ
2  结果与分析
2.1  菌株的致病性比较
    以 3个供试菌株在高原粳稻鉴别品种上病斑
长度作为其致病性指标ꎬ比对结果见表 2ꎮ 无论是
在每个鉴别品种上的病斑长度ꎬ或是平均病斑长度ꎬ
Table 2  Lesion length of identified varieties inoculated by Xoo strains
Variety
Strain  No.
2001 ̄28 2001 ̄2 DL08 ̄7
Haonuoyang 19.2±1.31 4.3±0.61 1.7±0.30
TN1 21.2±1.45 4.9±0.70 1.9±0.36
Kogyoku 18.8±1.11 7.2±1.32 1.7±0.27
Zhenzhu′ai 20.5±1.65 9.7±0.93 2.7±0.34
IR26 20.4±2.14 10.1±1.31 1.1±0.22
Nanjing 33 28.8±1.81 8.7±1.15 1.9±0.29
Kinmaze 19.4±1.61 10.3±1.63 1.2±0.17
Mean lesion length / cm 21.2±3.46 7.89±2.48 1.74±0.53
426
 
  6期 冯云程ꎬ等:云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系
都表明:3 个供试菌株的致病性差异明显ꎬ2001 ̄28
的致病性最强ꎬ2001 ̄2次之ꎬDL08 ̄7最弱ꎮ
2.2  菌株单细胞产毒素量比较
    由表 3可知ꎬ3菌株的单细胞产毒素量呈显著
性差异ꎬ强毒菌株 2001 ̄28 与弱毒菌株 DL08 ̄7 相
比ꎬ单细胞产毒素量差异较大ꎬ前者是后者的 4 倍ꎬ
Ⅴ型菌株 2001 ̄2与 DL08 ̄7相比ꎬ单细胞产毒素量
差异也较大ꎬ前者是后者的 2.3 倍ꎮ 由此可见ꎬ菌
株单细胞产毒素量、毒素总产量均与菌株的致病性
强弱呈一定的对应关系ꎬ致病性越强的菌株ꎬ其单
细胞产毒素量越大ꎮ
2.3  粗毒素对水稻幼苗的致萎作用
    由表 4可知ꎬ3株菌所提粗毒素在不同浓度下
对高抗材料毫糯扬、中抗材料 IR26 和感病材料金
南风幼苗表现出不同的致萎能力ꎬ总体来看只有以
毫糯扬为处理材料ꎬ3 菌株毒素浓度为 70 ppm 和
140 ppm下没有出现萎蔫症状ꎬ其他组合均出现萎
蔫症状ꎻ毒素对水稻幼苗的致萎能力与毒素的浓度
呈正比ꎬ毒素浓度越大ꎬ其对水稻幼苗的致萎作用
越强ꎬ图 1 为弱毒菌株 DL08 ̄7 不同浓度的粗毒
素处理抗病品种毫糯扬幼苗的致萎情况ꎻ同一菌
株毒素在同一浓度下处理不同的抗感水稻材料
时ꎬ对感病材料表现出更强的致萎作用ꎬ且 3 个
不同抗感材料间致萎程度大都呈显著差异ꎬ只
有中抗材料 IR26 和感病材料金南风幼苗致萎
程度在弱毒菌株 DL08 ̄7 的粗毒素低浓度 70
ppm 处理和强毒菌株 2001 ̄28 和中等强度菌株
2001 ̄2 的粗毒素高浓度 1 120 ppm 处理时差异
未达到显著水平ꎻ同一水稻材料用不同菌株一
定的毒素浓度处理时ꎬ强致病性的菌株毒素表
现出更强的致萎作用ꎮ
Table 3  The toxins produced by unit cell of three Xoo strains
Strain
The number of cells in
1 mL of fermenting liquor
The total output of
toxins / mg
The toxins produced
by unit cell / mg
2001-28 5.30±0.15×109 159.7±2.51 2.01±0.08×10-11a
2001-2 6.55±0.14×109 114.9±2.46 1.17±0.07×10-1 1b
DL08-7 6.35±0.17×109 48.1±2.32 5.05±0.13×10-12c
  Note: The different letters in the same column indicate statistically significant difference at P= 0.05.
Table 4  Wilting scores of three varieties of rice seedling induced by
toxins of Xoo in different concentrations
Strain Variety
Concentration gradient of toxin
70 ppm 140 ppm 280 ppm 560 ppm 1 120 ppm
2001-28
Haonuoyang 0c 0c 0.70±0.026c 1.77±0.033c 2.11±0.036b
IR26 0.47±0.005b 0.70±0.026b 1.10±0.034b 2.07±0.030b 2.66±0.055a
Kinmaze 0.84±0.020a 1.50±0.035a 1.70±0.026a 2.46±0.045a 2.74±0.051a
2001-2
Haonuoyang 0c 0c 0.63±0.026c 1.46±0.020c 2.00±0.032b
IR26 0.53±0.0053b 0.59±0.33b 1.07±0.021b 1.80±0.027b 2.70±0.047a
Kinmaze 0.61±0.027a 1.23±0.035a 1.76±0.034a 2.37±0.047a 2.77±0.042a
DL08-7
Haonuoyang 0b 0c 0.65±0.015c 1.24±0.035c 2.07±0.025c
IR26 0.47±0.022a 0.66±0.024b 1.17±0.027b 1.52±0.030b 2.60±0.049b
Kinmaze 0.45±0.013a 0.93±0.033a 1.66±0.037a 2.50±0.031a 2.77±0.045a
  Note: The data in table processed with significant difference between different materialsꎻ The same letter indicated that there
were no significant differences at 5% level.
526
 
植物病理学报 43卷
Fig. 1  Wilting of Haonuoyang treated by toxin ( in a concentration gradient)
produced by DL08 ̄7 strain
Table 5  The inhibition rate of rice seeds germination by toxins of Xoo strains
Strain Processing material
Concentration gradient of toxin
70 ppm 140 ppm 280 ppm 560 ppm 1 120 ppm
2001 ̄28
Haonuoyang 0b 1.1±0.11a 2.2±0.15a 48.9±3.21c 96.7±3.89a
IR26 1.1±0.12a 0b 1.1±0.08b 58.9±3.67b 100a
Kinmaze 1.1±0.16a 0b 2.2±0.19a 74.4±3.33a 100a
2001 ̄2
Haonuoyang 1.1±0.14a 0b 0a 20±2.17c 84.2±4.21b
IR26 1.1±0.11a 1.1±0.15a 0a 48.9±4.31b 100a
Kinmaze 1.1±0.15a 1.1±0.14a 0a 62.2±3.21a 100a
DL08 ̄7
Haonuoyang 2.2±0.17a 2.2±0.17a 0b 14.4±1.11c 79.8±4.33b
IR26 1.1±0.09b 2.2±0.15a 0b 34.4±2.31b 98.9±3.42a
Kinmaze 1.1±0.12b 2.2±0.21a 2.2±0.21a 48.9±2.19a 98.9±4.21a
2.4  粗毒素对水稻种子发芽的抑制率
    由表 5可知ꎬ当粗毒素浓度为 280 ppm 和 280
ppm以下时ꎬ3个供试菌株粗毒素对 3 个水稻材料
种子的发芽没有明显的抑制作用ꎬ抑制作用无论是
品种间还是菌株间都没有明显差异ꎮ 但当毒素浓
度增加到 560 ppm时ꎬ表现出明显的抑制作用ꎬ这
种抑制作用强弱与菌株的毒性强弱相一致ꎬ2001 ̄
28毒素对水稻品种发芽抑制作用远大于 DL08 ̄7ꎻ
相应地ꎬ对于同一个菌株而言ꎬ菌株的粗毒素对 3
个材料的种子发芽抑制率的差异显著ꎬ这种抑制作
用强弱刚好与水稻品种的抗病性强弱呈反比ꎬ即抗
病性越强的水稻品种ꎬ其种子发芽被毒素抑制的强
度越低ꎬ金南风种子发芽被抑制的程度远大于毫糯
扬的ꎮ 当浓度达到 1 120 ppm时ꎬ毒素对水稻材料
种子的发芽表现出极强的抑制作用ꎬ对 IR26 和金
南风材料种子的发芽抑制率接近或达到 100%ꎬ对
抗病材料毫糯扬种子的发芽抑制率ꎬ强毒菌株
2001 ̄28 所提取毒素达 96. 7% 以上ꎬ 2001 ̄2 达
84.2%以上ꎬ弱毒菌株 DL08 ̄7 达 79.8%以上ꎮ 当
毒素浓度从 560 ppm增加到 1 120 ppm时ꎬ对 3 个
水稻品种种子的发芽抑制作用都是明显加大的ꎮ
626
 
  6期 冯云程ꎬ等:云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系
Fig. 2  TLC coloring plots
A: Fluorescence colorꎻ B: 0.3% bromocresol green methanol colorꎻ C: 5% sulfuric acid in ethanol color
Table 6  The results of TLC analysis
Strain The Rf of fluorescence color
The Rf of 0.3% bromocresol
green methanol color
The Rf of 5% sulfuric
acid in ethanol color
2001-28 0.337  0.742  0.831  0.933
0.169  0.337  0.393
  0.449  0.506  0.596
0.640    0.753
0.831  0.899
2001-2
0.337  0.416  0.775
0.831  0.933
0.202  0.337  0.393
0.449  0.506  0.596
0.640  0.753
0.831  0.899
DL08-7 0.708 0.831 0.933
0.202 0.371 0.449
0.506  0.640  0.753
0.831  0.899
CK -- -- --
  Note: Bold font indicate the higher contentꎬ The Rf of succinic acid is 0.506ꎬ The Rf of fumaric acid is 0.483ꎬ“--”mean that
nothing is colored.
2.5  毒素薄层层析
    3菌株所提毒素的点板图如图 2 所示ꎬ统计结
果如表 6所示ꎮ
    从 3菌株毒素的薄层层析结果可以看出ꎬ菌株
2001 ̄28检测出了 12种物质ꎬ其中有 8种物质为有
机酸类ꎬ并在 0.337、0.506、0.831、0.899 处含量明
显增加ꎬRf 值为 0. 169 和 0. 742 的物质为菌株
2001 ̄28所独有ꎻ菌株 2001 ̄2的粗毒素检测出了 13
种物质ꎬ其中有 8 种物质为有机酸类ꎬ并在 0.202、
0.506、0. 831 处含量明显增加ꎬRf 值为 0. 416 和
0.775的物质为菌株 2001 ̄2 所独有ꎻ菌株 DL08 ̄7
检测出了 10物质ꎬ其中有 6种物质为有机酸类ꎬ并
在 0.640、0. 831、0. 899 处含量明显增加ꎬRf 值为
0.371和 0.708的物质为菌株 DL08 ̄7所独有ꎮ 3 菌
株都检测出与标样琥珀酸相同 Rf 值的物质ꎬ推断
其粗毒素中可能含有琥珀酸ꎬ而未检测到延胡索
酸ꎮ
    3 菌株间粗毒素组分和各组分含量存在较大
差异ꎬ强毒性菌株 2001 ̄28其 Rf值为 0.337的点在
2001 ̄28的层析结果中含量较高ꎬ在 2001 ̄2中含量
较少ꎬ在 DL08 ̄7中没有此点ꎬ此组分是否与 2001 ̄
28致病性强有关ꎬ值得关注ꎮ
3  讨论
    本研究供试的 3个菌株的致病力强弱为 2001 ̄
28>2001 ̄2>DL08 ̄7ꎬ白叶枯病菌接种水稻时菌液
的浓度均为 6×108cfu􀅰mL-1ꎮ 由于接种时接种细
726
 
植物病理学报 43卷
胞数相同(浓度相同)ꎬ本研究结果表明 3 菌株单
细胞产毒素量差异明显ꎬ单细胞产毒素量 2001 ̄28
>2001 ̄2>DL08 ̄7ꎬ即单细胞产毒素量与菌株致病
力强弱呈正相关ꎬ菌株单位细胞产毒素量越大ꎬ其
对水稻的毒害作用就越强ꎬ所表现出的致病能力就
越强ꎮ 本研究在毒素生物活性的测定中采用了两
种方法:粗毒素对水稻幼苗的致萎力和粗毒素对水
稻种子发芽的抑制率ꎬ这两种方法均能较好地测定
不同菌株毒素的生物活性ꎮ 尽管两种方法都采用
了 5种梯度浓度ꎬ但在粗毒素对水稻种子发芽抑制
率测定中ꎬ只有两种高浓度粗毒素试验ꎬ特别是只
在 560 ppm时ꎬ才能较好地反映出菌株间或水稻品
种间的差异ꎻ处理材料之间都呈显著性差异ꎬ粗毒
素对水稻幼苗的致萎力中ꎬ几乎每种粗毒素梯度浓
度都能测定出菌株间或水稻品种间的差异ꎻ相对与
粗毒素对水稻种子发芽的抑制率方法ꎬ粗毒素对水
稻幼苗的致萎力方法表现出更高的试验灵敏性ꎮ
值得一提的是ꎬ以上两种菌株粗毒素生物活性测定
方法ꎬ都能用作菌株毒性评价ꎬ也能用作对水稻品
种抗病性评价ꎬ这一方面还未见报道ꎬ开展菌株粗
毒素利用研究具有一定的科学价值ꎮ
    关于水稻白叶枯病菌毒素由哪些物质组成ꎬ
Noda等[ 7 ]和 Sreeramulu 等[ 8 ]分别报道了白叶枯
病菌在体外培养产生的毒素为有机酸类物质ꎬ并采
用紫外吸收、红外吸收、核磁共振、质谱分析等方法
确定从水稻白叶枯病菌中分离到的毒素为 7 种有
机酸ꎬ它们是 3 ̄甲硫基丙烯酸、反式-甲硫基丙酸、
苯乙酸、异戊酸、α、 |甲基巴豆酸、琥珀酸和延胡索
酸ꎮ Shao等[ 9 ]采用 Sreeramulu 等[ 8 ]所用的毒素
提取方法ꎬ用以上鉴定出的 7种有机酸作标样与提
取的毒素共同薄层层析ꎬ结果表明其提取的毒素含
有与琥珀酸、延胡索酸和苯乙酸等标样相同的组
分ꎬ但毒素与所用标样的 Rf值还有些不相符ꎬ可能
在毒素中存在与标样不同的组成成分ꎬ但对差异组
分的研究未见后续的报道ꎻ同时指出水稻白叶枯病
菌不同小种间产生的毒素区别不甚明显ꎮ 本研究
发现ꎬ菌株粗毒素的含量与菌株的致病性相关联ꎬ
而粗毒素的成分含量较多ꎮ 本研究参考 Noda 和
Sreeramulu的提取方法ꎬ对所提粗毒素薄层层析分
析ꎬ用不同的显色方法对比显色ꎬ发现其粗提物中
不仅仅存在有机酸类物质ꎬ还存在其他未知物质ꎬ
并占有较高的含量ꎻ此外ꎬ本研究还揭示ꎬ云南高原
粳稻白叶枯病菌粗毒素还存在较为明显差异ꎬ无论
是粗毒素组分或是相关组分含量 3 菌株间都存在
较大差异ꎬ特别是对于菌株间含量差异大的组分如
Rf值为 0.337的物质ꎬ到底是哪类物质ꎬ它是否与
菌株的致病性有关联ꎬ是值得进一步研究的ꎮ 菌株
粗毒素的成分含量较多ꎬ也可能成分较复杂ꎬ能从
众多粗毒素成分中筛选发现与菌株致病性密切相
关的成分ꎬ进而发掘相应的基因ꎬ必将对于更好地
理解白叶枯病菌的致病机理、发现品种抗病机制ꎬ
产生积极的影响ꎮ
参考文献
[1]   Qian Jꎬ Zhang S Gꎬ Ji G H. Evaluation of resistance to
bacterial blight ( Xanthomonas oryzae pv. oryzae) in
Yunnan rice cultivars ( in Chinese) [ J] . Journal of
Yunnan Agricultural University (云南农业大学学
报)ꎬ 2003ꎬ 18(3): 239-246.
[2]   He J Pꎬ Yang Y Yꎬ Feng Y Cꎬ et al. Pathotype identifi ̄
cation of Xanthomonas oryzae pv. oryzae isolated from
high altitude Japonica rice production region in Yunnan
Province (in Chinese)[J] . Acta Phytopathologica Sini ̄
ca (植物病理学报)ꎬ 2011ꎬ 41(6): 635-639.
[3]   Yu T Qꎬ Liang Bꎬ Ye C Rꎬ et al. A preliminary analy ̄
sis of pathotypes of Xanthomonas oryzae pv. oryzae and
the resistant reactions of main Japonica rices in the Yun ̄
nan plateau (in Chinese)[J] . Scientia Agricultura Sini ̄
ca (中国水稻科学)ꎬ 2005ꎬ 38(6): 1148-1155.
[4]   Dong H S. Plant induced resistance principle ( in Chi ̄
nese) [M] . Beijing: Science and Technology Press
(北京: 科学技术出版社)ꎬ 1995. 108-109.
[5]   Shi F M. Research advances on the toxin of the plant
pathogenic fungus ( in Chinese) [J] . Heilongjiang Ag ̄
ricultural Sciences (黑龙江农业科学) ꎬ 2006ꎬ (2):
70-73.
[6]   Chen X Jꎬ Xu Yꎬ Tong Y Hꎬ et al. Pathogenic
mechanism of phytotoxin produced by Rhizoctonia
solaniꎬ the causal pathogen of rice sheath blight ( in
Chinese)[ J] . Acta Phytopathologica Sinica (植物病
理学报)ꎬ 2009ꎬ 39(4): 439-443.
[7]   Noda Tꎬ Sato Zꎬ Kobayashi Hꎬ et al. Isolation and
structural elucidation of phytotoxic substances produced
by Xanthomonas campestris pv.oryzae[ J] . Annals of
826
 
  6期 冯云程ꎬ等:云南高原粳稻白叶枯病菌毒素及其与致病性关系
the Phytopathological Society of Japanꎬ 1980ꎬ 46: 663
-666.
[8]   Sreeramulu Pꎬ Nayudu W. Phytoxin organic acids pro ̄
duced in vitro and in vivo by isolates of the bacterial
leaf blight pathogen of rice [ J] . Indian Phytopatholo ̄
gyꎬ 1987ꎬ 40 (3): 320-326.
[9]   Shao Mꎬ Wang J S. Extractionꎬ bioassay and composi ̄
tion analysis of the toxin from Xanthomonas oryzae pv.
oryzae[J] . Acta Phytopathologica Sinica (植物病理
学报)ꎬ 1997ꎬ 27(4): 315-320.
[10] Peng X Xꎬ Yu T Qꎬ Li Jꎬ et al. Pathotype identifica ̄
tion and distribution of Xanthomonas oryzae pv. oryzae
in Japonica rice planted region of the northwest Yunnan
plateau ( in Chinese)[J] . Chinese Journal of Rice Sci ̄
ence (中国水稻科学)ꎬ 011ꎬ 25(1): 107-111.
[11] Huang W Wꎬ Xiang Zꎬ Gong Lꎬ et al. Preliminary
study on the extraction of crude toxin of Rhizoctonia
solani and its activity ( in Chinese)[J] . Journal of An ̄
hui Agricultural Sciences (安徽农业科学) ꎬ 2009ꎬ 37
(27): 13342-13345.
责任编辑:李晖
􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀤌
􀦌 􀦌
􀦌
􀦌
欢迎订阅«植物病理学报»
«植物病理学报»是中国植物病理学会主办的全国性学术刊物ꎬ“中国科技核心期刊”ꎮ 主要刊登
植物病理学各分支未经发表的专题评述、研究论文和研究简报等ꎬ以反映中国植物病理学的研究水平
和发展方向ꎬ推动学术交流ꎬ促进研究成果的推广和应用ꎮ
本刊现已被英国农业与生物技术文摘(CAB)、联合国粮农组织 AGRIS 等收录ꎮ 据«中国科技期
刊引证报告»(2012年版)统计结果ꎬ«植物病理学报»影响因子 0.836ꎮ 荣获首届«中国学术期刊检索
与评价数据规范»(CAJ ̄CD)执行优秀期刊奖和 2012中国国际影响力优秀学术期刊奖ꎮ
本刊为双月刊ꎬ每期定价 30元ꎬ全年 6期共 180元ꎮ
邮发代号: 82 ̄214ꎮ 欢迎投稿ꎬ欢迎订阅ꎮ
编辑部地址: 北京市海淀区圆明园西路 2号 中国农业大学植保楼 406室
邮编: 100193
电话: (010) 6273 2364
E ̄mail:zwblxb@ cau.edu.cnꎮ
926