全 文 ：第 7 卷 第 5 期
1 9 9 4 年 1 0 月
林 业 科 学 研 究
FO R E S I R E S E A R C H
V o l
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.
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.
5
1 9 9 4
北方杨树上冰核活性细菌的研究
曾大鹏 张永祥 晃龙军 汪 来发 孙福在
摘要 从辽宁省 、黑 龙江省及北京市的杨树不同部位及干部溃疡类病害的病斑上分离 到大量
细菌 。 约有 60 %左右的菌株在一 3 . 5一 6 C 具有冰核活性 。 其中 , 从树十冻伤部位分离的细菌数量
最多 , 冰核活性细菌的比例也最高 ; 由 D ot 人eo re lla g , 二ga rl a S ac c . 引起的大型溃疡病病斑上也分离
到较多的冰核活性细菌 。 用干部大型溃疡斑上分离到的 1 个冰核 活性较强菌株〔E r7L) Inl a he rl, ic ol a
(L o h n is )D ye 〕和叶部分离 l 个冰核活性强的菌株 (I , s e u d o , n o n a 、 sy , 二 , : g a e V a n H a ll) , 在人工霜箱中
测定 , 可使杨树干条的结冰温度从 一 4 . 6 C 分别提高到 一 2 . Z C 和一 1 . 7 C 。 初步调查研究的结果
表明 , 北方杨树上普遍存在着冰核 活性细菌 , 它 们在引起杨树冻伤过程 中起重要作用 ;在诱发某些
干部溃疡病过程中也可能有重要影响 。
关键词 杨树 、冰核 活性细菌 、冻害
杨树 (p oP ul u : s p p . )是我国北方重要的造林树种 。 冻害发生十分严重 , 主要表现有干部冻
伤 (或冻裂 ) 、枝条枯死 、芽冻死及叶片霜冻等 , 是影响造林成活率 、材积生长量和诱发某些枝干
病害的主要原因之一 。
近年来国内 、外的研究〔‘一 7」证明 , 在 自然界和植物体上广泛存在一些冰 核活性细菌 (Ice
n u e le a t io n a c tiv e b a c t e r ia
, 简称 IN A 细菌 ) , 是引起植物产生霜冻的主要 因素之一 , 可在一 2 一
一 5 ‘C 使植物细胞水结冰 , 而没有这 种细菌存在的植物 , 由于植物细胞水具有过冷却作用 (S u -
Pe rc o lin g )
, 在一 7 一一 8 ’C 低温下也不结冰 。 这一新发现 , 为研究和防治冻害及与冻害有关联
的一些病害提供了新途径 ;并在人工降雨或降雪 、冰库节能 、食品保鲜 、检疫以及某些害虫生物
防治等方面 已有成功的开发和利用 。
国外有关 IN A 细菌在林木上的专 门研究极少圈 。 此类细菌与果树树干冻伤之间的关 系已
在桃树 [ , ]和梨树 [ ’。1上得到证明 。 迄今尚未发现它们定殖到针叶树上 [ ’‘〕。 H a w 。 r rh 和 s p ie r 、〔’2」
曾报道从杨树和柳树叶斑病和溃疡病中分离到一种 IN A 细菌 (p . syr 动ga o PxJ 二ri n g ae ) , 但与
杨 、柳树冻伤及病害的关系并未明确 。在国内 , 孙福在等 [l, 2 」在 10 个省 、市 、 自治区的 45 种植物
上 分离 1 12 个 IN A 细菌菌株 , 分属干 3 个属 的 8 个种 (或变种 ) 。 但在杨树和其它林木上的
IN A 细菌在国内尚未见报道 。 为此 1 9 9 2 年 以来 ,作者对辽宁 、 黑龙江省和北京市等地杨树上
的 IN A 细菌进行了初步调查研究 , 结果报道如下 。
1 材料和方法
从杨树干部冻伤部位 、冻死枝芽 、大型及水泡型溃疡病 (D ot h e or “la gr 叮a 二Ia s a c C . )和烂
皮病 (V al sa so rd id a Ni t . )的病斑上取样 , 用稀释法在 PD A 平板上分离细菌 。 挑取有代表性的
19 9 4一 0 3一 3 0 收稿 。
曾大鹏副研 究员 , 晃龙军 , 汪来发 (中国林 业科学研究院森林保护研究所 北京 l。。。, 1 ) ; 张水祥 , 孙福在 (l 们国农业科
学院植物保护研究所 ) 。
5 期 曾大鹏等 :北方杨树 _t冰核活性细菌的研究
菌株 ,经纯化后稀释成 1。, / m L 的含菌量 , 用 V a 】i小滴冻结法队 5〕测定各菌株的冰核活性 。
在初步鉴定细菌种类基础上 ,选 E二动ia 属和 P seu d o m on as 属各 1 个冰核活性较强的菌
株 L T D Z。和 BJF 3 2 , 制 成 1护 / m L 悬 浮液 接 种 美 又 青杨 [ p . Py ra m ld al is x ca th ay an a cv .
G ans u 〕。 方法是将越冬的 1 年生干条采回 , 在室温 (18 〕C左右 )水培 1 周 , 截取离地表 0 . 5一 1
m 处代表下段 , 1 . 5 一 2 . O m 处为上段 。 将干条表面洗刷干净 , 用 7 0 %酒精表面处理后 , 用手术
刀切去 1 /2 枝芽 。 用脱脂棉沾取菌液覆盖在芽上 , 然后用保鲜膜密封 ;对照用灭菌蒸馏水做同
样处理 。 在室内保湿 4 d 后除去保鲜膜及棉花 , 在 电脑控制的人工霜箱中测定接种点的结冰温
度 。
2 结果与分析
2
.
1 杨树不同部位的细菌分离及冰核活性测定
表 1 杨树不同部位的细菌分离及细菌冰核活性测定结果
取 样部位 分离样本数
(个 )
有细菌样本数
(个 )
不同温度下有 IN A 细菌的样 本数 (个 )
一 3 . 5 ℃ 一 4 5 亡 一 6 C
干 部 冻 伤
大型 溃疡病斑
水泡 型溃疡病斑
烂 皮病 病 斑
9
2 2
1 l
6
4
l
5 3
芽计片死冬叶总 季
从表 1 可 以看出 : 采 自辽宁 、黑龙江和北京等地杨树 不同部位的 5 3 个样本 中 , 有 36 个样
本含有大量细菌 , 占 67 . 93 % 。这 36 个样本上的代表性菌株 , 经 V a h 小滴冻结法测定 , 在一 3 . 5
一 一 6 C低温下显示有 IN A 阳性菌株的样本为 2 个 , 占有细菌样本数的 6 1 . 1 1 % 。值得注意的
是 : 干部冻伤的 9 个样本均含有大量细菌 , 其中有 6 个样本的代表菌株是活性较强的 IN A 菌 ;
分离的 2 个大型溃疡斑中 , 有 17 个样本含有大量细菌 , 占 7 . 27 % ,其 中有 13 个样本的代表
菌株显示 了强弱不同的冰核活性 , 占 76 . 47 % 。 从水泡型溃疡病斑上 , 约有一半样本分离到大
量细菌 , 只有一个样本的代表菌株有较弱的冰核活性 。 6 个烂皮病样本中 , 细菌含量极少 ,未发
现有代表性的菌株 。 从叶片上得到了 1 个活性强的 IN A 细菌 。
经初步鉴定 , 在不 同部位样本分离到的 IN A 细菌 , 多数 为 E 二inl a 种 群 , 少数为 P seu d -
m on as
s
P
。 从辽宁省铁岭市大型溃疡斑上分离的 L T D 25 号菌 , 鉴定为 E . h er bi co la (L oh ni 。 )
D ye ;从北京杨树叶片上得到的 BJF 32 号菌 , 鉴定为 P . sy ri n g ae v a n H a n 。 两者表现了最强的
冰核活性 , 在一 3 . S C 下即可结冰 。
2. 2 IN A 细菌引致杨树干条冻伤的测定
图 1 表 明 : 在人工霜箱中接种后 第 4 、 5 、 s d 测定 , 对照 (C K )的下部干条结冰温度平均为
一 4 . S C , 上部平均为一 4 . 7 C , 并无差异 ;而接种 BJ F 3 2和 LT D 2 5的处理 , 第 4 天测定的最高结
冰温度分别为一 1 . 7 ℃和一 2 . Z C , 比对照均有明显提高 。 在接种的下部干条上 , BJ F3 2平均结
冰温度为 一 2 . 4 C , L T D Z。的平均结冰温度为一 2 . S C ;在接种的上部干条上 , BJ F 3 2平均结冰
林 业 科 学 研 究 7 卷
‘5.4一
温度为一 3 . 0 ℃ , L T D 2 5为一 3 . 5 ℃ 。 说明
B JF
3 2的冰核活性高于 LT D Z。 ; 而从接种部
位来看 , 下部干条对同一 IN A 细菌引起的
冻伤要比上部干条较为敏感 。
斑J,曰且一
归侧目
3 讨论
( l) 从辽宁 、黑龙江和北京市杨树上采
集的样本中 , 约有 70 %含有大量细菌 , 其
中 6 0 %左右样本的代表性菌株为 I N A 细
菌 。 这说明 , 北方杨树上 I N A 细菌是相当
普遍的 。 这些细菌的冰核活性以中等或中
等偏上的为多 。
下 上 下 上 下 上 ‘下上 下 上 下 上 , 下 上 下 上 下 上
干备部位
图 1 I N A 细菌引致杨树干条冻伤的测定
以冰核活性较强的 P . sy ri n g ae 菌株 (B JF 3 : 和 E . he 动i‘口a 菌株 (L T D Z、 )接种杨树干条 , 在
人工霜箱中测定 , 比对照的结冰温度分别提高了 2 . 9 ℃ 和 2 . 4 C 。 这说明 , 某些 IN A 细菌的存
在与杨树的冻伤有直接关系 。
( 2) 在杨树不同部位的样本中 , 干部冻伤部位的样本都有大量细菌 , 其 2 /3 的代表株系为
I N A 细菌 , 这是杨树冻伤与 I N A 细菌有密切关系的又一个证据 。 由 D . g re ga ri a 引起的大型溃
疡斑中 76 %的样本含有大量细菌 , 其中绝大多数为 I N A 细菌 ;而同一病原真菌引起的水泡型
溃疡病的样本中 , 仅 50 %左右含有较多细菌 , 仅有 1 个菌株有较弱的冰核活性 , 大型溃疡斑的
产生与 I N A 细菌的关系值得今后进一步探讨 。
( 3) 杨树干条下部比上部对 IN A 细菌更为敏感 , 这 与田间杨树冻伤多发生在干基部的现
象是一致的 。 本试验中 , 对照干条的结冰温度平均为一 4 . 8 ‘C ;而国外曾报道 , 当不存在 IN A
细菌时 , 一般植物细胞水在一 7一 一 8 ℃ 的低温下也不会绪冰 。 这种差异可能与木本植物中含
有某些冰核活性物质和微生物 , 因而提高了细胞的结冰温度有关〔” 一 ‘5〕。即便如此 , IN A 细菌在
本试验中还是显示了提高杨树干部结冰温度的效果 。
接种 I N A 细菌后 , 第 8 天杨树干部的结冰温度较第 4 、 5 天要高一些 , 这可能与细菌在接
种点上需要有一个定殖过程 , 诱发植物细胞结冰的能力才能更强有关 。
(4 )冻害是我国北方杨树普遍而又严重的问题 , 往往又是某些溃疡病的诱因 。因此 ,进一步
研究 IN A 细菌在造成杨树冻伤及诱发某些溃疡病过程中的作用 , 将有可能从 I N A 细菌和病
原微生物的双重角度为杨树冻害和溃疡类病害的综合治理提供科学依据 。
参 考 文 献
1 孙福在 , 朱红 , 何礼远 , 等 . 我国冰核活性细菌种类及其分布的初步研究 . 中国农业科学 , 19 89 , 2 2 (2 ) : 93 ~ 94 .
2 孙福在 , 何礼远 . 冰核活性细菌与植物霜冻的研究 . 植物保护 , 1 9 89 , ( 4 ) : 41 ~ 43 .
3 孙福在 , 朱红 , 何礼远 . 影响冰核细菌成冰活性的因素研究 . 中国农业科学 , 1 9 9 1 , 2 4 ( 3 ) ; 57 一 “ .
4 V a li G
.
G u a n tit a t i
v e e v a lu a tio n o f e x p e r irn
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1 9 71
,
2 8 : 4 0 2 ~ 4 0 9
.
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·
Ph y to p
a t h o lo g y
,
19 7 8
,
6 3 ( 3 )
; 5 2 3 ~ 5 2 7
.
6 1_ in do w S E
, H ir a n o 5 5
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5 期 曾大鹏等 : 北方杨树上冰核活性细菌的研究 4 9 1
l 0
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1 2
l 3
l 4
1 5
Phy s io l
. , 1 9 8 2
,
7 0 (4 )
:
1 0 90 一 10 9 3 .
L in d o w 5 E
.
T he r o le o f b a e t e r ial ie e n u ele
a t io n in fr o s t in ju r y to p la n ts
.
A n n
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Phy to p a tho l
. ,
1 9 8 3
,
2 1
:
3 6 3 ~ 3 8 4
.
Sc o r t ie hin i M
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M o tt a E
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J
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o f A r b o r ie u lt u r e
,
1 9 9 1
,
1 7
(9 )
:
2 4 6一2 4 9 .
W a r d J C
,
G o n z a le s C F
,
E n g lis h H
.
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.
Ph y to p a th o lo g y
,
1 9 8 1
, 7 1 (1 )
: 1 0 9
.
H a e fele D
,
l in d o w 5 E
.
I o e a liz a t io n a n d q u a n t ifie a t io n o f ie e n u e le i a n d ie e n u e le a rio n a e ti
v e b a e te r ia a s s o eia te d w ith
d o r m a n t a n d g r o w in g pe a r t is s u e
.
Ph y to p a th o lo g y
, 1 98 2
, 7 2 (2 )
:
9 4 6
·
1 in d o w S E
,
A r n y D C
,
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.
D is t
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, 1 9 7 8
,
3 6 (6 )
:
8 3 1一 8 38 .
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G r o s s D C
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D iffe r e n t ia l t h e r m a l a n a ly s is a nd f
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, 1 9 8 3 , 10 8 (5 )
: 7 5 5一 7 5 9 .
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P r o e b s t in g E l
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xe e n u e le a t io n a n d s u p e r e o o lin g in fr e e ze
一 s e n s it i
v e p e a eh a n d sw e e t eh e r r y t is
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.
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. 段1. , 1 9 8 6 , 1 1 1 (2 ) : 2 3 2 ~ 2 3 6 .
A sh w o r th E N
,
A n d e r s o n J A
,
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P r o pe r t ie
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,
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.
N o r t ie u lt u r e
S e i
. ,
1 9 8 5
, 1 1 0 (2 )
:
2 8 7 ~ 29 1
.
P r o e b s tin g E L
,
Jr
. ,
A n d r ew s P K
,
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.
S u p e
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r a l b u d s in d e e id u o u s o r e ha r d s
.
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, 19 8 2
,
1 7 : 6 7 ~ 6 8
.
A S tu d y o n Ie e N u e le a tio n A c tiv e B a c te r ia in N o r th e r n Po Pla r s
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L ia o n in g
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H e ilo n g jia n g P r o v in e e a n d B e ijin g C it y
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A b o u t 6 0 % o f the b a e t e r ia s tr a in s s ho w e d
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is o la t e d fr o m t he f
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ri n g a e is o la te d fr o m th e le a f o r E刚in ia he r b ic o la is o la t e d fr o m la r g e e a n k e r le s io n . T h e fr e e z -
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T h e r e s u lt s s ho w e d th a t
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