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Allelopathy of Hexanedioic acid, bis(2-methylpropyl) ester to Verticillium Wilt(Verticillium dahllae)and Eggplant Seedling Growth

化感物质己二酸二异丁酯对茄子黄萎病及幼苗生长的化感效应



全 文 :© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园  艺  学  报  2009, 36 (7) : 1065 - 1070
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2008 - 12 - 30; 修回日期 : 2009 - 04 - 30
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30771469 ) ; ‘十一五’国家科技支撑计划重点项目 ( 2008BADA6B02) ; 国家 ‘863’计划
项目 (2004AA247010) ; 辽宁省教育厅高等学校创新团队项目 (2006T118)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: zblaaa@1631com)
化感物质己二酸二异丁酯对茄子黄萎病及幼苗生长
的效应
刘 娜 1 , 周宝利 13 , 李轶修 1 , 张 健 1 , 陈 丰 1 , 贾 倩 1 , 鲁 博 2
(1沈阳农业大学园艺学院 , 沈阳 110161; 2上海市农业科学院农业科技信息研究所 , 上海 201106)
摘  要 : 采用模拟的方法 , 研究了化感物质己二酸二异丁酯对茄子黄萎菌及茄子种子萌发、幼苗生长
的效应。结果表明 , 己二酸二异丁酯在黄萎菌培养的前阶段极显著地抑制了菌丝的生长 , 培养 7 d时 , 110
mmol·L - 1的抑制作用最大。田间抗病试验结果表明 , 各浓度己二酸二异丁酯均提高了茄子幼苗对黄萎病
的抗性 , 其中以 015 mmol·L - 1处理最好。己二酸二异丁酯低浓度时促进了茄子种子的萌发 , 增加了幼苗
的株高、茎粗、地上和地下部干鲜质量、叶绿素含量和根系活力 , 而随着浓度增大 , 促进作用减弱或者表
现出抑制作用。低浓度的己二酸二异丁酯对叶片丙二醛 (MDA ) 含量和细胞膜相对透性起化感抑制作用 ,
并随浓度增加作用强度增大 ; 但浓度增至 110 mmol·L - 1时 , 表现化感促进作用。
关键词 : 茄子 ; 根系分泌物 ; 化感作用 ; 黄萎菌
中图分类号 : S 64111  文献标识码 : A  文章编号 : 05132353X (2009) 0721065206
A llelopa thy of Hexaned io ic Ac id, B is ( 22m ethylpropyl) Ester to Vertic illium
W ilt ( V ertic illium dah liae) and Eggplan t Seedling Growth
L IU Na1 , ZHOU Bao2li13 , L I Yi2xiu1 , ZHANG J ian1 , CHEN Feng1 , J IA Q ian1 , and LU Bo2
(1 College of Horticu lture, Shenyang A gricu ltura l U niversity, Shenyang 110161, China; 2 The Inform ation Research Institu te,
Shangha i A cadem y of A gricultura l Sciences, Shanghai 201106, China)
Abstract: A llelopathy of hexanedioic acid, bis ( 22methylp ropyl) ester exudated by grafted eggp lant
roots to Verticillium wilt (V erticillium dah liae) and seedling growth was studied by using simulative method.
The results showed that hexanedioic acid, bis ( 22methylp ropyl) ester had a significant supp ression to the
mycelium growth in early stage during culturing V erticillium dahllae. W hen the mycelium growing to 7 d, 110
mmol·L - 1 had the best inhibitory effect. The results of field investigation indicated that hexanedioic acid,
bis (22methylp ropyl) este enhanced the disease resistance of eggp lants at all the concentrations and the best
effect p resented in 015 mmol·L - 1 treatment. Hexanedioic acid, bis (22methylp ropyl) ester exhibited allelo2
pathic p romotion at a low concentration and allelopathic inhibition at a high concentration on eggp lant seed ger2
m ination, seedling growth. W hile the MDA content and relative electricity conductivity were inhibited by hex2
anedioic acid, bis (22methylp ropyl) ester at a low concentration, and the inhibitory rates were enhanced with
the increasing concentration. Up to 110 mmol·L - 1 , hexanedioic acid, bis (22methylp ropyl) ester p resented
allelopathic p romotion.
Key words: eggp lant; root exudate; allelopathy; Verticillium wilt
茄子黄萎病是由 V erticillium dahliae引起的茄子典型土传病害 , 在我国普遍发生 , 一般发病后产
量损失 20% ~30% , 严重时损失达到 60%。嫁接是预防茄子黄萎病 , 克服连作障碍简单有效的技术
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措施。目前 , 人们采用野生茄子品种和抗病番茄品种作为砧木进行嫁接 , 并取得了理想的抗病效果。
许多研究表明 , 以番茄为砧木嫁接茄子后 , 嫁接植株与自根茄相比田间表现出明显的抗病性 ( Ginaux
& Doup le, 1985; 王茹华 等 , 2003; 刘玉石和丁九敏 , 2006)。茄子 /番茄嫁接植株的根系分泌物对
茄子黄萎病菌有较强的化感抑制作用 (W ang et al. , 2005)。在进一步对茄子 /番茄嫁接植株和自根茄
子根系分泌物中的成分进行 GC - MS检测后发现 , 茄子与番茄嫁接后嫁接植株根系分泌物中物质的种
类和相对含量发生了一定程度的变化 , 成分上的这种变化与生产中嫁接抗病有关 ; 嫁接后 , 植株根系
分泌物中脂肪酸酯类物质的相对含量增加 (刘娜 等 , 2008)。脂肪酸及其衍生物在自然界中广泛存
在 , 是一类潜在的化感物质。近几年许多研究证明脂肪酸酯类物质是植物源物质 , 并在很多植物的根
系分泌物中检测出来 ( Tran et al. , 2006)。有报道 , 油菜 (杨瑞吉和牛俊义 , 2006)、玉米 (柴强和
冯福学 , 2007)、大豆 (韩丽梅 等 , 2003)、辣椒 (侯永侠 等 , 2007) 的根系分泌物中均分离鉴定
出该类物质。但是 , 有关此类物质化感作用方面的报道还不是很多。嫁接茄子根系分泌物中含量最多
的脂肪酸酯类物质对其自身和黄萎病的化感效应还有待于进一步研究。作者是在过去以番茄为砧木 ,
茄子为接穗采用劈接法嫁接后 , 对嫁接植株根系分泌物成分全面检测基础上 (刘娜 等 , 2008) , 选
取其中相对丰度较高的己二酸二异丁酯 [ Hexanedioic acid, bis (22methylp ropyl) ester ] , 通过室内外
生物检测的方法 , 研究其对黄萎病和茄子种子萌发、幼苗生长的化感作用 , 以期为进一步解释嫁接预
防茄子黄萎病提供理论依据。
1 材料与方法
111 供试材料
选取茄子 /番茄嫁接植株根系分泌物中化感物质己二酸二异丁酯 (刘娜 等 , 2008) , 采用化学分
析纯作为外源模拟生化试剂。按照该物质在根系分泌物中的峰值并结合预备试验 , 设置 4个浓度 : 0
(对照 )、011、015和 110 mmol·L - 1。茄子黄萎病菌 (V erticillium dah liae) 来源于茄子连作病圃发病
植株 , 分离纯化后经沈阳农业大学植物保护学院真菌室鉴定。茄子试材选用 ‘西安绿茄 ’。
112 抑菌试验
将制备好的己二酸二异丁酯各浓度溶液 1 mL, 分别加入到 49 mL已融化并冷却至 40 ℃的灭菌
PDA培养基中 , 混合均匀后倒入培养皿中 , 每皿接 3个直径为 016 cm的黄萎菌菌片 , 每处理重复 3
次。于 25 ℃下暗培养 4、7和 11 d后用十字交叉法测定菌落直径。测定结果参照 W illiam son和 R ich2
ardson (1988) 的方法 , 采用化感作用效应指数 (R I) 表示。当 T≥C时 , R I = 1 - C /T; 当 T≤C时 ,
R I = T/C - 1。其中 C为对照值 , T为处理值。R I > 0为促进作用 , R I < 0为抑制作用 , 绝对值大小与
作用强度一致。均以 R I值作为原始数据 , 采用 DPS数据处理系统进行统计分析。
113 防病试验
2008年 3月在沈阳农业大学蔬菜基地进行。常规营养钵育苗 , 待幼苗长至四叶一心时选取健康、
长势一致的茄子幼苗施加不同浓度的己二酸二异丁酯溶液 , 每个处理在植株根际约 10 cm范围内均匀
施加 100 mL, 每隔 3 d施加一次 , 连续施加 3次。3 d后采用伤根法接种黄萎菌。黄萎菌孢子悬浮液
浓度为 1 ×107 cfu·mL - 1 , 每株接种 100 mL。从田间出现病株开始 , 每 5 d调查一次病情 , 连续调查
5次 , 计算病情指数。每处理 20株 , 随机排列 , 3次重复。
黄萎病病情分级标准 : 0级 , 无病株 ; 1级 , 全株黄化萎蔫叶片少于 1 /4; 2级 , 全株黄化萎蔫叶
片占 1 /4~2 /4; 3级 , 全株黄化萎蔫叶片占 2 /4~3 /4; 4级 , 全株黄化萎蔫叶片达到 3 /4以上至全部
萎蔫枯死。病情指数 ( % ) = ∑ (级数 ×株数 ) / (最高级数 ×总株数 ) ×100。
114 种子萌发试验
采用滤纸培养皿法 , 取各浓度溶液 5 mL分别加入铺有 2层定性滤纸的培养皿中 , 每皿放入经
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 7期 刘  娜等 : 化感物质己二酸二异丁酯对茄子黄萎病及幼苗生长的效应  
10% H2 O2消毒的茄子种子 50粒 , 置多功能气候培养箱中培养。每天补充适量水分 , 以保持滤纸湿
度。培养至种子发芽后 , 每 24 h观察种子萌发状况 , 记录发芽率 , 7 d后测定总发芽率、胚根长和苗
长 , 并计算发芽速度指数 ( I) 和化感效应指数 (R I)。各处理均设 3次重复。
I = 2 ×(7 ×X1 + 6 ×X2 + 5 ×X3 + 4 ×X4 + 3 ×X5 + 2 ×X6 + 1 ×X7 ) , X为每隔 24 h发芽的种子
数 , X1 = 24 h记录的发芽数 , X2 = 48 h记录的发芽数 , 以此类推。
115 茄子幼苗生长试验
选取发芽势一致的茄子种子播于盛有珍珠岩、草炭与蛭石 (3 ∶2 ∶1) 基质的营养钵 (13 cm ×12
cm) 中。待四叶一心时浇灌不同浓度的试剂。每个处理施加 100 mL, 于处理后第 7天对茄子的株高、
茎粗、鲜样质量、干样质量、叶绿素含量、叶片丙二醛 (MDA ) 含量、叶片细胞膜相对透性和根系
活力等指标进行测定。每个处理 10株 , 3次重复。叶绿素含量采用丙酮和无水乙醇 (1 ∶1) 混合浸
提液黑暗浸提 ; 丙二醛含量采用硫代巴比妥酸进行测定 ; 根系活力采用氯化三苯基四氮唑 ( TTC) 法
进行测定 ; 细胞膜相对透性用外渗电导法测定 (郝建军和刘延吉 , 2001)。
采用 Excel软件对数据进行处理和制图 , 采用 DPS软件进行差异显著性检验。
2 结果与分析
211 己二酸二异丁酯对茄子黄萎病的化感作用
21111 对黄萎病菌菌丝生长的影响  由表 1可知 , 培养 4 d时 , 各浓度己二酸二异丁酯溶液处理与
对照相比 , 除了 011 mmol·L - 1促进菌丝生长外 , 其余浓度处理均抑制了菌丝的生长 , 并且随浓度增
大抑制作用增强。当培养至 7 d时 , 各浓度处理对菌丝的生长起到了极显著的化感抑制作用 , 其中 1
mmol·L - 1的作用强度最大 , 抑制率为 10136% ; 培养 11 d后 , 所有处理对黄萎病菌菌丝生长均起化
感促进作用 , 以 015 mmol·L - 1的促进作用最小。
表 1 化感物质己二酸二异丁酯对黄萎病菌菌丝生长的作用
Table 1 A llelopa thy of hexaned io ic ac id, b is ( 22m ethylpropyl) ester on m ycelium growth of Vertic illium w ilt
浓度 /
(mmol·L - 1 )
Concentration
4 d
菌落直径 / cm
Colony diameter
R I值
R I value
7 d
菌落直径 / cm
Colony diameter
R I值
R I value
11 d
菌落直径 / cm
Colony diameter
R I值
R I value
0 11878 bA  0 bB 31282 aA  0 aA 41237 dB 0 dD
011 11920 aA  010222 aA 31040 bB - 010767 bB 41272 bA 010082 bB
015 11841 cB - 010213 cC 21995 cC - 010909 cC 41259 cB 010050 cC
110 11780 dC - 010534 dD 21942 dD - 011081 dD 41288 aA 010125 aA
  注 : 数字后不同大小写字母分别表示差异达 1% , 5%显著水平。下同。
Note: D ifferent small and cap ital letters mean significant differences at 0105 and 0101 levels respectively. The same below.
21112 对黄萎病病情指数的影响  从表 2可以看出 , 茄子幼苗在调查日期范围内 , 011~110 mmol·
L - 1处理的病情指数小于对照 , 表现出不同程度的抗病性。其中以 015 mmol·L - 1处理的茄子抗病性
最强 , 4月 20日比对照降低了 7140% , 至 5月 10日 , 病情指数为 68180% , 而对照已高达 90121%。
表 2 己二酸二异丁酯对茄子黄萎病病情指数的影响
Table 2 Effects of hexaned io ic ac id, b is ( 22m ethylpropyl) ester on the d isea se index of Vertic illium w ilt
浓度 / (mmol·L - 1 ) Concentration 04 - 20 04 - 25 04 - 30 05 - 05 05 - 10
0 56140 aA 60172 aA 62135 aA 72125 aA 90121 aA
011 33183 bB 53130 cB 60112 aA 65173 bB 85140 bB
015 15100 cC 36175 dC 41170 bB 58133 cC 68180 dC
110 36170 bB 55135 bAB 60172 aA 64180 bB 81170 cB
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212 己二酸二异丁酯对茄子种子萌发的化感作用
如表 3所示 , 己二酸二异丁酯对茄子种子萌发表现为 “低促高抑 ”, 与对照相比 , 当浓度为 011
mmol·L - 1时促进了种子萌发 , 发芽率和发芽速度指数分别增加了 5164%和 10153% , 其余浓度则表
现为化感抑制效应 , 并且随着浓度的增加抑制作用增强。110 mmol·L - 1时对发芽率和发芽速度指数
的抑制率最大 , 分别为 15149%和 22166%。当浓度为 011 mmol·L - 1时胚根长和苗长分别增加
16170%和 19101% , 随着浓度增大促进作用减弱 , 当浓度增至 110 mmol·L - 1时起极显著的抑制作
用 , 胚根长和苗长比对照分别减少了 9184%和 10192%。
表 3 己二酸二异丁酯对茄子种子萌发的化感作用
Table 3 A llelopa thy of hexaned io ic ac id, b is ( 22m ethylpropyl) ester on seed germ ina tion of eggplan t
浓度 /
(mmol·L - 1 )
Concentration
发芽率 /%
Germ ination
rate
发芽率 R I值
R I value of
germ ination rate
发芽速度指数
Germ ination
rate index
胚根长 / cm
Root length
胚根长 R I值
R I value of
root length
苗长 / cm
Shoot length
苗长 R I值
R I value of
shoot length
0 89193 bB  0 bB 2 136 bB 31467 bB  0 cC 61801 bB  0 bB
011 95100 aA  010528 aA 2 361 aA 41046 aA  011431 aA 81094 aA  011597 aA
015 86167 cC - 010363 cC 1 874 cC 31586 bB  010332 bB 61800 bB - 010001 bB
110 76100 dD - 011549 dD 1 652 dD 31126 cC - 010984 dD 61058 cC - 011092 cC
213 己二酸二异丁酯对茄子幼苗生长发育的化感作用
21311 对幼苗生长指标的影响  由表 4和表 5可以看出 , 与对照相比 , 己二酸二异丁酯在 011~015
mmol·L - 1时对茄子幼苗各生长指标均起到不同程度的化感促进作用 , 并且随着浓度的增大促进作用
增强 ; 当浓度增至 110 mmol·L - 1时 , 对株高和地上部鲜样质量的促进作用减弱 , 对茎粗、地下部鲜
样质量和地上部、地下部干样质量起化感抑制作用。从作用强度上看 , 茎粗和地下部干样质量的各浓
度处理化感效应值 (R I) 的绝对值较小 , 作用强度较小 ; 株高的 R I绝对值较大 , 作用较强。
21312 对茄子幼苗生理特性的影响  如表 6所示 , 己二酸二异丁酯 011~015 mmol·L - 1范围内叶片
叶绿素含量高于对照 , 并随浓度增大叶绿素含量增加幅度加大 , 但 110 mmol·L - 1处理起抑制作用 ;
MDA含量和相对电导率随着处理浓度的增加先减少再增加 , 以 015 mmol·L - 1时的化感作用最强 ; 己
二酸二异丁酯 015 mmol·L - 1处理对根系活力的促进幅度最大 , 当浓度增至 110 mmol·L - 1时促进作
用减弱。己二酸二异丁酯在一定浓度范围内可以促进茄子幼苗的生长。
表 4 己二酸二异丁酯对茄子幼苗株高、茎粗的影响
Table 4 Effects of hexaned io ic ac id, b is ( 22m ethylpropyl) ester on he ight and stem d iam eter of eggplan t seedling
浓度 / (mmol·L - 1 )
Concentration
株高 / cm
Stem height
株高 R I
R I value of stem height
茎粗 / cm
Stem diameter
茎粗 R I
R I value of stem diameter
0 3198 cC 0 dD 01325 abA  0 cC
011 4161 aA 011367 bB 01329 abA  010123 bB
015 4180 aA 011708 aA 01331 aA  010169 aA
110 4149 bB 011136 cC 01322 bB - 010101 dD
表 5 己二酸二异丁酯对茄子幼苗地上部干鲜样质量、地下部干鲜样质量的影响
Table 5 Effects of hexaned io ic ac id, b is ( 22m ethylpropyl) ester on fresh and dry we ight of eggplan t seedling
浓度 /
(mmol·L - 1 )
Concentration
鲜样质量 / g Fresh weight
地上
Shoot
地上 R I
R I value of shoot
地下
Root
地下 R I
R I value of root
干样质量 / g D ry weight
地上
Shoot
地上 R I
R I value of shoot
地下
Root
地下 R I
R I value of root
0 3147 bB 1120 bAB 018033 cC 011726 aA
011 3159 bB 010344 bB 1123 bcAB  010244 bB 018782 bB  010853 bB 011733 aA  010040 bB
015 4145 aA 012210 aA 1136 aA  011176 aA 110200 aA  012125 aA 011748 aA  010126 aA
110 3148 bB 010038 cC 1116 bB - 010333 cC 017900 cC - 010166 cC 011725 aA - 010006 cC
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 7期 刘  娜等 : 化感物质己二酸二异丁酯对茄子黄萎病及幼苗生长的效应  
表 6 己二酸二异丁酯对茄子幼苗生理特性的化感作用
Table 6 A llelopa thy of hexaned io ic ac id, b is ( 22m ethylpropyl) ester on physiolog ica l character istics of eggplan t seedling
浓度 /
(mmol·L - 1 )
Concentration
叶绿素含量 /
(mg·g - 1 )
Chlorophyll content
MDA含量 /
( nmol·g - 1 )
MDA content
相对电导率 /%
Relative electricity
conductivity
根系活力 /
(μg·g - 1 ·m in - 1 )
Root vigor
0 11274 bcB 61423 bB 20124 bB 51423 dD
011 11376 bB 61079 cB 17158 cC 81965 bB
015 11508 aA 41703 dC 13102 dD 101687 aA
110 11256 cB 71054 aA 23140 aA 61182 cC
3 讨论
根系分泌是植物体向土壤环境释放化感物质的主要途径之一 , 化感物质通过作用于根际土壤中的
病原菌和其他微生物影响茄子的连作障碍。嫁接可以使植株根系分泌物中的成分发生一定程度的变
化 , 这种变化也许是嫁接抗病的主要原因之一。根系分泌物中的化感物质可以抑制病原菌生长 , 任何
一种化感物质对病原菌的作用都与其浓度有关 ( Kravchenko et al. , 2003)。据报道 , 苯甲酸和肉桂酸
低浓度时可以降低西瓜枯萎病的发病率 , 而高浓度促进了西瓜枯萎病的发生 (王倩和李晓林 ,
2003)。W ang等 (2005) 研究表明香草醛低浓度抑制黄萎菌孢子的萌发 , 高浓度表现促进作用。
本研究也得出相似结论。低浓度己二酸二异丁酯抑制了黄萎病的发表 , 而高浓度抑制作用减弱。
黄萎菌培养的第 4天和第 7天 , 己二酸二异丁酯对菌丝的生长起抑制作用 , 随着浓度的增大抑制作用
增强。可见 , 己二酸二异丁酯在茄子嫁接抗病过程中具有一定作用。
目前 , 脂肪酸酯类物质对植物种子萌发和幼苗生长的化感作用方面已有相关报道。王玉洁等
(2007) 报道 , 邻苯二甲酸二甲酯对茄子幼苗生长有明显抑制作用 , 且随处理浓度的增加抑制作用加
强。本试验结果表明 , 己二酸二异丁酯对茄子种子萌发和幼苗的生长具有化感作用 , 并呈 “低促高
抑 ”趋势 , 这与化感物质对植物的作用表现为 “低促高抑 ”的结论一致。己二酸二异丁酯在 011
mmol·L - 1时促进茄子种子的萌发 , 随着浓度增大 , 促进作用减弱或者呈抑制作用 , 当浓度为 011~
015 mmol·L - 1时 , 促进了茄子幼苗的生长 , 而当浓度增至 110 mmol·L - 1时 , 先前的作用强度或者
作用效果发生了变化。茄子叶片中丙二醛 (MDA ) 含量和细胞膜相对透性的变化说明 , 低浓度己二
酸二异丁酯处理能够提高茄子清除活性氧的能力 , 降低膜脂过氧化程度 , 提高抗病性 , 但处理浓度过
大 , 影响植物自我调节能力 , 膜脂过氧化作用增强 , 这与田间抗病性调查结果一致。
本研究发现 , 己二酸二异丁酯可以直接对茄子黄萎菌和茄子幼苗生长均起到一定程度的化感作
用。另外 , 脂肪酸酯类物质也可以在环境作用下通过水解形成酸类物质或者与酸类物质混合后产生化
感效应。邻苯二甲酸和丙二酸对根腐病病原真菌有低浓度促进高浓度抑制的作用 (鞠会艳 等 ,
2002)。周志红等 (1998) 将化感作用较强的鞣酸或水杨酸分别与化感作用较弱的 3种酯类按不同比
例两两混合后对萝卜、生菜、白菜进行生物试验后发现两种生化成分混合后 , 增强化感的促进作用或
抑制作用的现象相当普遍。因此 , 本试验所采用的己二酸二异丁酯还可能水解成己二酸或与根系分泌
物中其他酸类物质共同产生更大的化感效应 , 进而提高植株的抗病性 , 这方面还有待于深入研究。
References
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