全 文 ：芸薹属植物对四种土传病原微生物熏蒸效果的研究
收稿日期：2010-01-07
基金项目：黑龙江省青年科学技术专项（QC07C49）；哈尔滨市青年基金（2004AFQXJ057）
作者简介：乔世佳（1984-），男，硕士研究生，研究方向为作物生理生态。
*通讯作者：李淑敏，副教授，硕士生导师，研究方向为作物生理生态。E-mail: lishumin113@126. com
乔世佳1，李淑敏1*，孟令波1, 2
（1. 东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；2. 哈尔滨学院生物与化学学院，哈尔滨 150086）
摘 要：通过培养皿试验，以抑菌率、菌丝干重、产孢量、孢子萌发率等四个指标来评价春夏秋冬小白菜、
苏州青油菜、小花叶芥菜、红圆芜菁、香港迟花芥蓝和香港白花芥蓝六种芸薹属植物对黄瓜枯萎病、黄瓜灰霉
病、黄瓜立枯病和水稻稻瘟病等四种病原菌生物熏蒸效果。结果表明，所选六种芸薹属植物对四种病原菌都具有
抑制效果。不同芸薹属植物对病原菌的抑制效果存在差异，小花叶芥菜抑制效果最好，其次为红圆芜菁、香港迟
花芥蓝、香港白花芥蓝和苏州青油菜，春夏秋冬小白菜抑菌效果最弱；同种芸薹属植物对不同土传病害病原菌抑
制也存在差异，其中同种试验植物对黄瓜立枯病病菌的抑制效果要好于其他三种病害。
关键词：生物熏蒸；硫代葡萄糖苷；芸薹属；抑菌
中图分类号：S767.5；X172 文献标志码：A 文章编号：1005-9369（2010）05－0019－06
Effect of Brassica plants suppressing four soilborne pathogenic microbes
by biofumigation/QIAO Shijia 1, LI Shumin1, MENG Lingbo1, 2 (1. College of Resources and
Environmental Sciences , Northeas t Agricultural Univers ity, Harbin 150030, China; 2. College of
Biology and Chemis try, Harbin Univers ity, Harbin 150086, China)
Abstract: Petri dishes experiments were conducted to s tudy the influence of Chinese cabbage ,
rape , mustard, rapeseed, red turnip, la te kale and white kale on suppress ing effects of Fusarium
oxysporu f.sp. cucumerinum Owen, Botrytis cinerea , Rhizoctonia solani Kahn and Pyricularia grisea
(Cooke ) Sacc. Percentage of suppress ion, dry weight, spores and spore germination rate were used to
value suppress ing effects . The results showed that a ll of the s ix Brass ica plants had suppress ing effects
on four pathogens . However, different Brass ica plants had different inhibitory effects . The best inhibition
effect was mustard. The inhibitory effects of red turnips, la te kale, white kale and rape, was less than that of
mustard. The varity which had the wors t inhibitory effect was Chinese cabbage . The same Brass ica plants
had different inhibitory effects on different soilborne pathogens. The inhibitory effects of the s ix select-
ed Brass ica plants on Rhizoctonia solani Kahn was better than the other three soilborne pathogens .
Key words: biofumigation; glucosinolate; Brass ica plant; bacterios ta t
生物熏蒸是利用含有硫代葡萄糖苷的植物，抑
制或杀死土壤中有害生物的一种土壤消毒方法 [1]。
硫代葡萄糖苷在植物组织受到切碎、咀嚼等伤害时
会引发“芥子气爆炸”，降解成一系列的水解产物[2]，
其中的异硫氰酸酯具有抑制植物寄生线虫 [3-4]、杂
草[5]、病原真菌 [6]的功能，并能改善土壤结构，提
高作物产量[7]。目前已经证明，利用芥菜、甘蓝 、
芜菁等芸薹属植物提取物进行土壤熏蒸，能够抑制
马铃薯疫霉绯腐病菌（Phytophthora erythroseptica）、
菌核病菌（Sclerotinia sclerotiorum）、根腐丝囊霉
（Aphanomyces euteiches）、尖孢镰刀菌（Fusarium
oxysporum）、黄萎病（V. dahliae）等土传病害 [8-12]。
第 41卷 第 5期 东 北 农 业 大 学 学 报 41(5): 19~24
2010年 5月 Journal of Northeast Agricultural University May 2010
然而，芸薹属不同植物间以及同一植物不同品种
间的硫代葡萄苷浓度和降解产物异硫氰酸酯形式
都具有很大的差异，其所起作用也受环境条件和
植物生长状况影响。为了确定芸薹属植物对更多
种类的土传病害是否具有潜在的抑制能力，以及
是否特定芸薹属植物对特定土传病害有更好的控
制效果。本研究通过培养皿试验，以抑菌率、菌
丝干重、产孢量、孢子萌发率四个指标来评价春
夏秋冬小白菜、苏州青油菜、小花叶芥菜、红圆
芜菁、香港迟花芥蓝和香港白花芥蓝等六种芸薹
属植物对黄瓜枯萎病、黄瓜灰霉病、黄瓜立枯病
和水稻稻瘟病等四种病原菌的抑制效果，从中选
出具有较好生物熏蒸能力的植物材料，为进一步
利用生物熏蒸技术防治土传病害提供新的思路，
为揭示硫代葡萄糖苷抑菌机理奠定理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
供试菌种为黄瓜枯萎病（Fusarium oxysporu
f.sp. cucumerinum Owen）、黄瓜灰霉病（Botrytis cin-
erea）、黄瓜立枯病（Rhizoctonia solani Kahn）、水稻
稻瘟病（Pyricularia grisea（Cooke）Sacc.），均由东北
农业大学农学院采集、分离和保存。供试植物材
料为春夏秋冬小白菜（B. chinensis L.）、苏州青油
菜（B. campestris L.）、香港迟花芥蓝（B. albograbra
Bailey）和香港白花芥蓝（B. albograbra Bailey）的茎
叶，小花叶芥菜（B. juncea）和红圆芜菁（B. rapa）的
块根。六种蔬菜均为作者种植所得。
1.2 方法
1.2.1 植物提取液的制备和菌种的准备
采集生长 50 d左右的新鲜植物的茎叶和块根，
清洗干净，用 5%的 NaClO溶液表面消毒 3 min，用
无菌水冲洗后切成小块，将 60 g植物组织与 20 mL
蒸馏水混匀后，用榨汁机将植物组织打碎，纱布过
滤，-80 ℃保存备用。将保存的四种病菌菌株恢复
活性，纯化培养于 PDA培养基（马铃薯 200 g、葡
萄糖 20 g、琼脂 20 g、蒸馏水 1 000 mL）中备用。
1.2.2 不同芸薹属植物对病原菌抑菌率的测定
用直径为 0.5 cm 的打孔器在菌落边缘打孔，
取生长水平相同的菌饼接种于已倒有 PDA平板的
9.0 cm 培养皿中央，然后加入 4 mL 植物提取液
（加入 4 mL蒸馏水为空白对照），迅速将接种菌饼
的培养皿底盖盖上，置 28 ℃培养箱内黑暗培养。
每处理 4 次重复。每隔 24 h 测定 1 次菌落直径，
连续测定 6次，以第 6次菌落直径大小衡量不同植
物材料对病原菌的熏蒸抑菌能力。
抑菌率（%）=
对照增长直径（cm）-处理增长直径（cm）
对照增长直径（cm） ×100％
1.2.3 不同芸薹属植物对病原菌的生物量累积的测
定
用打孔器将四种病原菌接种于铺有无菌玻璃纸
的 PDA 平板中央，取植物提取液（4 mL）按 1.2.2
方法熏蒸 6 d后，刮下玻璃纸上的菌丝，装入塑料
管内。60 ℃烘烤 72 h后测定干重，以确定生物熏
蒸处理对不同病原菌生物量累积的影响。设 4 mL
蒸馏水的处理为空白对照，重复 4次。
1.2.4 不同芸薹属植物对病原菌的产孢量和所产孢
子萌发率的测定
按 1.2.3 所述方法，经 4 mL 植物提取液生物
熏蒸处理 6 d后刮下菌丝，放入装有 20 mL无菌水
的离心管中，振荡器上摇匀，过 200目无菌钢筛后
定容至 20 mL，取滤液滴于血球计数板，显微镜下
计数。重复测定 3 次。将孢子悬浮液稀释到 10-4
倍，涂布于孟加拉红培养基平板上，测定所产孢子
的萌发率[13]。重复测定3次。
产孢萌发率（%）=萌发孢子数
产孢总数
×100%
1.3 数据分析方法
采用 Excel 2003 和 SAS 7.0 软件进行统计分
析。
2 结果与分析
2.1 不同芸薹属植物对病原菌抑菌率的测定
由表 1可知，在熏蒸第 6天，六种芸薹属植物
提取液对四种植物病原菌都有抑制效果，与对照相
比均有显著差异，但程度不同；芥菜的抑菌程度最
高，对四种植物病原菌的抑菌率均为 100%，显著
高于其他五种植物；红圆芜菁对黄瓜枯萎病、黄瓜
灰霉病、黄瓜立枯病和水稻稻瘟病的抑菌率分别为
55.7%、62.7%、79.9%、60.5%，除芥菜外，与其
他四种植物相比抑菌作用明显。在 5%的显著水平
上迟花芥蓝与白花芥蓝对四种植物病原菌的抑菌效
果有显著差异，前者的抑菌效果高于后者；油菜对
·20· 东 北 农 业 大 学 学 报 第 41卷
芥菜 Mustard
白芥 White kale
对照 CK
红圆 Red turnips
迟芥 Late kale
0.5f
4.0c
3.8d
3.2e
6.7a
0.5f
3.7c
6.4a
2.7e
3.4d
处理
Treatments
菌落平均直径（cm）Average diameter of colony
黄瓜枯萎病
Cucumber fusarium wilt
黄瓜灰霉病
Cucumber gray mold
0.5f 0.5e
3.6c 4.2b
3.1d 3.8c
2.1e 3.5d
8.6a 8.2a
黄瓜立枯病
Cucumber rhizoctonia rot
水稻稻瘟病
Magnaporthe grisea
油菜 Rapeseed 4.1c 3.8bc 3.6c 4.3b
白菜 Cabbage 4.3b 4.0b 4.2b 4.5b
表 1 六种芸薹属植物对四种病原菌的抑菌效果
Table 1 Inhibiting effects of six Brassica plants on the four pathogens
四种植物病原菌的抑菌率均高于 40%；白菜除对黄
瓜枯萎病的抑菌率为 37.8%外，对其他病菌的抑菌
率均高于 40%；油菜和白花芥蓝抑菌效果无显著
差异。
由图 1可知，小花叶芥菜对四种土传病害病菌
都有直接杀死效果。春夏秋冬小白菜、苏州青油
菜、红圆芜菁、香港迟花芥蓝、香港白花芥蓝等其
他五种芸薹属植物对病原真菌只起抑制作用，其抑
菌效果随时间延长产生改变，最大抑菌效果均在第
1 天，随着时间延长，总体上呈现先降后升的规
律，且最后的抑菌效果均低于第 1天。这说明生物
熏蒸的抑菌效果会随着时间的推移而逐渐下降。
注：表中小写字母表示显著差异（P＜0.05），相同字母表示差异不显著。下表同。
Note: Different small letters denote significant difference at 0.05 level. The same letters denote no difference. The same as below.
图 1 六种芸薹属植物随时间变化对四种土传病病菌的抑制
Fig. 1 Inhibition of six different treatments conditions on the four pathogens with time change
时间（d）Time
抑
菌
率
（
%）
Pe
rc
en
ta
ge
of
su
pp
re
ss
io
n
▲
■
■
■ ■ ■
▲▲▲
◇
1 2 3 4 5 6
120
100
80
60
40
20
0
▲
▲
◆
◆ ◆
◆ ◆ ◆
◇◇◇◇◇
■
**
* * * *
×
× × × ×
×
芥菜 Mustard
白芥White kale
迟芥 Late kale
◆
▲
◇ ■
*
×
红圆 Red turnips
油菜 Rapeseed
白菜 Cabbage
时间（d）Time
抑
菌
率
（
%）
Pe
rc
en
ta
ge
of
su
pp
re
ss
io
n
▲
■
■
■
■
■
▲
▲
▲
◇
1 2 3 4 5 6
120
100
80
60
40
20
0
▲
▲
◆ ◆ ◆
◆
◆
◆
◇◇◇◇◇
■
*
* * *
*
*
×
× ×
×
×
×
芥菜 Mustard
白芥White kale
迟芥 Late kale
◆
▲
◇ ■
*
×
红圆 Red turnips
油菜 Rapeseed
白菜 Cabbage
时间（d）Time
抑
菌
率
（
%）
Pe
rc
en
ta
ge
of
su
pp
re
ss
io
n
▲
■
■
■ ■
■
▲
▲▲
◇
1 2 3 4 5 6
120
100
80
60
40
20
0
▲▲
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◆
◆ ◆
◆
◆
◇◇◇◇◇
■
*
*
*
* *
*
×
×
× ×
×
×
芥菜 Mustard
白芥White kale
迟芥 Late kale
◆
▲
◇ ■
*
×
红圆 Red turnips
油菜 Rapeseed
白菜 Cabbage
时间（d）Time
抑
菌
率
（
%）
Pe
rc
en
ta
ge
of
su
pp
re
ss
io
n
▲ ■
■
■
■
■
▲
▲▲
◇
1 2 3 4 5 6
120
100
80
60
40
20
0
▲▲
◆
◆
◆ ◆
◆
◆
◇◇◇◇◇
■
*
* *
* *
*× ×
× ×
×
×
芥菜 Mustard
白芥White kale
迟芥 Late kale
◆
▲
◇ ■
*
×
红圆 Red turnips
油菜 Rapeseed
白菜 Cabbage
a黄瓜枯萎病 Cucumber fusarium wilt b黄瓜灰霉病 Cucumber gray mold
c黄瓜立枯病 Cucumber rhizoctonia rot d 水稻稻瘟病 Magnaporthe grisea
乔世佳等：芸薹属植物对四种土传病原微生物熏蒸效果的研究第 5期 ·21·
2.2 不同芸薹属植物对病原菌生物量累积的影响
结果见图 2。
图 2表明，六种芸薹属植物对四种土传病害病
原菌生物量积累均有明显的抑制作用，但抑制效果
不同。小花叶芥菜对四种土传病害病原菌生物量积
累的抑制效果最佳，经其处理后，各菌菌丝干重均
为 0 mg。其余五种芸薹属植物抑制效果高低排序
为：红圆芜菁>香港迟花芥蓝>香港白花芥蓝>苏州
青油菜>春夏秋冬小白菜。除小花叶芥菜对所有病
原菌生物量积累完全抑制外，另外五种植物对黄瓜
枯萎病病原菌生物量积累的抑制效果均强于其他三
种土传病害。
2.3 不同芸薹属植物对病原菌产孢量与孢子萌发
率的影响
结果见图 3。
图 3表明，经六种芸薹属植物处理，四种土传
病害病原菌的产孢量明显低于对照。由此可知，芸
薹属植物明显抑制了植物病原菌分生孢子的产生，
但抑制效果不同。小花叶芥菜对四种土传病害病原
菌产孢量的抑制效果最佳，经其处理后，各菌产孢
量为 0。其余五种芸薹属植物抑制效果高低排序
为：红圆芜菁>香港迟花芥蓝>香港白花芥蓝>苏州
青油菜>春夏秋冬小白菜。除小花叶芥菜对所有病
原菌生物量积累完全抑制外，另外五种植物对黄瓜
枯萎病菌病原菌产孢量的抑制效果均强于其他三种
土传病害。
图 2 六种芸薹属植物对四种土传病害病原菌生物量积累的影响
Fig. 2 Effect of six different treatments on four pathogens biomass accumulation
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
菌
丝
干
重
（
m
g）
M
yc
el
ic
al
dr
y
we
ig
ht
芥菜
Mustard
白芥
White kale
处理 Treatment
迟芥
Late kale
红圆
Red turnips
油菜
Rapeseed
白菜
Cabbage
对照
CK
黄瓜枯萎病
Cucumber fusarium wilt
黄瓜灰霉病
Cucumber gray mold
黄瓜立枯病
Cucumber rhizoctonia rot
水稻稻瘟病
Magnaporthe grisea
图 3 六种芸薹属植物对四种土传病害病原菌产孢量的影响
Fig. 3 Effect of six different treatments on four pathogens spores
25
20
15
10
5
0
产
孢
量
（
10
5
个
·
m
L-
1 ）
Sp
or
es
芥菜
Mustard
白芥
White kale
处理 Treatment
迟芥
Late kale
红圆
Red turnips
油菜
Rapeseed
白菜
Cabbage
对照
CK
黄瓜枯萎病
Cucumber fusarium wilt
黄瓜灰霉病
Cucumber gray mold
黄瓜立枯病
Cucumber rhizoctonia rot
水稻稻瘟病
Magnaporthe grisea
由表 2 可知，小花叶芥菜、红圆芜菁、香港
迟花芥蓝、香港白花芥蓝等四种植物对四种土传
病害病原菌孢子萌发有显著的抑制作用，经它们
处理后，病原菌孢子萌发率显著低于对照。小花
叶芥菜完全抑制四种土传病害病原菌孢子萌发，
抑制效果其次的是红圆芜菁，其中对黄瓜立枯病
的孢子萌发也达到了完全抑制。对病原菌孢子萌
发抑制较弱的是苏州青油菜和春夏秋冬小白菜，
·22· 东 北 农 业 大 学 学 报 第 41卷
表 2 六种芸薹属植物对四种土传病害病原菌孢子萌发率的影响
Table 2 Effect of six different treatments on four pathogen spores germination rate
尤其是春夏秋冬小白菜，除对黄瓜枯萎病孢子萌
发有一定的抑制作用外，对另三种病害均无明显
抑制效果。以上分析表明，不同芸薹属植物对土
传病害病原菌孢子萌发的抑制存在差异，而且同
种芸薹属植物对不同土传病害病原菌孢子萌发的
抑制也存在差异。
芥菜 Mustard
白芥 White kale
对照 CK
红圆 Red turnips
迟芥 Late kale
0.0e
50.2cd
48.8cd
44.4d
76.3a
0.0c
43.8b
78.1a
40.6b
43.2b
处理
Treatments
孢子萌发率（%）Spores germination rate
黄瓜枯萎病
Cucumber fusarium wilt
黄瓜灰霉病
Cucumber gray mold
0.0d 0.0e
29.3c 68.5b
27.6c 62.4c
0.0d 48.4d
70.1a 77.2a
黄瓜立枯病
Cucumber rhizoctonia rot
水稻稻瘟病
Magnaporthe grisea
油菜 Rapeseed 59.9b 64.0a 54.1b 69.9b
白菜 Cabbage 58.1bc 67.8a 59.9ab 76.4a
3 讨论与结论
近年来随着化学农药的使用造成有害物质在土
壤中富集，不仅危害人类健康，还破坏生态平衡并
对脊椎动物有毒害作用[14-17]。这推动了人们寻找更
好的良性替代品[18]。而生物熏蒸由于具有污染少、
危害低、减少水土流失、改善土壤肥力等优点，越
来越被人们所重视[7]。诸多研究表明，芸薹属植物
在防治土壤病虫害方面具有良好的效果。2006年，
李明社等报道用芸薹属植物进行土壤消毒[1]，效果
优于太阳能和土壤还原消毒法；2007 年，Larkin
等报道用芸薹属植物控制多种马铃薯病虫害[8]，防
治效果明显；2007年，范成明等报道在对病原菌
防治方面芸薹属植物要好于非芸薹属植物[19]。本研
究表明，春夏秋冬小白菜、苏州青油菜、小花叶芥
菜、红圆芜菁、香港迟花芥蓝和香港白花芥蓝等六
种芸薹属植物对黄瓜枯萎病、黄瓜灰霉病、黄瓜立
枯病和水稻稻瘟病等四种病原菌具有抑制效果，进
一步证明了芸薹属植物在防治土壤病害方面的良好
效果。研究中还表明，不同芸薹属植物对病原菌的
抑制效果存在差异，小花叶芥菜抑制效果最好，其
次为红圆芜菁、香港迟花芥蓝、香港白花芥蓝和苏
州青油菜，春夏秋冬小白菜抑菌效果最弱；同种芸
薹属植物对不同土传病害病原菌抑制也存在差异，
试验植物对黄瓜立枯病的抑制效果要好于其他三种
病害。
芸薹属植物对于病原菌的抑菌强弱，主要取决
于其所含硫代葡萄糖苷的种类和含量。据文献报道，
芥菜中主要硫苷成分是 2-丙稀基硫苷（占 85%以
上）[20]；芥蓝中 3-丁烯基硫苷为主要硫苷[21]；芜菁中
最主要硫苷为 3-丁烯基硫苷，其次为苯乙基硫苷[21]；
小白菜中的主要硫苷为 3-丁烯基硫苷和 1-甲氧基-
3-吲哚基甲基硫苷[22]；油菜中主要含有 3-丁烯基硫
苷和 4-戊烯基硫苷（两者占 80 %以上）[23]。由此可
以得出，本试验所选用的六种芸薹属植物所含硫代
葡萄糖苷的含量和总类是不同的，它们所释放的挥
发性物质的熏蒸效果也不相同，具体是哪种硫苷的
分解产物在起作用，还需要进一步研究。
本试验虽然只是在实验室内检验植物提取液对
四种病原菌的抑菌效果，但为今后利用芸薹属植物
在土传病害的治理方面提供了理论依据，但如何最
大限度地使芸薹属植物材料中的硫代葡萄糖苷快速
水解成异硫氰酸酯，提高其生物熏蒸效果，还有待
于在田间试验中进一步验证。
[ 参 考 文 献 ]
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科技动态
家蚕基因组甲基化谱发表
5月 3日，由中国科学院昆明动物研究所、深圳华大基因研究院、西南大学、上海肿瘤所等合作的研究成
果“家蚕基因组甲基化谱”在国际著名学术杂志《NATURE BIOTECHNOLOGY》（《自然》生物技术分刊） 上发表，这
是我国科学家在家蚕基因组研究领域取得的又一项重要成果。
华大基因科学家表示，家蚕甲基化谱的完成不但对理解昆虫表观遗传学调控提供了重要的参考资料，也为
进一步发掘家蚕人工驯化过程中潜在的表观遗传学贡献奠定了坚实的研究基础。
（摘自：科技日报）
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·24· 东 北 农 业 大 学 学 报 第 41卷