蘭州百合枯萎病病原菌侵染的解剖學機理.pdf

甘 肅農(nóng)業(yè)科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020年 第 5 期 甘肅農(nóng)業(yè)科技 收稿日期 2020 01 06 修訂日期 2020 03 15 基金項目 甘肅農(nóng)業(yè)大學 2018年 SRTP項目 20181904 作者簡介 魏百弘 1997 女 甘肅莊浪人 本科在讀 研究方向為植物生理 聯(lián)系電話 0 15693284810 通信作者 牟曉玲 1973 女 甘肅臨洮人 高級講師 主要從事植物學 植物生理學教學和 研究工作及蔬菜栽培生理研究工作 聯(lián)系電話 0 18193253495 Email 1282363911 百合是百合科百合屬的植物 蘭州百合 屬于川百合變種 因個大 色白 肉厚 味 甜 是我國食用百合的最佳品種 1 4 配藥 可潤肺止咳 寧心安神 且百合花色鮮艷 栽培可供觀賞 近年來 蘭州百合栽培面積 不斷增加 枯萎病發(fā)病率越來越高 嚴重影 響了蘭州百合的產(chǎn)量和質(zhì)量 前人對蘭州百 合枯萎病的研究多集中在病原菌 根系分泌 物 自毒物質(zhì)等研究方面 5 20 對發(fā)病前后 植株內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的研究較少 21 23 我們 結(jié)合甘肅農(nóng)業(yè)大學 SRTP 項目 對蘭州百合 枯萎病病原菌侵染的解剖學機理進行了研 摘要 近年來 甘肅省隨著百合栽培面積的不斷增加 枯萎病發(fā)病率越來越高 嚴重影響 百合的產(chǎn)量和品質(zhì) 通過對蘭州百合植株進行不同接菌處理 對其發(fā)病率 病情指數(shù)進行了分析 并切片觀察了蘭州百合枯萎病發(fā)病前后病原菌侵染的解剖機理 結(jié)果表明 傷根 鱗莖盤刺傷 灌 根處理更能加劇接菌百合植株的病情 相比較于對照不接菌處理 接菌處理后發(fā)病的蘭州百合 其根 莖 葉 鱗葉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有了不同程度的破壞 淀粉粒含量明顯減少 甚至沒有淀粉粒 貯藏 關鍵詞 蘭州百合 鐮刀菌 枯萎病 顯微結(jié)構(gòu) 中圖分類號 S644 1 文獻標志碼 A 文章編號 1001 1463 2020 05 0020 05 doi 10 3969 j issn 1001 1463 2020 05 006 Anatomy Mechanism of Lanzhou Lily Infected by Fusarium wilt WEI Baihong JIANG Yuming ZHAO Jiaojiao LI Yimin YE Fujin MOU Xiaoling College of Applied Technology Gansu Agricultural University Lintao Gansu 730500 China Abstract In recent years with the increasing area of lily cultivation in Gansu province the incidence of Fusarium wilt is getting higher and higher which seriously affects the yield and quality of lily The morbidity and disease index of Lanzhou lily plants were studied through different inoculation treatments of lanzhou lily plants The anatomical mechanism of the infection of the pathogens of Fusarium wilt of Lanzhou lily was studied by section observation The results show that wounded roots bulb disk stabbed irrigated root treatments could aggravate the disease of lily recipient Compared with the control group without inoculation the internal structure of the root stem leaf and scale of lanzhou lilies after the Fusarium wilt had been damaged to different degrees the content of starch granules was significantly reduced and even no starch granules were stored Key words Lanzhou lily Fusarium Fusarium wilt Microstructure 蘭州百合枯萎病病原菌侵染的解剖學機理 魏百弘 蔣玉明 趙嬌嬌 李藝敏 葉福金 牟曉玲 甘肅農(nóng)業(yè)大學應用技術學院 甘肅 臨洮 730500 20 甘 肅農(nóng)業(yè)科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020年 第 5 期 病情等級 發(fā)病癥狀 0 全株正常 未發(fā)病 無任何發(fā)病癥狀 1 約 1 3 葉片失綠發(fā)黃 萎蔫 干枯 莖綠色 2 約 1 2 葉片失綠發(fā)黃 萎蔫 干枯 莖有輕度發(fā)黃癥狀 3 約 2 3 葉片發(fā)黃 萎蔫 干枯 莖發(fā)黃癥狀嚴重 4 全部葉片干枯 且莖呈現(xiàn)褐色 全株干枯死亡 究 現(xiàn)將結(jié)果報道如下 1 材料與方法 1 1 供試材料 指示作物蘭州百合 Lilium davidii var unicolor 供試病原菌尖孢鐮刀菌 Fusarium oxysporum 均由甘肅農(nóng)業(yè)大學應用技術學 院提供 1 2 試驗方法 參考他人的方法 24 25 試驗采用浸根 刺傷和灌根相結(jié)合的接種方法 試驗共設 4 個處理 分別為處理 1 傷根 當 90 的蘭州 百合植株株高達到 10 cm 時 剪去蘭州百合 的部分根尖 在濃度為 10 7 個孢子 mL 的菌 液中浸泡 30 min 灌根 將接菌處理過的植 株再次栽種于基質(zhì)中 每缽用濃度為 10 7 個 孢子 mL 的菌液 10 mL 灌根 處理 2 傷 根 同上 鱗葉刺傷 用在濃度為 10 7 個孢子 mL 的菌液中浸泡過的醫(yī)用注射針頭 在百 合鱗葉的 3個不同部位分別進行刺傷 灌根 同上 處理 3 傷根 同上 鱗莖盤刺傷 用在濃度為 10 7 個孢子 mL 的菌液中浸泡 過的醫(yī)用注射針頭 在百合鱗莖盤的 3個不 同部位分別進行刺傷 灌根 同上 處理 4 空白對照 CK 不接菌 每處理均栽植 35 缽 重復 3次 1 2 1 接菌后發(fā)病情況觀測 百合植株接菌 培養(yǎng)后 前 15 d 每天觀察 統(tǒng)計并記錄發(fā) 病情況 以后每 15 d 記錄 1次 根據(jù)統(tǒng)計 結(jié)果 參考他人在馬鈴薯上進行的病情分級 標準 26 將百合植株發(fā)病等級劃分為 5級 表 1 計算各處理的發(fā)病率 病情指數(shù) 發(fā)病率 發(fā)病苗數(shù) 供試總苗數(shù) 100 病情指數(shù) DI 病級苗數(shù) 病級數(shù) 值 總苗數(shù) 最高病級數(shù)值 100 1 2 2 百合發(fā)病前后的顯微觀測 將發(fā)病前 后蘭州百合的根 莖 葉 鱗葉分別進行取 材做徒手簡易切片 石蠟切片 并進行顯微 解剖觀察 1 3 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)采用 Excel 2016 軟件處理 并 采用 SPSS 22 0 統(tǒng)計軟件進行方差分析 處 理 間 的差 異 顯 著性 用 Duncan s Multiple Range Test 法分析 差 異 顯 著性水平 為 0 05 2 結(jié)果與分析 2 1 百合接菌后的發(fā)病情況 用浸根 刺傷和灌根相結(jié)合的方法 將 尖孢 鐮 刀菌接種到 健康 蘭州百合植株上后 根 鱗莖 鱗葉 逐漸變 褐 腐爛 甚至 死 亡 莖上的葉 沿著 由下 向 上 由葉尖到葉 基的 順序 逐漸 發(fā)黃 變 褐 死亡 邊緣 有 卷曲 地 上莖表現(xiàn) 出 由上 及 下 莖 稈逐漸 發(fā) 黃 變 褐 最 終 干 枯 死亡 最 終 整 株植物 死亡 圖 1 植株 枯 萎病發(fā) 生 的癥狀和前人 文獻描述 的 一致 2 2 1 1 發(fā)病率 接菌處理后 除 CK外 處 理 1 處理 2 處理 3從 第 13天 起 均 開始 發(fā) 病 第 13 15 天 處理 3 即 傷根 鱗莖盤 刺傷 灌根處理 的發(fā)病率 始終 最高 接菌第 13天 第 14天 處理 3的發(fā)病率 與 處理 1 CK的發(fā)病率 存 在 著 顯 著 差 異 處理 2的發(fā) 病率 與 處理 1 CK的發(fā)病率 也存 在 著 顯 著 差 異 但 處理 3的發(fā)病率和處理 2的發(fā)病率 無顯 著 差 異 接菌第 15天 4個處理 間 發(fā) 病率均 存 在 著 顯 著 差 異 接菌第 16 天 處 表 1 百合植株病情分級標準 21 甘 肅農(nóng)業(yè)科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020年 第 5期 甘肅農(nóng)業(yè)科技 圖 1 蘭州百合植株接菌后發(fā)病癥狀 理 1 處理 2 處理 3間發(fā)病率無差異 但 均與 CK 存在顯著差異 圖 2 可以看出 處理 3 即傷根 鱗莖盤刺傷 灌根處理 最有 利于接菌后蘭州百合的迅速發(fā)病 處理 2 處理 1百合植株發(fā)病次之 CK 處理百合植 株未見發(fā)病 2 1 2 病情指數(shù) 從圖 3可知 接菌后第 15 天 第 30天 第 45天 第 60天 第 90 天 處理 3的病情指數(shù)均為最高 接菌后第 75天 處理 2的病情指數(shù)最高 接菌第 15 天 第 60天 第 90 天 病情指數(shù)由高到低 的順序均為處理 3 處理 2 處理 1 CK 且各處理間差異顯著 接菌后第 30天 病 情指數(shù)由高到低的順序為處理 3 處理 1 處理 2 CK 且各處理間差異顯著 接菌后 第 45天 病情指數(shù)由高到低的順序為處理 3 處理 2 處理 1 CK 除處理 1和處理 2 間無顯著差異外 其余處理間均差異顯著 接菌后第 75天 病情指數(shù)由高到低的順序 為處理 2 處理 3 處理 1 CK 且各處理 間差異顯著 可見 蘭州百合接菌發(fā)病后 以處理 3 即傷根 鱗莖盤刺傷 灌根處理 的 百合植株發(fā)病最嚴重 說明處理 3的接菌方 法最有利于促進接菌后蘭州百合枯萎病病情 圖 3 植株接菌病情指數(shù) CK 處理 1 處理 2 處理 3 病 情 指 數(shù) 60 00 45 00 30 00 15 00 0 15 30 45 60 75 90 圖 2 植株接菌發(fā)病率 發(fā) 病 率 100 80 60 40 20 0 12 13 14 15 16 CK 處理 1 處理 2 處理 3 接菌后的天數(shù) d a a a a a a c b b a a b a a a a c c d b a b c b c a b b a a b c c a b c b a d d d d d c A 為 CK B 1 3葉發(fā)病變黃 C 為 1 2葉發(fā)病變黃 D 為 2 3葉發(fā)病變黃 E 為全株變褐死亡 F 為鱗莖盤和鱗葉基部 腐爛 G H 為發(fā)病后的根 鱗葉和鱗莖盤 A B C D E F G H 接菌后的天數(shù) d 22 甘 肅農(nóng)業(yè)科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020 年 第 5 期 的加劇 處理 2 處理 1百合植株發(fā)病次 之 CK 處理百合植株不發(fā)病 2 2 百合植株發(fā)病前后的顯微結(jié)構(gòu)變化 將尖孢鐮刀菌接種到健康的蘭州百合植 株上 分別利用徒手簡易切片 石蠟切片進 行顯微觀察 結(jié)果表明 發(fā)病前的蘭州百 合 其根 莖 葉 鱗葉各部分結(jié)構(gòu)完整 可觀察到導管 圖 4 B 薄壁細胞 圖 4 A 4 C 4 D 4 E 根的中柱 圖 4 A 等結(jié) 構(gòu) 且薄壁細胞中貯藏有大量的淀粉粒 圖 4 C 4 D 4 E 發(fā)病后 根 莖 鱗葉 內(nèi)部均發(fā)生了不同程度的結(jié)構(gòu)破壞 根表皮 結(jié)構(gòu)不完整 圖 4 a 大量薄壁細胞已經(jīng)不 同程度的遭到破壞 消失 出現(xiàn)很大的空隙 圖 4 a 4 b 4 c 淀粉粒貯藏減少 甚 至有大量薄壁細胞中根本沒有淀粉粒的貯藏 圖 4 c 由以上可見 蘭州百合植株受到 尖孢鐮刀菌的侵染后 病原菌會對植株的 根 莖 葉 鱗葉的完整結(jié)構(gòu)進行破壞 甚 至導致細胞后含物 如淀粉 的積累受到抑制 甚至被降解 破壞 3 結(jié)論與討論 研究表明 蘭州百合接菌發(fā)病后 會表 現(xiàn)出一定的發(fā)病癥狀 與對照不接菌處理比 較 接菌植株的莖 葉逐漸發(fā)黃 變褐 最 終枯萎死亡 根 鱗莖 鱗葉變褐 腐爛 利用徒手簡易切片 石蠟切片進行顯微觀察 可以看出 百合根 莖 葉 鱗葉的結(jié)構(gòu)均 受到破壞 表皮 皮層不同程度被破壞而不 完整 表現(xiàn)出淀粉粒積累減少 甚至沒有淀 粉粒的積累 分析認為 細胞中積累的淀粉 粒被尖孢鐮刀菌吸收利用 導致細胞中貯藏 淀粉粒數(shù)量減少 甚至不再貯藏 尖孢鐮刀 菌侵染蘭州百合后可導致枯萎病的發(fā)生 發(fā) 病后百合植株的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到不同程度的破 壞 細胞淀粉積累減少 甚至不再積累淀粉 相較于傷根 灌根處理 傷根 鱗葉刺 傷 灌根處理 傷根 鱗莖盤刺傷 灌根 處理更能加劇接菌百合植株的病情發(fā)生 可 見 百合植株一定部位的損傷 可加劇枯萎 病的發(fā)生危害 鱗莖盤的損傷則更加提高了 發(fā)病率 加重了病情 致謝 在該科研項目的準備 實施階段 以及 論文的撰寫過程中 得到了甘肅農(nóng)業(yè)大學應 圖 4 蘭州百合植株接菌前后顯微結(jié)構(gòu) A E 分別為植株發(fā)病前的根 A 莖 B 鱗葉 C E 和葉 D 的顯微結(jié)構(gòu) a b c 分別為植株發(fā)病后的根 a 莖 b 鱗葉 c 的顯微結(jié)構(gòu) E 為徒手簡易切片顯微結(jié)構(gòu) 其余均為石蠟切片顯微結(jié)構(gòu) A B C D a b c E 23 甘 肅農(nóng)業(yè)科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020 年 第 5 期 甘肅農(nóng)業(yè)科技 用技術學院牟曉玲老師的指導與幫助 同 時 也感謝甘肅農(nóng)業(yè)大學生命科學技術學院 楊江偉老師為我們提供實驗儀器 設備等方 面的幫助 參考文獻 1 林玉紅 蘭州食用百合生長發(fā)育及氮磷鉀素 養(yǎng)分吸收累積與分配規(guī)律研究 J 甘肅農(nóng)業(yè) 科技 2019 12 8 18 2 白賀蘭 喬德華 蘭州百合產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及 優(yōu)化升級對策 J 甘肅農(nóng)業(yè)科技 2017 12 79 82 3 江 晶 楊一斐 張朝巍 等 蘭州百合優(yōu) 勢種植區(qū)分布與土壤養(yǎng)分分析 J 甘肅農(nóng)業(yè) 科技 2018 0 7 45 47 4 白 濱 何蘇琴 于安芬 等 蘭州百合褐 腐病罹病根和根盤及鱗片分出的真菌和卵菌 J 甘肅農(nóng)業(yè)科技 2018 1 16 20 95 5 李 誠 李俊杰 薛春勝 等 百合枯萎病 病原菌鑒定 J 植物病理學報 1996 26 2 192 6 邊小榮 蘭州百合枯萎病病原鑒定及病原菌 生物學特性研究 D 蘭州 甘肅農(nóng)業(yè)大學 2016 7 梁巧蘭 徐秉良 劉艷梅 觀賞百合根腐病 病原鑒定及藥劑篩選 J 甘肅農(nóng)業(yè)大學學報 2004 39 1 25 28 8 鄭思鄉(xiāng) 魏志剛 毛莎莎 等 東方百合對 莖腐病的抗性分析 J 植物保護學報 2014 41 4 429 437 9 孫艷艷 蔣桂英 劉建國 等 加工番茄連 作對農(nóng)田土壤酶活性及微生物區(qū)系的影響 J 生態(tài)學報 2010 30 13 3599 3607 10 上官金虎 呂廣林 王宏岳 線辣椒連作障 礙原因與對策 J 陜西農(nóng)業(yè)科學 2007 3 122 123 11 任 韻 朱建方 馬善林 等 百合連作障 礙調(diào)控技術研究進展 J 浙江農(nóng)業(yè)科學 2015 56 10 1615 1617 12 楊美悅 趙科剛 于艷梅 等 大棚草莓連 作障礙機理控制實驗及根部病原菌鑒定研究 J 陜西農(nóng)業(yè)科學 2012 1 65 68 13 胡元森 劉亞峰 吳 坤 等 黃瓜連作土 壤微生物區(qū)系變化研究 J 土壤通報 2006 37 1 126 129 14 王 飛 李世貴 徐鳳花 等 連作障礙發(fā) 生機制研究進展 J 中 國土壤與 肥料 2013 5 6 13 15 李 瓊芳 不同 連作 年限麥冬 根 際 微生物區(qū)系 動 態(tài)研究 J 土壤通報 2006 37 3 563 565 16 范君 華 龔明福 劉 明 棉 花連作對土壤 養(yǎng)分 微生物及酶活性的影響 J 塔里木 大 學學報 2008 20 3 36 40 17 徐 鵬 程智慧 梁 靜 等 百合根系分 泌 物 中不同組 分的化 感 作用 J 西 北 農(nóng)林科 技大學學報 自然 科學 版 2011 39 11 167 172 18 徐 寧 王 超 魏 珉 等 大 蔥 根系分 泌 物對黃瓜種 子萌芽 和枯萎病病原菌的化 感 作用及 其 GC MS 分析 J 園藝 學報 2012 39 8 1511 1520 19 周寶利 孫 傳齊 韓 琳 等 鄰苯二甲酸 二丁酯 對茄 子 根 際 土壤黃萎菌 數(shù)量 及土壤微 生物 組成 的影響 J 華 北 農(nóng)學報 2010 25 6 150 153 20 程智慧 佟 飛 金 瑞 大 蒜秸稈水浸液 的 抑 菌作用和 抑 菌 成 分 初步 分析 J 西 北 植 物學報 2008 28 2 324 330 21 唐文菊 根腐病病菌 不同侵染程度 對 當歸 根 解剖結(jié)構(gòu) 及生理 指標 的影響 D 蘭州 西 北師范 大學 2014 22 張艷 芳 黃 芪 根腐病病根的 形 態(tài)及 解剖 學研 究 D 蘭州 西 北師范 大學 2013 23 李 伯凌 霍本君 朱 壽松 等 木薯葉 片 組 織結(jié)構(gòu) 及生理生化特 征 與 其 抗 細 菌性枯萎病 的 關 系 J 熱帶 生物學報 2017 3 292 300 24 李 瑞 琴 甜 瓜枯萎病病原學及 防治 技術研究 D 楊 凌 西 北 農(nóng)林科技大學 2004 25 張 麗麗 劉 冬云 趙 嬋璞 百合枯萎病抗性 鑒定及發(fā)病因素的研究 J 河北 農(nóng)業(yè)大學 學報 2012 35 6 27 32 26 陳 紅梅 李金花 柴兆祥 等 35個 馬 鈴薯 品 種對 鐮刀 菌 干 腐病優(yōu)勢病原的抗病性 評價 J 植物保護學報 2012 39 4 308 314 本文責編 鄭立龍 24