有机酸类化合物对南方根结线虫的生物活性

刘丹丹, 段玉玺, 陈立杰, 曲泽兰, 罗 璇, 刘大伟

(沈阳农业大学植物保护学院线虫学研究室,沈阳 110161)

根结线虫在世界广泛分布,寄主范围很广,温带、亚热带作物受害尤其严重,病害发生后一般减产10%～20%,严重的高达75%以上[1]。在我国北方菜区,南方根结线虫(Meloidogyne incognita)可危害30多种常见蔬菜,且又以种植面积较大的番茄、黄瓜、茄子、芹菜等受害最重,已成为蔬菜生产中的严重问题之一[2]。由于采用轮作、抗线虫品种、化学农药等防治方法存在局限性,根结线虫的生物防治受到广泛重视[3]。

许多化合物,如酚类物质、有机酸和水溶性挥发物在降解过程中可以释放对线虫有毒杀作用的物质[4]。1992年,Kwork等证实Thorn在1984年发现的对线虫有毒性的高等担子菌Pleurotus spp.毒素为癸烯二酸[5]。1993年,Stadler等证明真菌代谢物亚油酸对秀丽小杆线虫(Caenorhabditiselegans)有活性[6]。1994年,Stadler等又报道亚油酸(linoleic acid)、十八碳二烯酸(S-coriolic acid)、癸烯二酸(2-decenedioic acid)、1-羟基-反式-8-癸烯酸(1-hyd roxy-trans-8-decenoic acid)和柠檬酸(cibaric acid)5种脂肪酸具有杀线虫活性[7]。2001年,Zuckerman等从黑曲霉(Aspergillus niger)菌株培养液中分离出柠檬酸和草酸,证明对线虫有毒杀活性[8]。也有报道赤霉酸与涕灭威同时施用时,能更有效地抑制柑橘根部和土壤中线虫的种群数量,且施用两个月后有增产效果[9]。12种不同结构化合物包括醇类物质(5-甲基-2-异丙基苯酚,香叶醇,内-2-莰烷醇,2-甲基-5-异丙基苯酚,2-辛醇)、醛类物质(甲醛,柠檬醛,肉桂醛,对甲氧基苯甲醛,水杨醛)、非芳香酸类物质(辛酸)、非芳香硫醇(二烯丙基二硫化物),对最短尾短体线虫(Pratylenchus brachyurus)和爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)有明显的抑制作用[10]。2003年,由子囊菌(Coronophora gregaria)中分离得到脂肪族类化合物MK7924对秀丽小杆线虫有抑制作用[11]。2005年报道从水生真菌 Paraniesslia sp.中得到神经鞘脂类物质可毒杀松材线虫(Bursaphelenchus xy lophilus)[12]。已报道对线虫有活性的有机酸种类很多,结构各不相同,明确各有机酸化合物对南方根结线虫的防治效果,对于生产实践中进一步寻找高效防治线虫药剂具有一定的指导意义。

1 材料和方法

1.1 供试药剂

选择有机酸类化合物作为供试药剂,具体见表1。

表1 供试有机酸种类及其在2龄幼虫致死率和线虫卵孵化抑制率试验中的浓度

将1.8%阿维菌素乳油(浙江海正化工股份有限公司)作为对照药剂。

1.2 供试线虫

供试线虫为南方根结线虫。培养方法为：在直径6 cm的塑料盆中放入2/3体积的黏土与沙土(黏土∥沙土=3∥1),搅拌均匀后160℃干热灭菌120 min,栽入2 ～4片真叶期的番茄苗(‘L402’),用南方根结线虫单卵囊接种,日光温室中培养。6周后挖出番茄苗,清水洗净番茄根部泥沙,用镊子摘取成熟的黄褐色卵囊,卵囊用0.5%NaOCl表面消毒3Min,无菌水冲洗3次。消毒后的卵囊放于盛有无菌水的培养皿中,此后不断有线虫孵化,收集24 h内孵化的2龄幼虫用于试验。

1.3 有机酸对2龄幼虫生物活性测定

体积为1 500μL的玻璃小皿经过121℃湿热灭菌30min,每皿中放入30条2龄幼虫和1 000μL不同浓度有机酸溶液,每种有机酸和对照药剂阿维菌素均设置 5个浓度,具体浓度设计见表1。在25℃培养箱中放置24 h,观察线虫死亡率。观察时采用NaOH刺激法判断线虫死活[13],在怀疑死亡的线虫小皿中加入一滴1mol/L NaOH,3 min内如果线虫身体保持不动,按照死亡线虫计算。试验设5次重复,无菌水为对照。

根据不同浓度有机酸溶液中2龄幼虫的平均死亡率,利用DPS统计软件,计算15种有机酸对南方根结线虫的LC50。

1.4 有机酸对线虫卵孵化抑制率的测定

挑取大小均一的黄色新鲜卵囊,使用0.5%NaOCl表面消毒后放入玻璃小皿中,小皿中盛有1 ML不同种类的有机酸溶液,各供试有机酸以及对照药剂阿维菌素的试验浓度见表1。每个处理3个卵囊,5次重复,室温下放置。每日调查2龄幼虫的孵化数量,统计3日内的总孵化量,并计算相对抑制率,利用DPS统计软件计算 LC50。

2 结果与分析

2.1 有机酸对2龄幼虫的致死率

15种有机酸对南方根结线虫2龄幼虫致死率测定结果见表2。试验结果表明,各有机酸对南方根结线虫2龄幼虫均有不同程度的抑制作用,其中甲酸对2龄幼虫的毒杀作用最强,LC50为2.953 7μg/ML。另外乙酸、丙酸和丁酸的作用也较强。对照药剂阿维菌素的LC50为1.488 8μg/ML,供试各有机酸的生物活性均低于对照药剂阿维菌素。

表2 15种有机酸对南方根结线虫2龄幼虫致死率测定结果

2.2 有机酸对线虫卵孵化抑制率测定结果

15种有机酸对南方根结线虫卵的孵化抑制率测定结果表明：甲酸对卵孵化的抑制作用最强,LC50为2.146 5μg/ML。其次为丙酸、乙酸和丁酸。试验结果同时表明,化合物对2龄幼虫及卵孵化的抑制作用的变化趋势基本一致。对照药剂阿维菌素的LC50为0.712 6μg/ML,供试有机酸的生物活性均低于对照药剂阿维菌素。具体试验结果见表3。

表3 15种有机酸对南方根结线虫卵孵化抑制率测定结果

3 结论与讨论

由本研究结果可以看出,15种有机酸对南方根结线虫2龄幼虫致死率及卵孵化抑制率存在很大差异,其中甲酸的生物活性最高,丁二酸、苹果酸等的生物活性最低,两者之间的生物活性差异达到了上千倍。其中具有较高生物活性的有机酸均为分子量较小、化学结构简单的化合物,而高分子量、化学结构复杂的化合物生物活性普遍偏低。出现这种结果的原因,推测与有机酸化学结构中相关的官能团有关,但是化学结构与生物活性之间的相互关系十分复杂,如果能够明确有机酸类化合物化学结构与生物活性之间的相互关系,对科研工作者在生产实践中寻找高效的药剂具有指导意义,由于相关的研究报道较少,有待于进一步的深入探讨与研究。

本试验仅利用室内离体测定的方法测定了有机酸对南方根结线虫的防效,没有进行田间验证试验,因此有机酸类化合物在生产实际中的应用还需深入研究。

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