半夏茎腐病原菌对西和半夏种子萌发及幼苗生长的影响

何九军

(陇南师范高等专科学校农林技术学院， 甘肃　成县　742500)



半夏茎腐病原菌对西和半夏种子萌发及幼苗生长的影响

何九军

(陇南师范高等专科学校农林技术学院， 甘肃成县742500)

[摘要]以半夏茎腐病原菌为研究对象，通过实验室培养试验，分别添加不同浓度的病菌孢子，研究对半夏种子萌发和对大田种植半夏生理特性的影响，为研究茎腐病原菌对半夏生理机理的影响提供理论依据.结果表明：病菌孢子对半夏种子吸胀过程中相对吸水量的增加有抑制作用，随着孢子浓度的提高，半夏种子的萌发率和幼苗生长都表现出抑制；病菌感染初期能够刺激叶绿素的形成，后期则抑制叶绿素形成.生物测定结果大多达到显著差异水平.

[关键词]半夏茎腐病原菌；半夏；种子萌发；幼苗生长

半夏(Pinellia ternata(Thunb.))为天南星科半夏属多年生草本植物，块茎可入药，是一种重要的药用植物[1, 2]，也是我国重要的一种出口创汇药材[3]，以甘肃陇南西和的质量最好.西和县所产半夏颗粒大、形状好、颜色白、性粒足，是一种较为昂贵的中药材.近年来，半夏人工栽培使得产道地土壤理化性质遭到破坏，进而引发病虫害，造成半夏产量降低，影响了西和半夏规模化种植.目前已报道的半夏致病病原菌主要有茎腐病，可导致半夏茎发生腐烂，影响对矿质元素的吸收和运输，植株枯萎，叶片发黄，光合作用减弱，甚至整个植株死亡.本试验以半夏茎腐病原菌对半夏种子萌发和幼苗的生长影响为研究目标，研究半夏茎腐病原菌对半夏产生侵害的生理学机制，为预防和治理半夏茎腐病原菌提供一定的理论依据.

1材料与方法

1.1　实验材料

致病旱半夏采自甘肃省西和县十里乡避风村大田，用PDA培养基进行无菌培养，分离纯化；供试旱半夏种子由西和县农技中心提供.

1.2　试验方法

1.2.1半夏茎腐病原菌种的培养

采摘新鲜患病半夏种子，先用清水冲洗干净，然后用无菌水清洗5~6次，在用0.1﹪ HgCl2消毒10 min左右后取出半夏种子，最后用蒸馏水清洗5~6次后再用无菌水浸泡15 min左右，制备浸泡液，以备接种用.然后对PDA培养基进行灭菌处理，在无菌操作条件下将浸泡液吸入移液管，再接入培养基中，放入25 ℃光照培养箱中进行培养，然后挑离培养的孢子纯化菌种[4]，培养备用.

1.2.2半夏茎腐病原菌对种子萌发的处理

选取籽粒饱满且无虫害半夏种子分别用纯化的半夏茎腐病原菌悬浮液浸泡，悬浮液浓度梯度设置为每毫升分别为102、104、108和1012个孢子，分别配置200 mL各浓度悬浮液，在黑暗条件下浸泡24 h左右，以蒸馏水籽粒饱满且无虫害半夏种子为对照(CK).半夏种子浸种后自然风干，在10 cm×10 cm×17 cm的花盆底部垫上双层滤纸，用无菌水保持滤纸湿润，取种子50粒摆放入培养皿，置于25 ℃、相对湿度75﹪黑暗条件下恒温培养2 d，每组处理重复3次，种子吸水量每隔12 h 取一次种子，吸干表面水分，称重，按公式

种子吸水量=[(吸胀后种子重- 吸胀前种子重)/ 吸胀前种子重]×100﹪

参照叶文斌等的方法计算[5].培养7 d后参照Leather GR[9]的方法测定种子萌发率，每处理重复3次，种子萌发率：

GR=∑Gt/T×100﹪.

1.2.3幼苗生长与叶绿体色素含量测定

参照韦琦等[5]的“小杯法”测定，在10 cm×10 cm×17 cm的花盆底部垫上双层滤纸，以无菌处理的沙土进行栽培，每盆培养30株受体作物幼苗，分别加入半夏茎腐病原菌102、104、108和1012个孢子的菌悬浮液浸种后的种子，补以蒸馏水，用保鲜膜将花盆封口防止水分蒸发，将花盆置于恒温25 ℃、12 h/d的光照培养箱中培养，实验重复5次，以蒸馏水为对照.第30天用直尺测定受体作物幼苗的根长、苗高.将根与苗分开，用“排水法”测定根的体积后，置于105 ℃的烘箱中杀青30 min，在调至75 ℃烘至恒重，称其每30株的苗干重和根干重，重复5次；同时在花盆培养30 d后取健康生长半夏幼苗植株基部全展叶测定叶绿体色素含量，叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量依据参考文献[6，7]中的方法.

1.2.4数据统计

数据用SPSS17.0软件统计分析，用单因素方差分析进行显著性检验.

2结果与分析

2.1　半夏茎腐病原菌的鉴定

将病原菌接种到马铃薯蔗糖琼脂培养基(PSA)平板中央，在25 ℃光照培养箱中培养，然后挑离培养的孢子纯化菌种，观察菌落生长速度、色泽、形态特征，并挑取菌丝体制成玻片，在显微镜下观察大型孢子和小型孢子的形态特征，并进行孢子大小等显微计测定，依据Booth镰刀菌属分类系统和Gerlach等的镰刀菌属图文集进行种类鉴定[8，9]后是尖孢镰刀菌(F.oxysporum).

2.2　半夏茎腐病原菌对种子萌发和吸水量的影响

由表1可知，半夏茎腐病原菌对半夏种子吸胀过程中相对吸水量的增加有抑制作用，抑制程度随病菌孢子浓度的升高而增强，在低浓度有不同的促进作用.吸胀6~12 h时病菌孢子浓度在1012pc/mL与对照成显著差异(P<0.05)；吸胀24~36 h时孢子浓度在102pc/mL的吸水量与对照成显著差异(P<0.05).吸胀48 h时在浓度1012~104pc/mL之间的种子吸水量与对照都成极显著差异(P<0.01).半夏茎腐病原菌对半夏种子萌发率的影响随着处理孢子浓度的提高，半夏种子的萌发率都有不同程度的降低.结果表明：半夏茎腐病原菌对半夏种子浸种后具有强烈的萌发抑制作用.

表1　半夏茎腐病原菌对半夏种子吸水量和萌发的影响

2.3　半夏茎腐病原菌对半夏幼苗生长的影响

半夏植物幼苗的根长、苗高、根体积、根干重和苗干重随着半夏茎腐病原菌孢子处理浓度的逐渐升高表现出了不同的抑制生长效应.由表2可知，幼苗的根长、苗高、根体积、根干重和苗干重在1012pc /mL孢子浓度处理下都成显著降低趋势，与对照相比达到差异极显著(P<0.01)；在108pc /mL孢子浓度处理下除苗干重外其他与对照相比都达到差异极显著(P<0.01)；在102~104pc /mL孢子浓度处理下半夏幼苗的根长、苗高、根体积、根干重和苗干重都成显著降低趋势，与对照相比达到差异显著(P<0.05).

表2　半夏茎腐病原菌对半夏幼苗生长的影响

2.4　半夏茎腐病原菌对半夏叶片中叶绿体色素含量的影响

叶绿体是植物光合作用的主要场所，其中所含的各种色素承担着半夏植株进行物质合成和能量的转换作用，与植株的生长有着密切的关系.从表3可以看出，被半夏茎腐病侵染后的半夏叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量以及叶绿素(a+b)的总含量与对照组相比在102pc/mL浓度时最高.这说明半夏茎腐病感染初期有助于半夏植株的光合作用，最可能的原因是低浓底的病菌感染反而使半夏抗性增强，光合作用提高；104pc /mL与对照组相比受半夏茎腐病感染的半夏叶片叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素(a+b)的总含量均有显著降低(P<0.05)；106pc /mL处理后半夏叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量以及叶绿素(a+b)的总含量与对照相比均呈极显著降低(P<0.01)；1012pc /mL处理下除类胡萝卜素含量与对照相比无显著差异(P>0.05)之外，其他指标与对照相比都呈极显著差异(P<0.01).随着半夏茎腐病的感染孢子浓度的增加，叶绿素a / 叶绿素b的比值与对照相比都有不断降低的趋势.

表3　不同时期半夏茎腐病原菌对半夏叶片中叶绿体色素含量的测定

3结论与讨论

本研究表明，半夏茎腐病菌对吸胀过程中半夏种子的相对吸水量有明显抑制作用，对半夏种子的萌发也产生了抑制作用，而且随着病菌孢子浓度的提高，半夏种子的相对吸水量和种子萌发率均呈现不同程度的抑制效应.这可能与半夏种子受到病原菌感染胁迫后对种子萌发和吸胀作用的影响有关.由于种子萌发过程中生理代谢较为旺盛，对不良环境比较敏感，病原菌的胁迫导致种子活力受到严重影响；另外，半夏茎病菌侵染作用下半夏种子的萌发率都有不同程度的降低，半夏植物幼苗的苗高、苗干重、根长、根干重和根体积在干病菌的胁迫下表现出一致的效应，严重影响了半夏幼苗的生长和生物量的积累；同时实验证明半夏生长过程中叶绿体色素在病菌的侵染下存在着不同的响应，在病菌感染初期半夏叶片中叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和叶绿素(a+b)的总含量与对照相比在102pc/mL比其它时间整体都高，说明了半夏茎腐病感染初期有助于半夏植株的光合作用，原因可能是病菌感染使半夏抗性增强，促使光合作用增加，最可能的原因是低浓度的病菌感染反而使半夏抗性增强，光合作用提高，即半夏茎腐病菌的刺激胁迫诱导了受体植物抗衰老、抗氧化的能力.

高堆积的病菌孢子和菌丝入侵破坏了叶片叶绿体的结构，一些与光合作用有关酶的活性受到抑制，甚至阻碍了叶绿素的合成，导致半夏的光合作用减弱，有机物的积累减少，半夏的产量降低，甚至引起半夏死亡.其机制可能是由于菌丝在细胞局部大量积累，组织中次生代谢产物增多，破坏了叶绿体结构及其功能的表达，而且堆积越多，越会影响呼吸作用，阻碍了半夏对矿质元素的吸收，进而使叶绿素的合成受阻，使植物不能积累更多的有机物，植株表现为生长缓慢、产量降低.所以，研究半夏茎腐病原菌对半夏种子的萌发和幼苗生长的影响可以为半夏被侵害的生理机理的探索和对半夏茎腐病原菌的防治提供理论依据.

[参考文献]

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[2]范美华, 周吉源. 半夏的研究进展 [J]. 西北药学杂志, 2004, 19(2): 90-92.

[3]蒋立昶, 潘炳文, 许卫东. 半夏高产栽培新技术 [M]. 济南: 鲁荷新闻出版社, 1999.

[4]叶文斌,樊亮.两种中草药水浸液对小麦条锈病菌的抑制作用研究[J].生物灾害科学,2012,35(4): 373-377.

[5]叶文斌,张和平,樊亮. 中草药苍耳、黄瑞香水浸液对小麦条锈病菌的抑制作用[J].中国农业科技导报,2013,15(1):102-108.

[6]Wei Q, Zeng R S, Kong C H, et al. The isolation and identification of allelochemicals from aerial parts of tropic Ageratum[J]. Acta Phytoecologica Sinica,1997,21(4):360-366.

[7]中国科学院上海植物生理研究所.现代植物生理学实验指南[M].北京：科学出版社,1999：95-98.

[8]李得孝,郭月霞,员海燕,等.玉米叶绿素含量测定方法研究[J]．中国农学通报，2005,21(6)：153-155．

[10] Booth.The genus Fusarium [M].Kew Surry England:CMI,1971：1-237.

[11]Gerlach W,Nirenberg H.The genus fusuriuma Pietorial atlas[M].Berlin:Dahlem,1982：345-350.

(责任编辑穆刚)

Effect of F.oxysporum on germination and physioloyical character

of Pinellia ternata(Thunb.)Breit

HE Jiujun

(School of Agriculture and Forestry Technology, Longnan Teachers College, Chenxian Gansu 742500, China)

Abstract：Laboratory incubation experiment was carried out to study the effect of F.oxysporum. on the seed germination and physiological character of Pinellia ternata(Thunb .)Breit. in field, providing theoretical basis for the study on physiological mechanism of F.oxysporum. to Pinellia ternata(Thunb .)Breit. The results showed that F.oxysporum.sporangium had inhibition on the increasing of relative water injectivity in the process of Pinellia ternata(Thunb .)Breit., and with the increasing of sporangium concentration, the seed germination rate and seeding development were reduced. In the initial stage of infection, sporangium could stimulate the synthesis of chloroplast pigments, but restrain it at later stage. The biological test results mostly reached the level of obvious difference.

Key words：F.oxysporum; Pinellia ternata(Thunb.)Breit.; seed germination; physioloyical character

[中图分类号]S435.121.4+2

[文献标志码]A

[文章编号]1673-8004(2015)05-0109-04

[作者简介]何九军(1977—)，男，甘肃武都人，讲师，主要从事植物资源学与植物生理生态方面的研究.

[基金项目]甘肃省教育厅资助项目(0928B-1)；陇南师范高等专科学校重点项目(2014LSZK01001，2014LSZK01002).

[收稿日期]2015-04-20