提要文摘: | 蚕豆(Vicia faba L.)是典型的忌连作作物,多年种植后,土壤中累积化感自毒物质引发自毒作用,抑制蚕豆生长,促进土传枯萎病严重发生。小麦与蚕豆间作具有大面积的种植,增产、增收、抗病效果显著。但有关自毒物质胁迫下,间作对蚕豆自毒作用的缓解效果及机理尚未见报道。本文研究了蚕豆根系分泌物中主要的酚酸物质对蚕豆生长、枯萎病病原菌-镰刀菌生长、产酶、产毒及蚕豆生理抗性的影响,从病原菌致病能力和寄主生理抗性角度探讨酚酸在蚕豆连作障碍形成中的作用。研究了小麦与蚕豆间作对蚕豆枯萎病发生,蚕豆根系分泌酚酸及蚕豆生理生化抗性的影响,明确间作缓解蚕豆枯萎病发生的机制。主要研究结果如下:1、采用高效液相色谱技术(HPLC)鉴定了蚕豆根系分泌中的酚酸类物质,结果表明,蚕豆根系分泌物中主要含有香草酸、丁香酸、阿魏酸、苯甲酸、水杨酸和肉桂酸,其中肉桂酸和水杨酸含量相对较高,苯甲酸次之,丁香酸含量最低。2、采用水培试验,接种蚕豆枯萎病菌条件下,研究了苯甲酸、肉桂酸和水杨酸不同浓度(0、50、100和200 mg.L-1)处理对蚕豆生长、枯萎病发生、植株抗氧化酶(POD、CAT)活性、膜质过氧化程度(MDA含量)及病程相关蛋白(几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性的影响。结果表明:3种酚酸不同浓度处理均显著抑制了蚕豆幼苗的生长,且随处理浓度升高, 抑制效应增强;同时酚酸处理显著提高了蚕豆枯萎病的发病率和病情指数;显著提高蚕豆根系MDA含量,显著降低抗氧化酶 (POD和CAT)和病程相关蛋白(beta;-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶)活性。3、采用室内培养试验,研究了苯甲酸、肉桂酸和水杨酸不同浓度处理对尖孢镰刀菌生长、产毒和产酶(水解酶)的影响。结果表明:水杨酸50 mg.L-1浓度处理促进镰刀菌菌丝生长,而苯甲酸和肉桂酸3.125 mg.L-1浓度处理对镰刀菌菌丝生长无显著影响;苯甲酸、肉桂酸和水杨酸高于50 mg.L-1处理均显著抑制了镰刀菌菌丝生长。苯甲酸、肉桂酸和水杨酸处理浓度高于50 mg.L-1时均显著促进了镰刀菌产毒,其中水杨酸的促进作用最强,苯甲酸其次,肉桂酸的促进作用最弱。3种酚酸处理均明显促进了镰刀菌产生果胶酶和纤维素酶。表明苯甲酸、肉桂酸和水杨酸虽对镰刀菌生长有一定程度上的抑制作用,但却显著促进了镰刀菌产生毒素和水解酶。4、通过外源添加毒素(粗毒素和枯萎酸)的方法,研究了镰刀菌粗毒素不同浓度(0%、30%、45%、60%、75%、90%和100%)处理对蚕豆植株含水量、光合特性、根系抗氧化酶(POD、CAT)活性、膜质过氧化程度(MDA含量)及红墨水吸收的影响。结果表明:30%的粗毒素处理显著降低了蚕豆叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,显著增加蚕豆根系MDA含量24.95%,显著提高蚕豆植株的红墨水吸收量14.00%;45%的粗毒素处理显著降低植株含水量1.81%;75%的粗毒素处理显著降低了蚕豆根系的POD和CAT活性16.00%和25.37%。蚕豆光合、根系酶活性及红墨水吸收量随粗毒素处理浓度提高而增强。枯萎酸不同浓度(0、50、100、150、200、250和300mg .L-1)处理显著降低植株净光合速率33.83%-96.47%,显著降低气孔导度80.89%-96.40%;显著降低蒸腾速率78.68%-95.93%。枯萎酸处理浓度达150 mg .L-1及以上时显著降低蚕豆植株蚕豆植株含水量4.88%-12.73%,显著降低蚕豆根系POD和CAT活性31.68%-75.36%和40.00%-76.00%;显著提高红墨水吸收量282.00%-514.67%;显著增加了蚕豆根系MDA含量103.53%-182.34%。5、通过水培试验,研究了酚酸(苯甲酸、肉桂酸和水杨酸)胁迫下小麦与蚕豆间作对蚕豆生长、枯萎病发生、生理抗性及蚕豆根系分泌酚酸的影响。结果表明:苯甲酸、肉桂酸和水杨酸胁迫下间作显著促进蚕豆地上部的生长,显著降低蚕豆枯萎病发病率11.11%-25.00%、7.40%-9.21%、10.05%-11.85%;病情指数19.98%-42.10%、20.81%-33.32%、11.55%-32.29%;显著降低蚕豆根系MDA含量;显著提高了蚕豆根系抗氧化酶(POD和CAT)和病程相关蛋白(几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)活性。其中苯甲酸和肉桂酸100 mg.L-1处理下间作提高抗氧化酶和病程相关蛋白活性的效果最好, 抗病效果最佳;水杨酸则是在50 mg.L-1处理下间作抗病效果最佳。苯甲酸胁迫下小麦与蚕豆间作显著降低了蚕豆根系分泌物中香草酸、阿魏酸、苯甲酸、水杨酸、肉桂酸和酚酸总含量;肉桂酸胁迫下间作显著降低了香草酸、丁香酸、阿魏酸、苯甲酸、水杨酸、肉桂酸和酚酸总含量;水杨酸胁迫下间作显著降低了苯甲酸、水杨酸、肉桂酸和酚酸总含量。6、通过毒素(粗毒素和枯萎酸)外源添加方法,研究了毒素胁迫下小麦与蚕豆间作对蚕豆生理抗性的影响。结果表明:与单作蚕豆相比,粗毒素和枯萎酸胁迫下间作明显提高了蚕豆植株含水量、根系POD和CAT活性;降低了蚕豆根系MDA含量及植株红墨水吸收量。粗毒素60%处理时,小麦与蚕豆间作对蚕豆致萎作用的缓解效果较好;枯萎酸150mg.L-1处理下,间作对蚕豆致萎作用缓解效果较好,达到显著水平。 |