芝麻(Sesamum indicum L.,2n=26)属胡麻科胡麻属,是世界上最古老的优质油料作物,也是我国重要的特色油料作物。芝麻枯萎病(Sesame Fusarium wilt)由尖孢镰刀菌芝麻专化型(Fusariumoxysporumf.sp.sesami,FOS)侵染引起,与茎点枯病并称为芝麻两大主要真菌病害。芝麻枯萎病害分布地域广泛,我国常年发生率在15%左右,对芝麻产量和品质影响较大。国内外大量研究表明,植物病原菌毒素在致病过程中起着重要作用,但至今未见有关芝麻枯萎病病原菌毒素及其对芝麻毒性的研究报道。本文开展了芝麻枯萎病病原菌毒素提取和成分分析,明确FOS毒素分子结构;在此基础上,评价了FOS毒素的产生条件及其对芝麻幼苗的毒害作用,为进一步探明芝麻枯萎病致病机理以及芝麻与FOS间的互作机制奠定了理论基础。主要研究结果如下:1、芝麻枯萎病病原菌代谢物毒性测试通过病原菌代谢物处理种子的方法进行毒性测试,结果表明HSFO09100(强致病力)、HSF008005(中等致病力)和HSF007021(弱致病力)三个病原菌株经PD培养液培养15 d左右均可产生FOS毒素。用活性炭法可从三个菌株菌液中提取出棕色膏状的粗毒素,粗毒素对枯萎病抗性品种(豫芝11号和郑芝98N09)和感病品种(荣县黑芝麻和冀9014)均能造成损害。2、粗毒素成分分析利用液相色谱仪和液质联用仪等仪器,分析三个病原菌株(HSF009100、HSF008005和HSF007021)经PD培养后产生的粗毒素成分。液相色谱分析结果表明,等度洗脱分离效果不佳,梯度洗脱分离效果较好。液质联用分析表明,粗毒素可能含有下列7种毒素类型,镰刀菌酸/fusaricacid/FA、FA+O、丁烯酸内酯、蛇形霉毒素(Diacetoxyscirpenol,DAS)、杂色曲霉素/柄曲霉素/ST/Sterigmatocystin、黄曲霉毒素B1/Aflatoxin B1、呕吐毒素/脱氧雪腐镰刀菌烯醇DON/Deoxynivalenol。3、FOS毒素成分分析为明确芝麻专化型尖孢镰刀菌的毒素成分,进一步对病原菌产毒条件和分析方法进行探索:(1)增加培养液种类,同时使用马铃薯葡萄糖培养液(PD)、察氏培养液(Czapek)、理查德培养液(Richard)和低碳理查德培养液;(2)优化HPLC分析条件;(3)分析对象由粗毒素改为FOS菌液滤液;(4)使用标准样品液相色谱图对质谱结果加以辅证。最终确定了 FOS毒素中含有镰刀菌酸(fusaric acid,FA)。镰刀菌酸亦称萎蔫酸,分子式:C10H13N02,结构式:5-丁基吡啶甲酸(5-butylpicolinic acid),是镰刀菌属真菌产生的一种非寄主选择性毒素。同时,首次发现了三种FA中间产物:Ci0H13N04(FA+O2)、C10H13NO3(FA+O)、C10H11NO2(FA-H2),这三种中间产物与FA之间的关联及其对芝麻的毒性尚待进一步研究。4、FOS镰刀菌酸产生规律研究使用PD、Czapek、Richard和低碳Richard四种培养液分别培养HSF009100(强致病力)和HSF00021(弱致病力)菌株,分析1d～60d内FOS镰刀菌酸含量的变化,同时检测菌液的孢子浓度、菌丝量、及pH值,分析它们与FA产量之间的相关性。结果显示,这2个菌株在四种培养液中都能产生FOS镰刀菌酸,其中利用Czapek培养液培养弱致病力菌株HSF007021时,镰刀菌酸的产量最高(4133 μg/ml);利用PD培养液培养时,这2个菌株FA产量均为最低(<15 μg/ml)。相关性分析结果表明,这2个菌株的镰刀菌酸产生量与菌液孢子浓度、菌丝量、致病力及菌液pH之间没有显著相关性,而与营养条件有密切关系。5、FOS镰刀菌酸对芝麻的毒性测试为探明FOS镰刀菌酸对芝麻幼苗的毒性作用,分别用HSF009100和HSF007021产生的镰刀菌酸配制MS培养基和镰刀菌酸溶液,浓度分别为1、5、10μg/ml,利用4个供试芝麻品种(豫芝11号、郑芝98N09、荣县黑芝麻和冀9014)进行了毒性测试。结果表明这2个菌株产生的FOS镰刀菌酸均能抑制4个供试品种幼苗生长或造成枯萎死亡,而且随着FOS镰刀菌酸浓度升高和处理时间的增长,芝麻幼苗的受害程度也会随之加重。