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由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense,简称Foc)引起的香蕉枯萎病是世界性的香蕉毁灭性病害。国内外的研究结果表明,引起植物维管束病害的镰刀菌产生的毒素是重要的致病因子。本研究对香蕉枯萎病菌的产毒条件、毒素的基本性质、毒素的解毒剂及其解毒机理作了相关研究,取得了如下结果:
1.对香蕉枯萎病菌的产毒条件研究表明:香蕉枯萎病菌最佳产毒条件是在初始pH7~9的Richard培养基中,于转速140rpm摇床上,25~30℃温度条件下,予以24h持续光照,振荡培养9~12d。
2.对香蕉枯萎病菌毒素的基本性质研究表明:香蕉枯萎病菌毒素具有很强的热稳定性,高温高压(121℃,1.05kg/c㎡)下处理20min后进行生测,仍能保持较高致病活性;毒素在不同有机溶剂中的溶解性实验,以及对甲醇沉淀处理后的毒素的生物测定结果表明,香蕉枯萎病菌毒素应该属于极性较高的小分子非蛋白类物质;香蕉枯萎病菌毒素在pH6~8的范围内具有酸碱稳定性;紫外线照射对毒素的毒性具有削弱作用,照射20min~30min对毒素活性的抑制作用明显。
3.解毒剂的筛选综合考虑了供试化合物的选择范围,对菌丝生长的抑制作用,供试化合物本身对香蕉幼苗的毒害作用,供试化合物对毒素的解毒效果等因素,最终选择出2mg/mL和5mg/mL的硫酸锌以及2mg/mL和5mg/mL的井冈霉素,进行解毒机理的研究。
4.毒素—解毒剂处理体系对香蕉苗5种防御酶活性的影响
本研究研究表明,用5mg/mL和2mg/mL两个浓度的硫酸锌和井冈霉素分别处理粗毒素后,各处理体系的香蕉苗PAL酶活性高峰均出现在毒素处理之前,清水对照之后,总体活性均高于毒素处理和清水对照,说明两个处理体系能够诱导香蕉苗体内快速产生防御反应,即对毒素具有解毒作用。
硫酸锌5mg/mL和2mg/mL两个浓度处理的粗毒素—硫酸锌处理体系的香蕉苗POD酶具有两个活性高峰,分别出现在毒素处理之前和之后,说明毒素—硫酸锌体系能使香蕉苗体内的POD酶相对长期维持在较高酶活水平,以延迟发病或减轻病害症状;毒素—井冈霉素2mg/mL处理体系的香蕉苗POD酶活性高峰虽然出现在毒素处理后,但其活性在24h~60h之间却一直保持上升趋势,总体活性高于毒素处理,说明该浓度处理体系对毒素具有一定的钝化作用。5mg/mL井冈霉素处理的香蕉苗POD酶活性高峰出现时间和毒素一致,但较高酶活的持续时间较毒素处理长且总体酶活高于毒素处理,说明其对毒素具有钝化作用。
5mg/mL和2mg/mL硫酸锌处理毒素后,香蕉苗PPO酶活性最高峰均出现在毒素和清水对照的PPO酶最高峰之前,其中,毒素—5mg/mL硫酸锌处理体系香蕉苗PPO酶活性最高峰出现在处理后36h处,先于2mg/mL硫酸锌的最高峰(48h),说明其对毒素的解毒作用更强。用2mg/mL及5mg/mL井冈霉素处理的粗毒素—井冈霉素体系处理香蕉苗,PPO酶活性始终在毒素及清水对照之上,表现出较强的解毒能力。
本研究发现,5个处理的香蕉苗SOD活性最高峰均出现在24h,其中4个毒素—解毒剂处理体系的活性最高峰介于毒素和清水对照之间,除2mg/mL井冈霉素外,其它3个体系处理的香蕉苗SOD活性总体水平均高于毒素,说明其对于维持体内活性氧动态平衡有一定的能力,表现出较好的钝化作用。
整体水平上5mg/mL和2mg/mL硫酸锌处理毒素后,香蕉苗体内CAT活性变化趋势与清水对照变化趋势基本相一致,说明5mg/mL和2mg/mL硫酸锌能够使CAT维持相对动态平衡,对毒素的钝化作用较强。2mg/mL井冈霉素处理后CAT活性变化较无规律,可见其维持CAT酶活性动态平衡的能力不高;5mg/mL井冈霉素处理后CAT活性变化趋势与5mg/mL硫酸锌处理类似。