南瓜嫁接提高冬瓜枯萎病抗性的化感机制

来源 :中国瓜菜 | 被引量 : 0次 | 上传用户:testjmalt
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要:以自接冬瓜(SGwg)、自接南瓜(SGp)及南瓜嫁接冬瓜(Gwg)為材料,采用苗期接种法对植株抗病性进行比较,并通过平板试验分析其根系分泌物对冬瓜枯萎病菌菌丝生长的化感效应,同时采用GC-MS分析鉴定根系分泌物的成分和相对含量,为通过南瓜嫁接防治冬瓜枯萎病及开发植物源新农药提供理论依据。结果表明:(1)SGwg易感冬瓜枯萎病,Gwg与SGp高抗冬瓜枯萎病,且大田试验中Gwg的单瓜质量和小区产量明显高于SGwg;(2)Gwg和SGp根系分泌物对冬瓜枯萎病菌具有化感抑制作用,而SGwg根系分泌物对其具有化感促进作用;Gwg与SGwg的化感效果存在显著差异,而Gwg与SGp的化感效果差异不显著;(3)随处理时间的延长,Gwg根系分泌物的化感抑制效果明显增强,SGp的化感抑制效果变化不明显,SGwg的化感促进效果呈现逐渐下降的趋势;(4)嫁接植株根系分泌物的组成比自接南瓜和自接冬瓜均要丰富,且相对含量也与自接南瓜和自接冬瓜存在显著差异。综上所述,南瓜嫁接提高冬瓜枯萎病抗性的化感机制是嫁接改变了根系分泌物组成且含有抑制冬瓜枯萎病病菌菌丝生长的成分。
  关键词:冬瓜;嫁接;枯萎病病菌;根系分泌物;分离鉴定
  中图分类号:S642.3 S642.1 文献标志码:A 文章编号:1673-2871(2021)05-026-04
  Allelopathymechanism of grafting with pumpkin rootstock on improving resistance to Fusarium wilt in wax gourd
  YUAN Fei1, LIU Zifan1, LIAO Daolong2, GAO Zhan1, CAO Xinxin1
  (1. College of Tropical Crops, Hainan University, Haikou 570228, Hainan, China; 2. Institute of Vegetables, Hainan Academy of Agricultural Sciences, Haikou 571100, Hainan, China)
  Abstract: With self-grafted pumpkin(SGp), self-grafted wax gourd(SGwg) and grafted wax gourd(Gwg)as materials, the growth of the Fusarium oxysporum of wax gourd were measured by using mycelial growth rate method, the disease resistance were identified by using the seedling inoculation method, and the chemical element of SGp, SGwg and Gwg root exudates were anlysized by GC-MS. The results showed that: (1)SGpand Gwg are highly resistant to Fusarium wilt, while SGwg is highly susceptible. Single fruit weight and the yield of Gwg were significantly higher than that of SGwg. (2)Root exudates(RE) of SGp and Gwg could inhibit the growth of the F. oxysporum, while the RE of SGwg could promote the growth. The allelopathy of Gwg has significantly difference with that of the SGwg, but it has not significantly difference with that of SGp. (3)With the extension of treatment time, the inhibition effect of RE from Gwg was significantly enhanced, but the inhibition effect of RE from SGp did not decline, and the promotion effect of RE from SGwg has a decline trend gradually. (4)RE in Gw have more divers chemical elements than that in SGpand SGwg, and there are remarkable differences of RE component among the SGp, SGwg and Gwg.In conclusion, the allelopathy mechanism of Gwg with highly resistant to Fusarium wilt was the variation of RE component in grafted plants which could inhibit the mycelial growth of F. oxysporum.
  Key words: Grafted; Wax gourd; Fusarium oxysporum; Root exudate; Extraction and identification   冬瓜(Benincasa hispida (Thunb) Cogn.)是葫芦科冬瓜属一年生蔓性草本植物,是一种营养丰富的食疗保健蔬菜[1]。海南是我国重要的冬瓜生产和供应基地,2018年冬瓜种植面积高达7006 hm2[2]。随着冬季异常天气发生频率的加大,全国对海南冬季瓜的需求量会越来越大。在土地有限的现实背景下,瓜农常选择连作种植,导致冬瓜枯萎病发生越来越严重,发病率一般为50%~80%。
  冬瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌引起的维管束病害,尖孢镰刀菌可以产生厚垣孢子,长时间存在于土壤中并在其中越冬,抵抗各种不良环境,继而侵染植物。植物病害的发生与化感作用密切相关[3]。根系分泌物是化感物质的重要产生源[4],直接影响着土壤中病菌孢子的积累速率[5]。嫁接可以直接影响作物根系的生长状况,生产中瓜农也常采用嫁接的方法来提高植株對枯萎病的抗性,但前提是有相应的高抗砧木材料。前人研究表明,南瓜对瓜类枯萎病具有免疫性[6],但采用南瓜砧木嫁接冬瓜的抗病性变化及其化感机制仍不清楚。前人只在嫁接辣椒[7]、嫁接西瓜[8]、嫁接茄子[9-10]方面有所研究。为此,笔者采用海砧1号南瓜为砧木,以三水黑皮冬瓜为接穗,选用苗期接种法对植株抗病性进行比较,并通过平板试验分析植株根系分泌物对冬瓜枯萎病菌菌丝生长的化感效果,同时采用GC-MS分析鉴定其成分与相对含量,为通过嫁接防治冬瓜枯萎病及开发植物源新农药提供理论依据。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  冬瓜品种为三水黑皮冬瓜,砧木为海砧1号南瓜,均由海南省农业科学院蔬菜研究所提供。在海南省农业科学院蔬菜所育苗基地育苗,嫁接获得冬瓜/南瓜(用Gwg表示)、冬瓜/冬瓜(用SGwg表示)和南瓜/南瓜(用SGp表示)幼苗。
  枯萎病菌种为冬瓜枯萎病病原菌尖镰孢菌尖镰孢冬瓜专化型(Fusarium oxysporum Schl. f. sp. benincasae)生理小种 1 号,由广西农业科学院蔬菜研究所提供。采用PDA培养基(新鲜马铃薯200 g,葡萄糖20 g,琼脂18 g,去离子水1000 mL)在28 ℃恒温培养。
  1.2 方法
  1.2.1 嫁接冬瓜抗病性比较试验 试验于2019年11月在海南省农业科学院永发基地进行。采用苗期人工接种法对SGwg、SGp和Gwg植株进行枯萎病抗性鉴定[11]。每份材料接种30株,15 d检查发病情况,计算病情指数,参考郭堂勋等[12]的病情等级分级标准进行分级。
  1.2.2 嫁接冬瓜产量比较试验 试验设在海南省农业科学院永发基地。2019年12月10日将SGwg和Gwg幼苗移栽于大田中,行株距1.50 m×0.75 m;每小区种植30株,3次重复,完全随机排列。单蔓整枝,每株留1个瓜。于采收期测定Gwg与SGwg处理小区的所有冬瓜的质量,统计每小区冬瓜个数,计算出单瓜质量。
  1.2.3 根系分泌物枯萎病病菌化感试验 (1)根系分泌物制备:2019年12月取生长基本一致、3叶1心期的SGwg、SGp和Gwg幼苗,清洗根系,用海绵包裹固定在泡沫板进行液体培养,参考王伟等[13]的营养液配方,营养液大量元素的配方为:54.27 g·L-1 NH4NO3、17.69 g·L-1 KH2PO4、40.25 g·L-1 K2SO4、42.29 g·L-1 CaCl2、45.10 g·L-1 MgSO4·7H2O。将培养15 d后的植株根系分泌物用旋转蒸发仪浓缩至20 mg·mL-1(每mL溶液中含20 mg 根系所产生的分泌物),4 ℃冰箱保存备用[4]。(2)菌丝生长平板试验:取SGwg、SGp和Gwg的根系分泌物及其土壤浸提液,经0.22 μm的无菌过滤器过滤后,加入到PDA平板中,每皿加入5 mL。再用打孔器取直径为6 mm菌饼使菌丝朝下接入到PDA平板中央,28 ℃培养,3次重复,以加无菌水的平板为对照(CK)。3 d后测量菌落直径,每天1次,直到菌丝快长满培养皿为止,按下式计算化感效果[14]:
  化感效果/%=[处理菌落直径-对照菌落直径对照菌落直径-0.60]×100。
  1.2.4 根系分泌物成分与相对含量检测 取部分根系分泌物用85%的H3PO4调节pH 至2左右。放于-20 ℃冰箱,将收集的根系分泌物液体完全冰冻后,使用冻干浓缩仪低温干燥至粉末状。将其送至江苏三黍生物科技有限公司进行GC-MS分析鉴定。
  1.3 数据处理
  采用Excel 2016和DPS 7.05软件进行数据统计分析,用邓肯氏新复极差法进行显著性检验。
  2 结果与分析
  2.1 冬瓜枯萎病病情指数的差异
  从表1可以发现,南瓜及其为砧木嫁接的冬瓜枯萎病病情指数分别为0.00%和5.00%,均表现为高抗,而自接冬瓜的枯萎病病情指数高达90.00%,显著高于其他处理,表现为高感。
  2.2 单瓜质量及小区产量的差异
  从表2可知,嫁接冬瓜的单瓜质量达19.38 kg,小区产量达416.40 kg,均显著高于自接冬瓜,加之嫁接冬瓜高抗冬瓜枯萎病,说明该砧木嫁接的冬瓜在生产中的表现较好。
  2.3 根系分泌物对冬瓜枯萎病病菌的化感效果
  从表3可知,在处理后3~6 d,自接冬瓜根系分泌物对冬瓜枯萎病的化感效果均表现为促进作用,而自接南瓜和嫁接冬瓜根系分泌物化感效果均表现为抑制作用;自接南瓜和嫁接冬瓜根系分泌物对枯萎病病菌抑制效果的差异不显著,而与自接冬瓜的化感效果差异达到显著水平。嫁接冬瓜根系分泌物化感效果随着处理时间的延长而不断增强,而自接冬瓜根系分泌物化感促进效果随处理时间的延长而降低。
  2.4 根系分泌物的成分及含量分析
  按照相似度大于90%的原则鉴定出3种植株根系分泌物中含有28种化合物,其相对含量见表4。从表4可知,根系分泌物的成分复杂,包括酯类、醇类、烷类、酮类、胺类等,其中酯类物质含量最高。   另外,从表4还可以发现,嫁接冬瓜根系分泌物的种类比自接南瓜要多,自接南瓜中不含的物质有2,3-丁二硫醇、(Z)-9-十八烯腈、甲基氨-聚乙二醇-丙酸叔丁酯、1,2-双(三甲基硅氧基)乙烷、1,3-二-正-丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氮烷、4-(三甲基硅基)吗啉和2,3,4,6-四-O-(三甲基硅烷基)己糖吡喃糖苷。嫁接冬瓜和自接南瓜根系分泌物中均含有而自接冬瓜不含的物质有1-(3-甲基丁基)-2,3,4,6-四甲苯、3-吡啶醇、双(三甲基硫化硅)和N-乙基-1,1,1-三甲基-N-(三甲基硅烷基)硅烷胺,但其相对含量均小于1%。嫁接冬瓜和自接南瓜根系分泌物相对含量显著高于自接冬瓜的物质包括硬脂酸-2,3-二(三甲基硅氧)丙基酯、四甲基硅烷丙三醇、N-(叔丁基二甲基硅烷)-N-三氟乙酰胺、三甲基硅烷N,N-二甲基氨甲酸盐、三甲基硅烷基棕榈酸酯、丙胺,二甲基硅烷衍生物和1,1,1,3,3-五甲基-3-乙酰氧基二硅氧烷;均比自接冬瓜根系分泌物相对含量显著低的物质为三甲基甲硅烷醇三硅甲烷氧基乳酸酯,这些物质的相对含量均大于1%。
  3 讨论与结论
  本研究结果表明,自接冬瓜易感冬瓜枯萎病,嫁接冬瓜和自接南瓜高抗冬瓜枯萎病;单瓜质量和产量也明显高于自接冬瓜,表明选用海砧1号作为砧木用来嫁接冬瓜是可推广应用的。前人研究发现,抗病棉花的根系分泌物能够抑制枯萎病菌厚垣孢子的形成[15];用抗病黄瓜根系分泌物处理接种枯萎病菌后的植株,发病率比用感病品种根系分泌物处理的低17%[16]。对3类植株的根系分泌物成分与含量分析发现,三者之间存在着明显差异,故认为根系分泌物的不同是植株抗病性强弱不同的原因[17]。
  本研究结果表明,南瓜嫁接冬瓜的根系分泌物和自接南瓜的根系分泌物对冬瓜枯萎病菌均具有化感抑制作用,且没有明显差异,这与前人将感病接穗嫁接到抗病砧木会降低嫁接植株的抗性的研究结果不一致[9],嫁接不只是简单的换根,砧穗互作会影响砧木根系的发育[18]和接穗的光合特性[19]等,继而改变嫁接冬瓜根系分泌物的成分和含量。在本研究中发现,随处理时间的延长,嫁接冬瓜根系分泌物的化感抑制效果明显增强,这可能与叠加作用有关[20];自接冬瓜根系分泌物的化感促进效果逐渐下降可能与根系分泌物中存在可被分解或有挥发性的有效成分[21],或病原菌对化感物质产生一定的抗性或耐性及菌丝细胞具有一定自身缓冲能力有关[22]。
  南瓜嫁接提高冬瓜枯萎病抗性的机制是嫁接改变了根系分泌物组分,且含有相对较多的抑制冬瓜枯萎病病菌菌丝生长的成分。但对根系分泌物成分特性的影响及其化感效应如何,还有待于进一步研究。
  参考文献
  [1] 谢大森,冬瓜生产现状与育种趋势[J].江西农业学报,2001,13(2):60-63.
  [2] 海南统计年鉴-2019[DB].http://stats.hainan.gov.cn/tjj/tjsu/ndsj/.
  [3] 邬若兰,尹维,廖晓兰.植物化感作用防治植物病害研究进展[J].农业灾害研究,2013,3(7):42-44.
  [4] 刘秀芬,马瑞霞,袁光林,等.根际区他感化学物质的分离、鉴定与生物活性的研究[J].生态学报,1996,16(1):1-10.
  [5] 袁飞,刘子凡,闫文静,等.木薯根系分泌物与土壤浸出液对橡胶树2种致病菌的化感效果[J].热带作物学报,2020,41(8):1708-1713.
  [6] 陈淑芳,曹晓华.南瓜根系及根部土壤水浸液化感作用研究[J].热带作物学报,2011,32(12):268-273.
  [7] 段曦,孫晨晨,孙胜楠,等.嫁接辣椒根系分泌物对根腐病和青枯病的影响[J].园艺学报,2017,44(2):297-306.
  [8] LING N,ZHANG W W,WANG D S,et al.Root exudates from grafted-root watermelon showed a certain contribution in inhibiting Fusarium oxysporum f. sp. niveum[J].Plos One,2013,8(5):1-8.
  [9] HUANG C,WANF Y,YANG Y,et al.A susceptible scion reduces rootstock tolerance to Ralstonia solanacearum in grafted eggplant[J].Horticulturae,2019,5(4):78-92.
  [10] 张凤丽,周宝利,王茹华,等.接茄子根系分泌物的化感效应[J].应用生态学报,2005,16(4):750-753.
  [11] 廖道龙,冯学杰,朱白俾,等.冬瓜嫁接砧木评价及其产量与性状的相关性分析[J].南方农业学报,2017,48(8):1434-1440.
  [12] 郭堂勋,莫贱友.几个苦瓜品种对枯萎病的抗性测定[J].广西农业科学,2007,38(4):408-410.
  [13] 王伟,王健君,赵丽娜,等.大冬瓜立体水培技术[J].黑龙江农业科学,2013(6):154-155.
  [14] 周艳丽,程智慧,孟焕文.大蒜根系分泌物对不同受体蔬菜的化感作用[J].应用生态学报,2007,18(1):81-86.
  [15] 任志刚,盖琼辉.抗感棉花品种根系分泌物及其对枯萎菌的影响[J].西北农业学报,2016,25(5):702-706.
  [16] 黄奔立,许云东,伍烨,等.两个不同抗性黄瓜品种和云南黑籽南瓜根系分泌物对黄瓜枯萎病发生的影响[J].应用生态学报,2007,18(3):559-563.
  [17] 左存武,孙清明,黄秉智,等.利用根系分泌物与绿色荧光蛋白标记的病原菌互作关系鉴定香蕉对枯萎病的抗性[J].园艺学报,2010,37(5):713-720.
  [18] KOCSIS L,TARCZAL E,MOLN?R K G.Grape rootstock-scion interaction on root system development[J].Acta Horticulturae,2016,(1136):27-32.
  [19] 刘子凡,王军,林位夫.超高产橡胶芽接树的光合特性[J].福建农林大学学报(自然科学版),2009,38(4):376-379.
  [20] 柳红娟,黄洁,刘子凡,等.木薯器官浸提液对香蕉尖孢镰刀菌的抑菌作用[J].云南农业大学学报(自然科学),2016,31(3):556-561.
  [21] 闫文静,刘子凡,张婷婷,等.木薯器官及其腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌的化感作用[J].热带作物学报,2019,40(1):123-129.
  [22] 刘培培,刘子凡,刘乔颖,等.木薯器官及其混合物水浸提液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感作用[J].热带作物学报,2018,39(2):338-342.
其他文献
新时代高职院校美育教育的师资水平建设对于高职院校美育教育展开有非常重要的作用,对于高职院校教育教学的全面优化也有非常重要的作用,一定程度上关系到教育教学效果,确保
摘 要:针对宁夏吴忠拱棚西瓜栽培生产中水肥利用率不高、水肥施入不同步等制约因素,充分利用西瓜膜下滴灌条件,探索适宜水平下水、氮和钾之间的相互作用,分析其在大棚高畦膜下滴灌条件下的产量效应,建立吴忠黄灌区大棚西瓜产量数学模型,以氮肥和钾肥配施提高补灌水分利用效率,达到提高植株整体的生长、品质及产量的目的。采用频率分析法对产量模型进行模拟的结果表明,产量大于47 700 kg·hm-2的方案中最佳农艺
摘 要:为了有效防控黄花菜叶锈病,对山东省新泰市汶南镇借庄村叶锈病的发病情况进行了调查,分析防治现状并提出防治对策。采用问卷调查法了解叶锈病的发病及防治情况,通过常规方法进行病害调查,计算发病率、病情指数了解发病程度。在显微镜下进行叶片病菌形态观察。叶锈病对黄花菜的种植影响非常大,60 %以上种植面积重度发病。大棚收获前期发病率最高为7.5%,病情指数0.83。收获后期管理粗放的大棚发病率达到10
摘 要:為了解决芥蓝常温贮藏下出现的货架期短、叶片黄化和品质下降的问题,采用柠檬酸(2%)和植酸(3%)复合保鲜剂结合1-MCP处理的复合保鲜方法,研究芥蓝常温贮藏过程中品质的变化。结果表明,常温贮藏6 d时,对照比处理的失重率、相对电导率、丙二醛(MDA)含量分别高7.15%、23.55%、26.98%,维生素C含量低41.7%,叶片和茎薹的过氧化物酶(POD)活性,对照比处理分别高21.58%
摘 要:在透光率為74%的大棚膜覆盖基础上,以不覆盖遮阳网为对照(CK),分别设置T1(2针,遮阳率10%)、T2(3针,遮阳率20%)和T3(4针,遮阳率40%)的3个遮阳网覆盖处理,研究不同光照度对快白菜光合特性及叶绿素荧光日变化的影响。结果表明,遮阳网处理的快白菜产量以及可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量降低,降幅均以T3处理的最大;叶片光合色素含量增加;蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞
化学实验对于提高学生的动手操作能力,促进学习成果的转化和巩固非常重要。在核心素养理念下的化学实验教学,应当注重通过开展丰富的化学实验提高学生的化学思维和化学素养,
摘 要:为了减少大蒜生产中化学肥料施用量,达到科学施肥目的,分析了新型肥料对大蒜生长和品质的影响。以金乡白皮大蒜为试验材料,研究了常规追施尿素(CK)、大量元素水溶肥料(T1)、大量元素水溶肥料 有机叶面肥(T2)对大蒜植株生长势、蒜头产量及品质的影响。结果表明,大蒜株高、开展度、叶长、叶宽、叶片数、假茎高、游离氨基酸含量、可溶性糖含量及蔗糖含量均表现为T2>T1>CK;可溶性蛋白含量T2处理最大
采用透射电子显微技术对茄子幼叶和衰老叶的质体小球进行了比较,并着重对衰老叶质体小球的降解途径进行了观察。结果表明,茄子幼叶质体小球小,电子染色深,老叶质体小球大,电
为了验证一种特异性标记在甜瓜白粉病抗性育种中的实际应用效果,用CTAB法提取19份甜瓜亲本材料种子总DNA,合成与甜瓜抗白粉病基因Pm-2F紧密连锁标记的特异性引物,通过PCR扩增
摘 要:以24个南瓜自交系为材料,综合应用多元统计分析和聚类分析方法,对不同年份的11个主要农艺性状的遗传多样性进行分析,为南瓜选育新品种提供可参考的依据。结果表明:3年各农艺性状的变异系数在8%~52%之间,果形指数(52%)、单瓜质量(41%)、第1雄花节位(38%)的变异系数较大,其余性状的变异系数小于30%。第1雌花节位、第1雄花节位、主蔓长度、主蔓粗度、节数、叶面积、果形指数和果肉厚度等