兰州百合枯萎病病原菌侵染的解剖学机理.pdf

甘 肃农业科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020年 第 5 期 甘肃农业科技 收稿日期 2020 01 06 修订日期 2020 03 15 基金项目 甘肃农业大学 2018年 SRTP项目 20181904 作者简介 魏百弘 1997 女 甘肃庄浪人 本科在读 研究方向为植物生理 联系电话 0 15693284810 通信作者 牟晓玲 1973 女 甘肃临洮人 高级讲师 主要从事植物学 植物生理学教学和 研究工作及蔬菜栽培生理研究工作 联系电话 0 18193253495 Email 1282363911 百合是百合科百合属的植物 兰州百合 属于川百合变种 因个大 色白 肉厚 味 甜 是我国食用百合的最佳品种 1 4 配药 可润肺止咳 宁心安神 且百合花色鲜艳 栽培可供观赏 近年来 兰州百合栽培面积 不断增加 枯萎病发病率越来越高 严重影 响了兰州百合的产量和质量 前人对兰州百 合枯萎病的研究多集中在病原菌 根系分泌 物 自毒物质等研究方面 5 20 对发病前后 植株内部结构变化的研究较少 21 23 我们 结合甘肃农业大学 SRTP 项目 对兰州百合 枯萎病病原菌侵染的解剖学机理进行了研 摘要 近年来 甘肃省随着百合栽培面积的不断增加 枯萎病发病率越来越高 严重影响 百合的产量和品质 通过对兰州百合植株进行不同接菌处理 对其发病率 病情指数进行了分析 并切片观察了兰州百合枯萎病发病前后病原菌侵染的解剖机理 结果表明 伤根 鳞茎盘刺伤 灌 根处理更能加剧接菌百合植株的病情 相比较于对照不接菌处理 接菌处理后发病的兰州百合 其根 茎 叶 鳞叶的内部结构都有了不同程度的破坏 淀粉粒含量明显减少 甚至没有淀粉粒 贮藏 关键词 兰州百合 镰刀菌 枯萎病 显微结构 中图分类号 S644 1 文献标志码 A 文章编号 1001 1463 2020 05 0020 05 doi 10 3969 j issn 1001 1463 2020 05 006 Anatomy Mechanism of Lanzhou Lily Infected by Fusarium wilt WEI Baihong JIANG Yuming ZHAO Jiaojiao LI Yimin YE Fujin MOU Xiaoling College of Applied Technology Gansu Agricultural University Lintao Gansu 730500 China Abstract In recent years with the increasing area of lily cultivation in Gansu province the incidence of Fusarium wilt is getting higher and higher which seriously affects the yield and quality of lily The morbidity and disease index of Lanzhou lily plants were studied through different inoculation treatments of lanzhou lily plants The anatomical mechanism of the infection of the pathogens of Fusarium wilt of Lanzhou lily was studied by section observation The results show that wounded roots bulb disk stabbed irrigated root treatments could aggravate the disease of lily recipient Compared with the control group without inoculation the internal structure of the root stem leaf and scale of lanzhou lilies after the Fusarium wilt had been damaged to different degrees the content of starch granules was significantly reduced and even no starch granules were stored Key words Lanzhou lily Fusarium Fusarium wilt Microstructure 兰州百合枯萎病病原菌侵染的解剖学机理 魏百弘 蒋玉明 赵娇娇 李艺敏 叶福金 牟晓玲 甘肃农业大学应用技术学院 甘肃 临洮 730500 20 甘 肃农业科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020年 第 5 期 病情等级 发病症状 0 全株正常 未发病 无任何发病症状 1 约 1 3 叶片失绿发黄 萎蔫 干枯 茎绿色 2 约 1 2 叶片失绿发黄 萎蔫 干枯 茎有轻度发黄症状 3 约 2 3 叶片发黄 萎蔫 干枯 茎发黄症状严重 4 全部叶片干枯 且茎呈现褐色 全株干枯死亡 究 现将结果报道如下 1 材料与方法 1 1 供试材料 指示作物兰州百合 Lilium davidii var unicolor 供试病原菌尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 均由甘肃农业大学应用技术学 院提供 1 2 试验方法 参考他人的方法 24 25 试验采用浸根 刺伤和灌根相结合的接种方法 试验共设 4 个处理 分别为处理 1 伤根 当 90 的兰州 百合植株株高达到 10 cm 时 剪去兰州百合 的部分根尖 在浓度为 10 7 个孢子 mL 的菌 液中浸泡 30 min 灌根 将接菌处理过的植 株再次栽种于基质中 每钵用浓度为 10 7 个 孢子 mL 的菌液 10 mL 灌根 处理 2 伤 根 同上 鳞叶刺伤 用在浓度为 10 7 个孢子 mL 的菌液中浸泡过的医用注射针头 在百 合鳞叶的 3个不同部位分别进行刺伤 灌根 同上 处理 3 伤根 同上 鳞茎盘刺伤 用在浓度为 10 7 个孢子 mL 的菌液中浸泡 过的医用注射针头 在百合鳞茎盘的 3个不 同部位分别进行刺伤 灌根 同上 处理 4 空白对照 CK 不接菌 每处理均栽植 35 钵 重复 3次 1 2 1 接菌后发病情况观测 百合植株接菌 培养后 前 15 d 每天观察 统计并记录发 病情况 以后每 15 d 记录 1次 根据统计 结果 参考他人在马铃薯上进行的病情分级 标准 26 将百合植株发病等级划分为 5级 表 1 计算各处理的发病率 病情指数 发病率 发病苗数 供试总苗数 100 病情指数 DI 病级苗数 病级数 值 总苗数 最高病级数值 100 1 2 2 百合发病前后的显微观测 将发病前 后兰州百合的根 茎 叶 鳞叶分别进行取 材做徒手简易切片 石蜡切片 并进行显微 解剖观察 1 3 数据处理 试验数据采用 Excel 2016 软件处理 并 采用 SPSS 22 0 统计软件进行方差分析 处 理 间 的差 异 显 著性 用 Duncan s Multiple Range Test 法分析 差 异 显 著性水平 为 0 05 2 结果与分析 2 1 百合接菌后的发病情况 用浸根 刺伤和灌根相结合的方法 将 尖孢 镰 刀菌接种到 健康 兰州百合植株上后 根 鳞茎 鳞叶 逐渐变 褐 腐烂 甚至 死 亡 茎上的叶 沿着 由下 向 上 由叶尖到叶 基的 顺序 逐渐 发黄 变 褐 死亡 边缘 有 卷曲 地 上茎表现 出 由上 及 下 茎 秆逐渐 发 黄 变 褐 最 终 干 枯 死亡 最 终 整 株植物 死亡 图 1 植株 枯 萎病发 生 的症状和前人 文献描述 的 一致 2 2 1 1 发病率 接菌处理后 除 CK外 处 理 1 处理 2 处理 3从 第 13天 起 均 开始 发 病 第 13 15 天 处理 3 即 伤根 鳞茎盘 刺伤 灌根处理 的发病率 始终 最高 接菌第 13天 第 14天 处理 3的发病率 与 处理 1 CK的发病率 存 在 着 显 著 差 异 处理 2的发 病率 与 处理 1 CK的发病率 也存 在 着 显 著 差 异 但 处理 3的发病率和处理 2的发病率 无显 著 差 异 接菌第 15天 4个处理 间 发 病率均 存 在 着 显 著 差 异 接菌第 16 天 处 表 1 百合植株病情分级标准 21 甘 肃农业科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020年 第 5期 甘肃农业科技 图 1 兰州百合植株接菌后发病症状 理 1 处理 2 处理 3间发病率无差异 但 均与 CK 存在显著差异 图 2 可以看出 处理 3 即伤根 鳞茎盘刺伤 灌根处理 最有 利于接菌后兰州百合的迅速发病 处理 2 处理 1百合植株发病次之 CK 处理百合植 株未见发病 2 1 2 病情指数 从图 3可知 接菌后第 15 天 第 30天 第 45天 第 60天 第 90 天 处理 3的病情指数均为最高 接菌后第 75天 处理 2的病情指数最高 接菌第 15 天 第 60天 第 90 天 病情指数由高到低 的顺序均为处理 3 处理 2 处理 1 CK 且各处理间差异显著 接菌后第 30天 病 情指数由高到低的顺序为处理 3 处理 1 处理 2 CK 且各处理间差异显著 接菌后 第 45天 病情指数由高到低的顺序为处理 3 处理 2 处理 1 CK 除处理 1和处理 2 间无显著差异外 其余处理间均差异显著 接菌后第 75天 病情指数由高到低的顺序 为处理 2 处理 3 处理 1 CK 且各处理 间差异显著 可见 兰州百合接菌发病后 以处理 3 即伤根 鳞茎盘刺伤 灌根处理 的 百合植株发病最严重 说明处理 3的接菌方 法最有利于促进接菌后兰州百合枯萎病病情 图 3 植株接菌病情指数 CK 处理 1 处理 2 处理 3 病 情 指 数 60 00 45 00 30 00 15 00 0 15 30 45 60 75 90 图 2 植株接菌发病率 发 病 率 100 80 60 40 20 0 12 13 14 15 16 CK 处理 1 处理 2 处理 3 接菌后的天数 d a a a a a a c b b a a b a a a a c c d b a b c b c a b b a a b c c a b c b a d d d d d c A 为 CK B 1 3叶发病变黄 C 为 1 2叶发病变黄 D 为 2 3叶发病变黄 E 为全株变褐死亡 F 为鳞茎盘和鳞叶基部 腐烂 G H 为发病后的根 鳞叶和鳞茎盘 A B C D E F G H 接菌后的天数 d 22 甘 肃农业科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020 年 第 5 期 的加剧 处理 2 处理 1百合植株发病次 之 CK 处理百合植株不发病 2 2 百合植株发病前后的显微结构变化 将尖孢镰刀菌接种到健康的兰州百合植 株上 分别利用徒手简易切片 石蜡切片进 行显微观察 结果表明 发病前的兰州百 合 其根 茎 叶 鳞叶各部分结构完整 可观察到导管 图 4 B 薄壁细胞 图 4 A 4 C 4 D 4 E 根的中柱 图 4 A 等结 构 且薄壁细胞中贮藏有大量的淀粉粒 图 4 C 4 D 4 E 发病后 根 茎 鳞叶 内部均发生了不同程度的结构破坏 根表皮 结构不完整 图 4 a 大量薄壁细胞已经不 同程度的遭到破坏 消失 出现很大的空隙 图 4 a 4 b 4 c 淀粉粒贮藏减少 甚 至有大量薄壁细胞中根本没有淀粉粒的贮藏 图 4 c 由以上可见 兰州百合植株受到 尖孢镰刀菌的侵染后 病原菌会对植株的 根 茎 叶 鳞叶的完整结构进行破坏 甚 至导致细胞后含物 如淀粉 的积累受到抑制 甚至被降解 破坏 3 结论与讨论 研究表明 兰州百合接菌发病后 会表 现出一定的发病症状 与对照不接菌处理比 较 接菌植株的茎 叶逐渐发黄 变褐 最 终枯萎死亡 根 鳞茎 鳞叶变褐 腐烂 利用徒手简易切片 石蜡切片进行显微观察 可以看出 百合根 茎 叶 鳞叶的结构均 受到破坏 表皮 皮层不同程度被破坏而不 完整 表现出淀粉粒积累减少 甚至没有淀 粉粒的积累 分析认为 细胞中积累的淀粉 粒被尖孢镰刀菌吸收利用 导致细胞中贮藏 淀粉粒数量减少 甚至不再贮藏 尖孢镰刀 菌侵染兰州百合后可导致枯萎病的发生 发 病后百合植株的内部结构受到不同程度的破 坏 细胞淀粉积累减少 甚至不再积累淀粉 相较于伤根 灌根处理 伤根 鳞叶刺 伤 灌根处理 伤根 鳞茎盘刺伤 灌根 处理更能加剧接菌百合植株的病情发生 可 见 百合植株一定部位的损伤 可加剧枯萎 病的发生危害 鳞茎盘的损伤则更加提高了 发病率 加重了病情 致谢 在该科研项目的准备 实施阶段 以及 论文的撰写过程中 得到了甘肃农业大学应 图 4 兰州百合植株接菌前后显微结构 A E 分别为植株发病前的根 A 茎 B 鳞叶 C E 和叶 D 的显微结构 a b c 分别为植株发病后的根 a 茎 b 鳞叶 c 的显微结构 E 为徒手简易切片显微结构 其余均为石蜡切片显微结构 A B C D a b c E 23 甘 肃农业科技 Gansu Agr Sci and Techn No 5 2020 2020 年 第 5 期 甘肃农业科技 用技术学院牟晓玲老师的指导与帮助 同 时 也感谢甘肃农业大学生命科学技术学院 杨江伟老师为我们提供实验仪器 设备等方 面的帮助 参考文献 1 林玉红 兰州食用百合生长发育及氮磷钾素 养分吸收累积与分配规律研究 J 甘肃农业 科技 2019 12 8 18 2 白贺兰 乔德华 兰州百合产业发展现状及 优化升级对策 J 甘肃农业科技 2017 12 79 82 3 江 晶 杨一斐 张朝巍 等 兰州百合优 势种植区分布与土壤养分分析 J 甘肃农业 科技 2018 0 7 45 47 4 白 滨 何苏琴 于安芬 等 兰州百合褐 腐病罹病根和根盘及鳞片分出的真菌和卵菌 J 甘肃农业科技 2018 1 16 20 95 5 李 诚 李俊杰 薛春胜 等 百合枯萎病 病原菌鉴定 J 植物病理学报 1996 26 2 192 6 边小荣 兰州百合枯萎病病原鉴定及病原菌 生物学特性研究 D 兰州 甘肃农业大学 2016 7 梁巧兰 徐秉良 刘艳梅 观赏百合根腐病 病原鉴定及药剂筛选 J 甘肃农业大学学报 2004 39 1 25 28 8 郑思乡 魏志刚 毛莎莎 等 东方百合对 茎腐病的抗性分析 J 植物保护学报 2014 41 4 429 437 9 孙艳艳 蒋桂英 刘建国 等 加工番茄连 作对农田土壤酶活性及微生物区系的影响 J 生态学报 2010 30 13 3599 3607 10 上官金虎 吕广林 王宏岳 线辣椒连作障 碍原因与对策 J 陕西农业科学 2007 3 122 123 11 任 韵 朱建方 马善林 等 百合连作障 碍调控技术研究进展 J 浙江农业科学 2015 56 10 1615 1617 12 杨美悦 赵科刚 于艳梅 等 大棚草莓连 作障碍机理控制实验及根部病原菌鉴定研究 J 陕西农业科学 2012 1 65 68 13 胡元森 刘亚峰 吴 坤 等 黄瓜连作土 壤微生物区系变化研究 J 土壤通报 2006 37 1 126 129 14 王 飞 李世贵 徐凤花 等 连作障碍发 生机制研究进展 J 中 国土壤与 肥料 2013 5 6 13 15 李 琼芳 不同 连作 年限麦冬 根 际 微生物区系 动 态研究 J 土壤通报 2006 37 3 563 565 16 范君 华 龚明福 刘 明 棉 花连作对土壤 养分 微生物及酶活性的影响 J 塔里木 大 学学报 2008 20 3 36 40 17 徐 鹏 程智慧 梁 静 等 百合根系分 泌 物 中不同组 分的化 感 作用 J 西 北 农林科 技大学学报 自然 科学 版 2011 39 11 167 172 18 徐 宁 王 超 魏 珉 等 大 葱 根系分 泌 物对黄瓜种 子萌芽 和枯萎病病原菌的化 感 作用及 其 GC MS 分析 J 园艺 学报 2012 39 8 1511 1520 19 周宝利 孙 传齐 韩 琳 等 邻苯二甲酸 二丁酯 对茄 子 根 际 土壤黄萎菌 数量 及土壤微 生物 组成 的影响 J 华 北 农学报 2010 25 6 150 153 20 程智慧 佟 飞 金 瑞 大 蒜秸秆水浸液 的 抑 菌作用和 抑 菌 成 分 初步 分析 J 西 北 植 物学报 2008 28 2 324 330 21 唐文菊 根腐病病菌 不同侵染程度 对 当归 根 解剖结构 及生理 指标 的影响 D 兰州 西 北师范 大学 2014 22 张艳 芳 黄 芪 根腐病病根的 形 态及 解剖 学研 究 D 兰州 西 北师范 大学 2013 23 李 伯凌 霍本君 朱 寿松 等 木薯叶 片 组 织结构 及生理生化特 征 与 其 抗 细 菌性枯萎病 的 关 系 J 热带 生物学报 2017 3 292 300 24 李 瑞 琴 甜 瓜枯萎病病原学及 防治 技术研究 D 杨 凌 西 北 农林科技大学 2004 25 张 丽丽 刘 冬云 赵 婵璞 百合枯萎病抗性 鉴定及发病因素的研究 J 河北 农业大学 学报 2012 35 6 27 32 26 陈 红梅 李金花 柴兆祥 等 35个 马 铃薯 品 种对 镰刀 菌 干 腐病优势病原的抗病性 评价 J 植物保护学报 2012 39 4 308 314 本文责编 郑立龙 24