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随着茄果类蔬菜专业化生产和设施栽培的发展,由土传病害等因素引起的连作障碍日益严重,尤其是黄萎病已成为限制茄子生产的主要因子。本试验以嫁接茄子抗病增产的研究为基础,以植物化感理论为依据,运用病害防治的研究手段和方法,研究野生茄子根、茎、叶浸提物和腐解物对黄萎病菌的抑制作用(化感作用),筛选有抑菌活性的物质,并对抑菌物质的理化性质进行研究,在此基础上研究了接菌和不接菌条件下浸提物和腐解物对茄子生长发育及植株抗性相关生理生化指标的影响;同时在研究野生茄子根际土壤浸提液对黄萎病菌的化感作用和根际土壤生物学活性的基础上,从野生茄子根际分离、筛选对黄萎病菌有拮抗作用的菌株,并研究了野生茄浸提物和腐解物对茄子根际土壤生物学特性的影响,从而探讨了野生茄子根际土壤的化感作用潜力。本文旨在探明野生茄子抗黄萎病的化感机制,为充分利用野生茄子资源抗黄萎病等土传病害,克服连作障碍,提供新的思路和方法。
研究结果如下:
1.野生茄子托鲁巴姆(Solanum torvum)、CRP(Solanum surattense)、赤茄(Solanumintegrflium)、刚果茄(Solanum sisymbriiflium)根、茎、叶的浸提物和腐解物对茄子黄萎病菌具有明显的化感抑制作用,其中叶片的抑制作用最强。在盆栽防病试验中,托鲁巴姆叶片浸提物(TY)和腐解物(FTY)及刚果茄叶片腐解物(FGY)的防病效果显著,具有进一步研究的价值,有望开发为农业生产上的土传病害生态调节剂。
2.TY、FTY和FGY的较优提取条件不相同,在各自较优提取条件下FY和FTY的抑菌效果明显好于FGY。TY、FTY和FGY的最佳提取溶剂分别为乙醇与丙酮(1:1)的混合溶剂、甲醇与丙酮(1:1)的混合溶剂和80%甲醇;TY提取液浓缩后应以提取溶剂溶解定容,而FTY和FGY可以以水溶解定容;TY、FTY和FGY的最佳振荡提取方式均为超声波提取0.5h后再恒温振荡提取,恒温振荡的最佳时间分别为6、12和12h;TY的鲜样提取效果要好于干样,而FTY和FGY的干样提取效果要好于鲜样。
3.明确了TY、FTY和FGY的理化性质,TY和FTY的环境条件稳定性较好,抑菌谱较广,而FGY环境条件稳定性较差,抑菌谱较窄,TY、FTY和FGY的持效期均大于16d。
浸提物TY的温度稳定性较好;强酸和强碱条件下抑菌活性均略有下降,pH=4时抑菌活性最高;在4000~60001ux光照下72h内抑菌活性没有明显变化。腐解物FTY的温度稳定性较好;在pH=2的强酸性条件下抑菌活性基本丧失,pH=4的酸性条件下抑菌活性显著下降,pH≥6时具有较高的抑菌活性;在4000~60001ux光照下超过4h抑菌活性显著下降,且抑菌活性随照光时间的延长有持续下降的趋势。腐解物:FGY的抑菌活性受温度影响较大,在-5℃时抑菌活性较高,在.30℃及20℃以上的温度下处理1h活性均会降低;pH≤4的酸性条件下抑菌活性显著下降,pH≥65时抑菌活性较高;在4000~60001ux光照下超过2h抑菌活性显著下降,照光4h以上抑菌活性基本丧失。 TY和FTY抑菌活性的持效期为16d, FGY为18d以上;常温下TY的保存时间为45d,FTY和FGY的保存时间为30d;TY、FTY和FGY对茄子黄萎病菌菌丝生长的毒力均呈对数回归方程,抑制中浓度(ECso)分别为9.02、4.66和49.74 mg.L<-1>;TY和FTY具有较广的抑菌谱,对多种园艺作物病原真菌菌丝生长具有抑制作用,而FGY抑菌谱较窄,且抑菌效果较差。TY和FTY更具有研究开发的价值。
4.TY提取液的抑菌活性成分极性偏大,但不同极性的提取溶剂均能将其提取出一部分,最佳提取剂是乙醇与丙酮(1:1),其次为水和80%乙醇,1%醋酸甲醇的提取效果也较好;FTY提取液的抑菌活性成分极性较大,提取效果最好的提取剂是甲醇与丙酮(1:1),其次是1%醋酸甲醇。活性炭和XAD-2树脂对FTY的抑菌活性成分吸附能力较强,XAD-2对TY的抑菌活性成分吸附能力较强,而活性炭基本不吸附。通过颜色反应、纸层析和紫外光谱初步分析认为,TY提取液中可能含有酚类、生物碱类化合物,不含黄酮类化合物或其含量过低;FTY提取液中可能含有酚类、皂苷类化合物,含有黄酮类化合物(可能是黄酮醇、查耳酮或橙酮),不含生物碱类化合物。
5.利用野生茄浸提物和腐解物调控茄子抗病性是可行的,能够通过影响植株生长发育、抗病相关生理特性而提高植株抗病能力。野生茄叶片浸提物和腐解物控制黄萎病的同时能够促进植株生长发育,提高植株根系活力,对叶片叶绿素含量略有提高作用;能够促进植株阻止因病原菌侵染而造成的膜脂过氧化作用,降低膜伤害程度,从而提高植株抗病性,与嫁接茄类似,野生茄浸提物和腐解物处理的接菌植株叶片相对电导率增幅明显低于CK,相对电导率值也显著低于CK,叶片和根系MDA和脯氨酸含量降低,可溶性糖含量提高;能够调控植株保护酶活性,处理后叶片和根系PAL活性提高,接菌植株的PAL活性增幅更大,未接菌和接菌植株间SOD和POD活性的差值增加,对接菌植株叶片中PPO活性具有促进作用,维持病菌侵染时PPO活性的相对稳定,从而有利于抗病。从利用角度看,FTY更具有研究潜力。
6.野生茄根际土壤具有一定的化感抑病潜力。野生茄根际土壤提取液对茄子黄萎病菌菌丝生长和分生孢子萌发均具有一定的抑制作用,生育前期作用更明显。野生茄托鲁巴姆(TL)、CRP(CI)、赤茄(CH)和刚果茄(GG)对茄子黄萎病均具有高抗能力,以TL和CI为砧木进行嫁接,茄子黄萎病发病率和病情指数均明显降低。野生及嫁接茄的抗病性与其根际土壤生物学特性有一定关系。与CK比较,野生及嫁接茄根际土壤放线菌数量和A/F较高,根际土壤脱氢酶活性提高,根际土壤多酚氧化酶活性始终处于较高水平。野生及嫁接茄根际存在着对茄子黄萎病菌有明显作用效果的拮抗菌株,部分菌株盆栽防病效果显著,而自根茄根际拮抗菌株数较少。野生茄浸提物和腐解物能够促进茄子根际细菌(B)、放线菌(A)、真菌(F)数量及微生物总量增加,改变各种微生物占微生物总量的比例,使B/F和A/F增大,对未接菌植株和接菌植株的作用一致;浸提物和腐解物处理对茄子根际土壤酶活性有刺激作用,其中脱氢酶和多酚氧化酶活性明显增加。茄子黄