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西瓜、水稻根系分泌物中的化感物质对西瓜连作枯萎病的影响

作　者: 郝文雅
导　师: 沈其荣；任丽轩
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 根系分泌物西瓜水稻间作西瓜专化型尖孢镰刀菌酚酸可溶性糖游离氨基酸腐解物
分类号: S436.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

西瓜栽培面积广泛,是人们普遍喜欢的夏季瓜果。但西瓜连作易导致西瓜枯萎病的发生,西瓜产量下降,其主要致病菌为西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f. sp. niveum,简称FON)。前期结果发现,西瓜/旱作水稻间作可以减缓西瓜连作枯萎病。究其原因,水稻根系分泌物在根际土壤中的作用不容忽视,因为植物对根际土壤微生物以及邻近植株的影响主要是通过根系分泌物来实现的。因此两种作物的根系分泌物和该病原菌之间的关系值得深入研究。本文首次探讨了西瓜根系、水稻根系分泌物对西瓜枯萎病致病菌生长的影响,并对其中的化感物质进行了初步的分离鉴定,旨在为阐释西瓜/旱作水稻间作克服西瓜连作枯萎病的机理提供理论依据。本文研究结果如下：1.采用营养液培养法,收集西瓜、水稻根系分泌物,分别研究它们对西瓜专化型尖孢镰刀茵生长的影响。结果表明：西瓜根系分泌物能显著促进FON孢子萌发和产孢率,与对照相比,当培养基中加入1.0 mL和5.0 mL西瓜根系分泌物后,FON孢子萌发数分别提高了46.9%和59.2%；加样量在0.1 mL至2.0 mL范围内,西瓜根系分泌物对FON产孢的促进率从10.8%增加到84.6%。与之相反,水稻根系分泌物能显著抑制FON孢子萌发和产孢,1.0 mL和5.0 mL水稻根系分泌物对FON孢子萌发抑制率分别为14.3%和6.1%,加样量在0.1 mL至2.0 mL范围内,对该菌产孢的抑制率由4.6%增至37.5%。2.采用营养液培养法收集西瓜和水稻根系分泌物,HPLC法分离鉴定西瓜和水稻根系分泌物中的酚酸类物质,并通过外源添加法研究该类物质对FON生长的影响。结果表明：西瓜根系分泌物中含有阿魏酸、水杨酸、对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸；水稻根系分泌物中检测到香豆酸、水杨酸、对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸,其中香豆酸含量最高(占总量的37.9%),且水稻根系分泌物酚酸总量为3.4μg·g-1 Root DW,是西瓜根系分泌物的1.4倍。综合FON孢子萌发、产孢能力和菌丝生长三项测定结果表明,香豆酸的抑菌效果最显著,抑制率分别为9.1%-70.5%、24.1%-100.0%和2.5%-47.5%,其次是水杨酸；而阿魏酸、对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸对FON孢子萌发、产孢有不同程度的促进作用,以阿魏酸较为突出,浓度为40-160 mg·L-1时对FON孢子萌发和产孢的促进率分别为28.6%-114.3%和17.7%-54.8%。3.以不同抗性西瓜品种以及水稻(4007)品种为材料,对其根系分泌物中可溶性糖和游离氨基酸的含量和组成进行测定,并研究了氨基酸对FON生长的影响。结果表明：供试两种西瓜根系分泌物中可溶性糖含量及游离氨基酸的含量和种类均显著多于水稻根系分泌物,感病西瓜品种(早佳84-24)可溶性糖含量和游离氨基酸的含量和种类量又明显多于抗病西瓜品种(京欣一号)。与感病西瓜品种相比,抗病西瓜品种根系分泌物中不含酪氨酸,水稻根系分泌物中不合天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和精氨酸这9种氨基酸。从FON孢子萌发、产孢能力和菌丝生长的测定结果来看,供试的8种外源氨基酸中丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸对FON的生长有明显的刺激作用；而甲硫氨酸、丝氨酸在一定程度上抑制了FON的生长发育。4.为探讨植物一微生物互作过程中植株腐解物对病原茵的影响,采用西瓜和水稻植株腐解后提取物加入到培养基中,分别研究西瓜、水稻腐解物对FON的化感效应。结果表明：感病西瓜品种(早佳84-24)植株根、茎、叶腐解物中,根腐解物对FON孢子萌发的促进作用较为显著；在对FON产孢的影响方面,感病西瓜茎、叶腐解物在高浓度处理下均促进FON的产孢。对于抗病西瓜品种(京欣一号),无论是植株哪一器官的腐解物对FON孢子萌发均有显著的抑制作用,以茎腐解物的抑制作用最为明显,其次为叶、根腐解物；根、叶腐解物对FON产孢均具有促进作用,以根腐解物的促进作用最为明显。水稻植株根、茎、叶腐解物均主要对FON的生长表现出抑制作用,以根、茎腐解物的抑制作用较为显著。

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摘要 8-10ABSTRACT 10-12第一章文献综述 12-24 1 西瓜连作障碍 12-13 1.1 连作障碍及其产生的原因 12 1.2 西瓜枯萎病是导致西瓜连作障碍的主要病害 12-13 1.3 西瓜连作障碍的防治措施 13 2 间作 13-16 2.1 间作研究的意义 13-15 2.2 间作在养分利用方面的研究 15-16 3 根系分泌物 16-19 3.1 根系分泌物的概念 16 3.2 根系分泌物在间作系统中的作用 16-18 3.3 根系分泌物与根际病原微生物 18-19 4 水稻的化感作用 19-21 4.1 化感作用的概念 19-20 4.2 水稻的化感作用 20-21 5 研究意义 21-22 6 研究内容 22-23 7 技术路线 23-24第二章西瓜、水稻根系分泌物对西瓜专化型尖孢镰刀菌的影响 24-32 1 材料与方法 24-26 1.1 供试材料 24-25 1.2 根系分泌物的收集 25 1.3 西瓜、水稻根系分泌物分别对FON的影响 25-26 1.4 数据分析 26 2 结果 26-29 2.1 西瓜根系分泌物对FON生长发育的影响 26-28 2.2 水稻根系分泌物对FON生长发育的影响 28-29 3 讨论 29-30 4 小结 30-32第三章西瓜、水稻根系分泌物中酚酸类物质对西瓜专化型尖孢镰刀菌的影响 32-42 1 材料与方法 32-34 1.1 供试材料 32 1.2 根系分泌物的收集 32-33 1.3 西瓜、水稻根系分泌物中酚酸类物质的测定 33 1.4 外源酚酸类物质对FON生长的影响 33-34 1.5 数据分析 34 2 结果与分析 34-39 2.1 西瓜、水稻根系分泌物中酚酸类物质的成分和含量分析 34-36 2.2 外源酚酸类物质对FON的影响 36-39 3 讨论 39-40 3.1 西瓜和水稻的根系分泌物中酚酸类物质种类和含量不同 39 3.2 不同种类的酚酸对FON的影响不同,水稻根分泌的酚酸中有特异抑制病原菌生长的种类,西瓜分泌的酚酸中有具有刺激病原菌生长的种类 39-40 4 小结 40-42第四章西瓜、水稻根系分泌物中糖和氨基酸对西瓜专化型尖孢镰刀菌的影响 42-56 1 材料与方法 42-44 1.1 供试材料 42-43 1.2 根系分泌物的收集 43 1.3 西瓜、水稻根系分泌物可溶性糖的含量测定 43 1.4 西瓜、水稻根系分泌物游离氨基酸组分和含量的测定 43 1.5 外源氨基酸对FON的影响 43-44 1.6 数据分析 44 2 结果与分析 44-51 2.1 西瓜、水稻根系分泌物中可溶性糖的含量测定 44 2.2 西瓜、水稻根系分泌物中游离氨基酸组分和含量的测定 44-47 2.3 外源氨基酸对FON的影响 47-51 3 讨论 51-54 3.1 西瓜、水稻的根系分泌物中可溶性糖含量不同 51-52 3.2 西瓜、水稻的根系分泌物中游离氨基酸种类和含量不同 52 3.3 不同种类的氨基酸对FON的有不同的影响 52-54 4 小结 54-56第五章西瓜、水稻植株腐解物对西瓜专化型尖孢镰刀菌的影响 56-66 1 材料与方法 56-58 1.1 供试材料 56 1.2 育苗 56-57 1.3 植株腐解物浸提液的提取 57 1.4 西瓜和水稻根、茎、叶腐解物对FON生长的影响 57-58 1.5 数据分析 58 2 结果与分析 58-62 2.1 西瓜、水稻植株根、茎、叶腐解物对FON孢子萌发的影响 58-60 2.2 西瓜、水稻植株根、茎、叶腐解物对FON产孢的影响 60-62 3 讨论 62-64 4 小结 64-66第六章全文结论 66-68参考文献 68-78附录 78-82 附录1:HOAGLAND营养液配方 78-79 附录2:国际水稻研究所常规营养液配方 79-80 附录3:外源酚酸对F. OXYSPORUM F. SP. NIVEUM菌丝生长的影响 80-81 附录4:外源氨基酸对F. OXYSPORUM F. SP. NIVEUM菌丝生长的影响 81-82作者简介 82-84硕士在读期间发表的论文 84-86致谢 86

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