不同形態(tài)氮素下病原菌侵染及枯萎酸對(duì)黃瓜代謝的影響.pdf

1、黃瓜枯萎病(Fusarium wilt)，俗稱死秧病、蔓割病、萎蔫病，是嚴(yán)重影響黃瓜生產(chǎn)的最主要病害之一，能夠顯著限制黃瓜的產(chǎn)量及品質(zhì)形成。黃瓜枯萎病是一種嚴(yán)重的真菌性土傳病害，是由半知菌亞門(mén)鐮孢屬的黃瓜?；图怄哏牭毒‵OC，F(xiàn)usariumoxysporum f.sp.Cucumerinum）侵染所引起的。
　　目前，對(duì)于黃瓜枯萎病致病機(jī)理的研究進(jìn)程十分緩慢。國(guó)內(nèi)外關(guān)于枯萎病的致病機(jī)理有導(dǎo)管阻塞學(xué)說(shuō)和毒素學(xué)說(shuō)兩種觀點(diǎn)之爭(zhēng)。導(dǎo)

2、管阻塞學(xué)說(shuō)認(rèn)為，病原菌侵染植物的維管束系統(tǒng)，生長(zhǎng)的菌絲菌核以及分泌的胼胝質(zhì)、膠質(zhì)等，阻塞導(dǎo)管，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分向地上部運(yùn)輸，地上部由于缺乏水分而導(dǎo)致萎蔫，因缺乏養(yǎng)分導(dǎo)致缺氮失綠，最終枯萎致死。毒素學(xué)說(shuō)則認(rèn)為，病原菌定植于植物后，會(huì)分泌產(chǎn)生毒素枯萎酸(fusaricacid)，該毒素能破壞植物細(xì)胞膜系統(tǒng)，進(jìn)而影響植物正常生理代謝活動(dòng)，使防御功能喪失，根系活力下降，與抗性相關(guān)酶失活，最終導(dǎo)致植株失水死亡。
　　本研究采用溫室營(yíng)養(yǎng)液水

3、培的方式，研究不同形態(tài)氮素下，病原菌侵染和低濃度枯萎酸毒素處理對(duì)黃瓜植株水分吸收利用、溫度特征、作用方式等基本生理生化指標(biāo)的影響，并在以往研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，以兩種發(fā)病機(jī)制為理論研究背景，繼續(xù)研究不同氮素形態(tài)—銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，是如何調(diào)控黃瓜枯萎病的發(fā)生，通過(guò)分析病原菌侵染和枯萎酸毒素處理后黃瓜體內(nèi)水分吸收關(guān)系、銨硝養(yǎng)分代謝、碳氮代謝、抗性酶活性、氨基酸、有機(jī)酸等有機(jī)小分子物質(zhì)代謝以及對(duì)枯萎酸毒素響應(yīng)能力，深入探討供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株易感病、

4、供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株抗病的機(jī)理，從而為黃瓜枯萎病的防治提供一定的理論研究基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.病原菌和枯萎酸毒素處理后，銨態(tài)氮處理黃瓜各部分組織的生物量和含水量顯著降低，硝態(tài)氮處理黃瓜影響則較小;供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株接菌后水分吸收量顯著下降，且隨著接菌天數(shù)增加，下降幅度增大，病原菌對(duì)硝態(tài)氮處理的植株影響較小，枯萎酸處理與病原菌處理的水分吸收量存在相同變化趨勢(shì)，但下降更明顯;供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株接菌和用枯萎酸毒素處理后葉片溫度

5、顯著上升，且枯萎酸處理溫度上升更劇烈，但兩種處理對(duì)供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株葉片溫度影響不大，這些均表明供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株比供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株抗病，且毒素作用更強(qiáng)烈。
　　2.病原菌和枯萎酸毒素處理后，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株對(duì)銨態(tài)氮養(yǎng)分吸收能力顯著下降，且隨著侵染時(shí)間延長(zhǎng)，下降幅度增大，毒素處理比病原菌處理對(duì)養(yǎng)分吸收下降幅度更大。病原菌侵染對(duì)供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株的硝態(tài)氮養(yǎng)分吸收影響不大，毒素處理后供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株養(yǎng)分吸收有所下降，但吸收量依然

6、大于毒素處理的供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株;此外，病原菌和毒素處理增加了供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株對(duì)銨養(yǎng)分的運(yùn)輸，對(duì)供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株影響不大，且接菌和枯萎酸處理后供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株根系中銨態(tài)氮含量顯著增加，對(duì)供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株銨硝含量沒(méi)有影響。病原菌和枯萎酸毒素處理后，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株過(guò)氧化氫酶(CAT)、過(guò)氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和超氧化物歧化酶(SOD)在根系中活性顯著升高，而供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株中這幾種與抗性相關(guān)的酶活性無(wú)顯著性變

7、化。
　　3.未接菌條件下供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株根系中可溶性糖、可溶性蛋白含量均顯著高于供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株，可溶性淀粉含量無(wú)顯著差異，接菌和毒素處理導(dǎo)致供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株黃瓜根系中可溶性糖、可溶性淀粉含量降低，可溶性蛋白含量升高，對(duì)供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株則無(wú)顯著影響;接菌和毒素處理增加了供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株韌皮部汁液中糖含量，對(duì)供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株無(wú)顯著影響;谷氨酰胺合成酶(GS)是N同化過(guò)程中的關(guān)鍵酶，通過(guò)對(duì)其酶活性測(cè)定，以期在酶水平上揭示

8、抗病機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，接菌和枯萎酸毒素處理后，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株根系中GS活性顯著下降，對(duì)供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株則無(wú)顯著影響;所有供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株葉片碳氮比顯著高于供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株。
　　4.用高效液相色譜儀(HPLC)鑒定黃瓜植株各部位有機(jī)酸含量發(fā)現(xiàn)，未接菌條件下，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株葉片和根系中草酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸、琥珀酸和延胡索酸五種有機(jī)酸含量均顯著低于供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株，病原菌處理后，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株葉片中，除草酸外四種有機(jī)

9、酸含量均出現(xiàn)上升，在根系中檸檬酸含量下降，琥珀酸含量顯著上升，其余三種有機(jī)酸含量無(wú)顯著變化，使用毒素枯萎酸處理后，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株葉片和根系中，五種有機(jī)酸變化趨勢(shì)與病原菌處理變化趨勢(shì)大體一致。無(wú)論是病原菌處理還是毒素處理后，供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株葉片和根系中有機(jī)酸含量無(wú)變化。
　　5.用全自動(dòng)高效氨基酸分析儀Biochrom30鑒定黃瓜各部位中17中氨基酸含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株根系中總游離氨基酸含量顯著高于供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的

10、植株，接菌和毒素處理后，無(wú)論是供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株還是供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株總游離氨基酸含量均顯著上升;進(jìn)一步具體分析各類氨基酸含量發(fā)現(xiàn):在不接菌的條件下，除半胱氨酸和酪氨酸外，供銨態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株根系中氨基酸含量均顯著高于供硝態(tài)氮營(yíng)養(yǎng)的植株。與不接菌植株相比，接菌后，銨植株根系中所有氨基酸含量均出現(xiàn)顯著性增加，而硝植株接菌后，部分氨基酸含量出現(xiàn)顯著性上升，部分氨基酸含量維持不變。毒素處理后的植株，不同種類氨基酸含量變化趨勢(shì)與病原菌侵染后變化趨