尖孢鐮刀菌粗毒素對水稻種子萌發(fā)及根系生長的影響*

徐 晗，閆 晗，褚 晉，董 海，劉曉舟

（遼寧省農業(yè)科學院植物保護研究所，遼寧沈陽 110161）

尖孢鐮刀菌粗毒素對水稻種子萌發(fā)及根系生長的影響*

徐 晗，閆 晗，褚 晉，董 海，劉曉舟

（遼寧省農業(yè)科學院植物保護研究所，遼寧沈陽 110161）

尖孢鐮刀菌是水稻立枯病病原菌之一。利用尖孢鐮刀菌對水稻種子萌發(fā)及幼苗根系脅迫處理，研究表明：毒素對水稻種子萌發(fā)和胚根、胚芽的生長起著抑制作用。胚芽對毒素較為敏感，其次為種子萌發(fā)率，而胚根對毒素的抵抗能力相對較強。毒素對水稻根系的毒害作用明顯，毒素濃度越高，處理時間越長，水稻根系相對電導率越高；但毒素濃度高于50%，48 h處理后相對電導率不再變化。

水稻；尖孢鐮刀菌；粗毒素；相對電導率

尖孢鐮刀菌（Fusarium．oxysporumSchl.）可以成功侵染十幾個科的植物，是全世界危害嚴重的病原菌之一［1］。水稻立枯病是水稻苗期常見病害，引起水稻立枯病的病原菌一般為鐮刀菌屬（Fusariumspp.）、立枯絲核菌屬（Rhizoctoniasolani）、根霉菌屬（Rhizopusspp.）等。在不同水稻產區(qū)，水稻立枯病病原菌種類差異較大［2］，但尖孢鐮刀菌在各區(qū)域立枯病樣中均分離得到［3］。尖孢鐮刀菌產生的毒素是重要的致病因子，毒素可以對質膜、線粒體嵴等造成傷害［4］。本試驗研究了尖孢鐮刀菌粗毒素對水稻種子萌發(fā)及幼苗根系生長的影響，為探索毒素對作物的毒害影響和毒素的合理利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料及儀器

供試病原真菌尖孢鐮刀菌（F．oxysporum）為2016年分離于水稻立枯病田間病株，并純化保存。供試水稻品種為秋光，由遼寧省農業(yè)科學研究院水稻研究所提供。DDS-304型電導率儀，由上海精密科學儀器有限公司生產。試驗于2016年在遼寧省農業(yè)科學院植物保護研究所進行。

1.2 粗毒素制備

供試菌株于PDA上26℃培養(yǎng)7 d。取直徑為10mm菌碟5塊，于150ml PS培養(yǎng)液中100 r／min震蕩培養(yǎng)5 d。雙層紗布過濾，3 000 r／min離心15 min，取上清液過濾后滅菌。滅菌的上清液作為尖孢鐮刀菌粗毒素原液備用。將毒素原液依次梯度稀釋為 10－1、10－2、10－3備用。

1.3 毒素對水稻種子的處理

取10粒飽滿種子，表面消毒后，分別浸入15 ml濃度為 100、10－1、10－2、10－3毒素溶液和不含毒素的蒸餾水培養(yǎng)皿中，每個處理重復3次，25℃培養(yǎng)5 d后取出。測定種子萌發(fā)率、胚根和胚芽的長度，與無菌水處理相比較，計算出種子萌發(fā)抑制率和對胚根、胚芽的生長抑制率。

萌發(fā)抑制率（%）＝［（對照萌發(fā)率－毒素處理萌發(fā)率）／對照萌發(fā)率］×100

胚根（胚芽）生長抑制率（%）＝［（對照平均長度－處理平均長度）／對照平均長度］×100

1.4 毒素對水稻根系的處理

供試稻粒表面消毒后種入滅菌后的育秧土中。水稻長至兩葉一心時，將稻苗從土中取出，注意盡量減少損傷，用清水沖洗掉水稻根表土，稍晾，分別浸入60 m l毒素濃度為10%、20%、50%、100%的溶液和不含毒素的蒸餾水燒杯中處理，分別于24 h、48 h、72 h、96 h和 108 h取出待測材料，用蒸餾水反復沖洗后，吸水紙吸干根表水分。從根節(jié)處選取長勢一致的幼根剪成約1 cm小段，每份樣品保持0.25 g，3次重復，放入含有35 ml蒸餾水試管中30℃水浴2.5 h，測定組織浸出液電導率。然后將各處理材料煮沸15 min，冷卻至30℃后測煮沸液的電導率。計算相對電導率［5］。

相對電導率（%）＝浸出液電導率／煮沸液電導率×100

2 結果與分析

2.1 毒素對水稻種子萌發(fā)的抑制作用

從表1可以看出不同的毒素濃度對水稻種子萌發(fā)抑制、胚根和胚芽的生長抑制存在差別。抑制程度隨毒素濃度的增高而呈現遞增趨勢。當毒素濃度小于10－2時，毒素對水稻胚芽生長的抑制高于對胚根生長、種子萌發(fā)率的抑制程度。當毒素濃度達到10－1，毒素對水稻胚根生長的抑制較高，對胚芽生長的抑制程度和對種子萌發(fā)的抑制程度差異不顯著。當毒素濃度為100時，三者之間相差不大。由此說明，胚芽對毒素相對敏感，能感受到低濃度毒素的毒害作用；而胚根對毒素的抵抗能力較強，當毒素濃度達到一定程度后才會對胚根生長顯現出明顯的抑制作用；對種子萌發(fā)率的抑制程度介于二者之間。

2.2 毒素對水稻根系生長的影響

從圖1可以看出，水稻根系的相對電導率在蒸餾水處理中隨培養(yǎng)時間延長基本保持不變。在毒素濃度為10%、20%、50%、100%4個梯度處理下，相對電導率與培養(yǎng)時間呈正相關；且4個濃度處理后相對電導率變化趨勢一致。相對電導率達到一定程度后，培養(yǎng)時間延長，相對電導率變化緩慢。50%毒素濃度和100%毒素濃度在處理48 h后相對電導率基本相同，由此看出毒素濃度高于50%后，48 h處理后相對電導率不再增加。

表1 不同濃度毒素對種子萌發(fā)、胚根和胚芽的生長抑制率

圖1 水稻根系在不同毒素濃度下相對電導率的變化

3 結論與討論

本試驗結果表明，毒素可以抑制種子萌發(fā)，胚根、胚芽的生長。不同的毒素濃度對水稻種子萌發(fā)抑制、胚根和胚芽的生長抑制存在差別。抑制程度隨毒素濃度的增高而呈現遞增趨勢。低濃度時，對胚芽生長的抑制作用表現明顯；當毒素濃度達到一定程度后，胚根生長會表現出明顯的抑制作用。毒素還可以影響水稻根系生長。在一定毒素濃度范圍內，隨毒素濃度的增高，水稻根系細胞相對電導率遞增，細胞膜透性增大，毒素對細胞膜的傷害越嚴重；當毒素濃度高于50%、培養(yǎng)時間超過48 h后，相對電導率不再增加，可能是毒素濃度過大，傷害已經超過細胞膜自身閾值。

細胞質膜維護細胞內微環(huán)境的相對穩(wěn)定，具有較高的電阻值［6，7］。植物病原真菌毒素對寄主的破壞首先體現在影響細胞質膜系統(tǒng)，導致電解質的滲漏增加。臺蓮梅等報導，隨著毒素處理時間的延長，可以觀察到線粒體膜、核膜、液泡膜、內質網模糊不連續(xù)，直至整個細胞解體。尖孢鐮刀菌毒素可以抑制水稻種子的萌發(fā)、胚根和胚芽的生長。水稻幼苗根系受到毒素破壞后，導致細胞膜透性增加，繼而影響水稻的正常生長。水稻根尖細胞逐漸死亡，造成水稻葉片黃化萎蔫，形成水稻立枯病的典型癥狀。

合理利用毒素可以為選育抗病品種做出重大貢獻。李明山等在番茄種子發(fā)芽期用早疫病菌毒素選育番茄抗病品種［8］。柴守璽等用赤霉菌粗毒素篩選小麥愈傷組織的抗病突變體［9］。劉新瓊等用粗毒素鑒定小麥品種是否抗小麥赤霉?。?0］。史曉榕等利用毒素篩選玉米抗苗枯病品種［11］。但水稻立枯病在不同的水稻產區(qū)，病原菌種類及優(yōu)勢種群均表現出較大差異。因此，如果用一種病原菌毒素篩選出的水稻抗病品種，在實際生產中是否可以能抗多種病原菌的侵染還需進一步試驗分析；而多種病菌毒素聯合篩選出的抗病品種，是否可以具有良好的抗病性需深入研究檢驗。

［1］Correll JC.The relationship between formae speciales，races，and vegetative compatibility groups in Fusarium oxysporum［J］.Phytopathology，1991（81）：1061～1064.

［2］王建明，李蕊倩，暢飲東，等.尖孢鐮刀菌及芬芳鐮刀菌多樣性的 ISSR分析［J］.植物病理學報，2011，41（4）：337～344.

［3］高同春，葉鐘音，王梅，等.水稻旱育秧苗立枯病致病鐮刀菌分離、鑒定及致病性測定［J］.中國水稻科學（Chinese JRice Sci），2001，15（4）：320～322.

［4］臺蓮梅，許艷麗，閆鳳云.尖孢鐮刀菌毒素對大豆胚根組織影響的超微結構研究［J］.植物病理學報，2006，36（6）：512～516.

［5］郭新梅，陳耀鋒，曹團武.禾谷鐮刀菌粗毒素對不同抗性水平小麥品種細胞膜透性的影響［J］.植物遺傳資源學報，2005，6（2）：186～190.

［6］王廣金.抗、感小麥品種對赤霉素菌素的反應［J］.植物病理學報，1999，29（4）：320～325.

［7］王廣金，孫光祖，李學湛，等.小麥赤霉病菌毒素對小麥抗病突變體及其親本細胞超微結構的影響［J］.植物病理學報，1997，27（3）：215～219.

［8］李明山，宋秀英，趙曉明.用早疫病菌粗毒素在種子發(fā)芽期鑒定番茄品種的抗病性［J］.山西農業(yè)大學學報，1994，14（4）：397～399.

［9］柴守璽，KleijerGert.赤霉菌含毒素代謝物對小黑麥愈傷組織和胚芽生長的影響［J］.草業(yè)學報，2001，3（10）：78～85.

［10］劉新瓊，李祥，張向明.小麥品種抗赤霉病與抗（耐）赤霉病毒素關系的研究［J］.華中農業(yè)大學學報，1999，18（5）：416～418.

［11］史曉榕，白建法，白麗.串珠鐮刀菌毒素對玉米胚根抑制作用的研究［J］.植物保護學報，1994，21（3）：243～247.

S435.11

B

1002－1728（2017）04－0083－03

10.3969／j.issn.1002－1728.2017.04.021

2017－06－20

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0300703）；遼寧省自然科學基金（2015020807）

徐晗（1989－）女，研實員，主要從事水稻有害生物控制技術研究。

董海（1974－），研究員，從事水稻病害研究。E-mail：lnsydh＠163.com