蘭州百合枯萎病病原菌侵染的解剖學(xué)機(jī)理

魏百弘 蔣玉明 趙嬌嬌 李藝敏 葉福金 牟曉玲

摘要：近年來(lái)，甘肅省隨著百合栽培面積的不斷增加，枯萎病發(fā)病率越來(lái)越高，嚴(yán)重影響百合的產(chǎn)量和品質(zhì)。通過(guò)對(duì)蘭州百合植株進(jìn)行不同接菌處理，對(duì)其發(fā)病率、病情指數(shù)進(jìn)行了分析，并切片觀察了蘭州百合枯萎病發(fā)病前后病原菌侵染的解剖機(jī)理。結(jié)果表明，傷根+鱗莖盤(pán)刺傷+灌根處理更能加劇接菌百合植株的病情。相比較于對(duì)照不接菌處理，接菌處理后發(fā)病的蘭州百合，其根、莖、葉、鱗葉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有了不同程度的破壞，淀粉粒含量明顯減少，甚至沒(méi)有淀粉粒貯藏。

關(guān)鍵詞：蘭州百合;鐮刀菌;枯萎病;顯微結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：S644.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：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

百合是百合科百合屬的植物。蘭州百合屬于川百合變種，因個(gè)大、色白、肉厚、味甜，是我國(guó)食用百合的最佳品種[1 - 4 ]，配藥可潤(rùn)肺止咳，寧心安神，且百合花色鮮艷，栽培可供觀賞。近年來(lái)，蘭州百合栽培面積不斷增加，枯萎病發(fā)病率越來(lái)越高，嚴(yán)重影響了蘭州百合的產(chǎn)量和質(zhì)量。前人對(duì)蘭州百合枯萎病的研究多集中在病原菌、根系分泌物、自毒物質(zhì)等研究方面[5 - 20 ]，對(duì)發(fā)病前后植株內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的研究較少[21 - 23 ]。我們結(jié)合甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)SRTP項(xiàng)目，對(duì)蘭州百合枯萎病病原菌侵染的解剖學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

指示作物蘭州百合（Lilium davidii var. unicolor）、供試病原菌尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum），均由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院提供。

1.2? ?試驗(yàn)方法

參考他人的方法[24 - 25 ]，試驗(yàn)采用浸根、刺傷和灌根相結(jié)合的接種方法。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為處理1，傷根（當(dāng)90%的蘭州百合植株株高達(dá)到10 cm時(shí)，剪去蘭州百合的部分根尖，在濃度為107個(gè)孢子/mL的菌液中浸泡30 min）+灌根（將接菌處理過(guò)的植株再次栽種于基質(zhì)中，每缽用濃度為107個(gè)孢子/mL的菌液10 mL灌根）;處理2，傷根（同上）+鱗葉刺傷（用在濃度為107個(gè)孢子/mL的菌液中浸泡過(guò)的醫(yī)用注射針頭，在百合鱗葉的3個(gè)不同部位分別進(jìn)行刺傷）+灌根（同上）;處理3，傷根（同上）+鱗莖盤(pán)刺傷（用在濃度為107個(gè)孢子/mL的菌液中浸泡過(guò)的醫(yī)用注射針頭，在百合鱗莖盤(pán)的3個(gè)不同部位分別進(jìn)行刺傷）+灌根（同上）;處理4，空白對(duì)照（CK），不接菌。每處理均栽植35缽，重復(fù)3次。

1.2.1? ?接菌后發(fā)病情況觀測(cè)? ?百合植株接菌培養(yǎng)后，前15 d每天觀察、統(tǒng)計(jì)并記錄發(fā)病情況。以后每15 d記錄1次。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，參考他人在馬鈴薯上進(jìn)行的病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[26 ]，將百合植株發(fā)病等級(jí)劃分為5級(jí)（表1）。計(jì)算各處理的發(fā)病率、病情指數(shù)。

發(fā)病率=（發(fā)病苗數(shù)/供試總苗數(shù)）×100%

病情指數(shù)（DI）=[Σ（病級(jí)苗數(shù)×病級(jí)數(shù)值）/（總苗數(shù)×最高病級(jí)數(shù)值）]×100

1.2.2? ?百合發(fā)病前后的顯微觀測(cè)? ? 將發(fā)病前后蘭州百合的根、莖、葉、鱗葉分別進(jìn)行取材做徒手簡(jiǎn)易切片、石蠟切片，并進(jìn)行顯微解剖觀察。

1.3? ?數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016軟件處理，并采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，處理間的差異顯著性用Duncan′s Multiple Range Test法分析，差異顯著性水平為0.05。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?百合接菌后的發(fā)病情況

用浸根、刺傷和灌根相結(jié)合的方法，將尖孢鐮刀菌接種到健康蘭州百合植株上后，根、鱗莖、鱗葉逐漸變褐，腐爛，甚至死亡;莖上的葉，沿著由下向上、由葉尖到葉基的順序，逐漸發(fā)黃、變褐、死亡，邊緣有卷曲。地上莖表現(xiàn)出由上及下，莖稈逐漸發(fā)黃、變褐，最終干枯死亡。最終，整株植物死亡（圖1）。植株枯萎病發(fā)生的癥狀和前人文獻(xiàn)描述的一致[2 ]。

2.1.1? ?發(fā)病率? ?接菌處理后，除CK外，處理1、處理2、處理3從第13天起均開(kāi)始發(fā)病;第13～15天，處理3（即傷根+鱗莖盤(pán)刺傷+灌根處理）的發(fā)病率始終最高。接菌第13天、第14天，處理3的發(fā)病率與處理1、CK的發(fā)病率存在著顯著差異，處理2的發(fā)病率與處理1、CK的發(fā)病率也存在著顯著差異，但處理3的發(fā)病率和處理2的發(fā)病率無(wú)顯著差異。接菌第15天，4個(gè)處理間發(fā)病率均存在著顯著差異;接菌第16天，處理1、處理2、處理3間發(fā)病率無(wú)差異，但均與CK存在顯著差異（圖2）?？梢钥闯?，處理3（即傷根+鱗莖盤(pán)刺傷+灌根處理）最有利于接菌后蘭州百合的迅速發(fā)病，處理2、處理1百合植株發(fā)病次之，CK處理百合植株未見(jiàn)發(fā)病。

2.1.2? ?病情指數(shù)? ?從圖3可知，接菌后第15天、第30天、第45天、第60天、第90天，處理3的病情指數(shù)均為最高;接菌后第75天，處理2的病情指數(shù)最高。接菌第15天、第60天、第90天，病情指數(shù)由高到低的順序均為處理3、處理2、處理1、CK，且各處理間差異顯著;接菌后第30天，病情指數(shù)由高到低的順序?yàn)樘幚?、處理1、處理2、CK，且各處理間差異顯著。接菌后第45天，病情指數(shù)由高到低的順序?yàn)樘幚?、處理2、處理1、CK，除處理1和處理2間無(wú)顯著差異外，其余處理間均差異顯著。接菌后第75天，病情指數(shù)由高到低的順序?yàn)樘幚?、處理3、處理1、CK，且各處理間差異顯著?？梢?jiàn)，蘭州百合接菌發(fā)病后，以處理3（即傷根+鱗莖盤(pán)刺傷+灌根處理）的百合植株發(fā)病最嚴(yán)重，說(shuō)明處理3的接菌方法最有利于促進(jìn)接菌后蘭州百合枯萎病病情的加劇，處理2、處理1百合植株發(fā)病次之，CK處理百合植株不發(fā)病。

2.2? ?百合植株發(fā)病前后的顯微結(jié)構(gòu)變化

將尖孢鐮刀菌接種到健康的蘭州百合植株上，分別利用徒手簡(jiǎn)易切片、石蠟切片進(jìn)行顯微觀察。結(jié)果表明，發(fā)病前的蘭州百合，其根、莖、葉、鱗葉各部分結(jié)構(gòu)完整，可觀察到導(dǎo)管（圖4-B）、薄壁細(xì)胞（圖4-A、4-C、4-D、4-E）、根的中柱（圖4-A）等結(jié)構(gòu)，且薄壁細(xì)胞中貯藏有大量的淀粉粒（圖4-C、4-D、4-E）。發(fā)病后，根、莖、鱗葉內(nèi)部均發(fā)生了不同程度的結(jié)構(gòu)破壞，根表皮結(jié)構(gòu)不完整（圖4-a），大量薄壁細(xì)胞已經(jīng)不同程度的遭到破壞、消失，出現(xiàn)很大的空隙（圖4-a、4-b、4-c），淀粉粒貯藏減少，甚至有大量薄壁細(xì)胞中根本沒(méi)有淀粉粒的貯藏（圖4-c）。由以上可見(jiàn)，蘭州百合植株受到尖孢鐮刀菌的侵染后，病原菌會(huì)對(duì)植株的根、莖、葉、鱗葉的完整結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，甚至導(dǎo)致細(xì)胞后含物（如淀粉）的積累受到抑制，甚至被降解、破壞。

3? ?結(jié)論與討論

研究表明，蘭州百合接菌發(fā)病后，會(huì)表現(xiàn)出一定的發(fā)病癥狀。與對(duì)照不接菌處理比較，接菌植株的莖、葉逐漸發(fā)黃、變褐，最終枯萎死亡，根、鱗莖、鱗葉變褐，腐爛。利用徒手簡(jiǎn)易切片、石蠟切片進(jìn)行顯微觀察可以看出，百合根、莖、葉、鱗葉的結(jié)構(gòu)均受到破壞，表皮、皮層不同程度被破壞而不完整，表現(xiàn)出淀粉粒積累減少，甚至沒(méi)有淀粉粒的積累。分析認(rèn)為，細(xì)胞中積累的淀粉粒被尖孢鐮刀菌吸收利用，導(dǎo)致細(xì)胞中貯藏淀粉粒數(shù)量減少，甚至不再貯藏。尖孢鐮刀菌侵染蘭州百合后可導(dǎo)致枯萎病的發(fā)生，發(fā)病后百合植株的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，細(xì)胞淀粉積累減少，甚至不再積累淀粉。

相較于傷根+灌根處理、傷根+鱗葉刺傷+灌根處理，傷根+鱗莖盤(pán)刺傷+灌根處理更能加劇接菌百合植株的病情發(fā)生?？梢?jiàn)，百合植株一定部位的損傷，可加劇枯萎病的發(fā)生危害，鱗莖盤(pán)的損傷則更加提高了發(fā)病率，加重了病情。

致謝：

在該科研項(xiàng)目的準(zhǔn)備、實(shí)施階段，以及論文的撰寫(xiě)過(guò)程中，得到了甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院牟曉玲老師的指導(dǎo)與幫助。同時(shí)，也感謝甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院楊江偉老師為我們提供實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備等方面的幫助。

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（本文責(zé)編：鄭立龍）