韭菜化感物質(zhì)草莓酸對香蕉枯萎病菌的影響

滕秋梅, 楊曉東, 何成新, 徐廣平,3, 黃玉清, 張德楠, 孫英杰, 牟海飛, 韋紹龍, 周龍武*

(1. 廣西喀斯特植物保育與恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院 廣西植物研究所， 廣西 桂林 541006； 2. 汕尾市陸河縣陸河中學(xué)， 廣東 汕尾 516700； 3. 中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所， 自然資源部/廣西巖溶動力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣西 桂林 541004； 4. 南寧師范大學(xué)， 廣西北部灣環(huán)境演變與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 南寧 530001； 5. 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 生物技術(shù)研究所， 南寧 530007 )

香蕉(Musanana)是世界產(chǎn)量第二大的水果，也是消費(fèi)量最大的水果之一，目前香蕉枯萎病給全球香蕉產(chǎn)業(yè)帶來了較大威脅。香蕉枯萎病又稱巴拿馬病，其病原菌主要由尖孢鐮刀菌古巴?；? 號生理小種(Fusariumoxysporumf. sp.cubense，F(xiàn)oc4)侵染引起，是一種土傳病害(Ploetz，2015)。香蕉枯萎病主要發(fā)生在非洲、南美洲和澳大利亞以及我國東南沿海各省等香蕉主產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)中尚未有高效的防控措施。目前，防控香蕉枯萎病比較有效的措施是培育抗病品種以及輪作和套種等(孫雪麗等，2018)。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，利用植物間的化感作用可以有效防控由真菌侵染等引起的土傳病害，且對生態(tài)環(huán)境不會造成二次污染(Gomes et al.，2017)，如西芹的揮發(fā)物通過化感作用能有效抑制黃瓜枯萎病(陳磊等，2012)，蠶豆和小麥間種對蠶豆枯萎病有抑制作用(楊智仙等，2014)，番茄-分蘗洋蔥伴生栽培能顯著控制灰霉病的發(fā)生(吳瑕等，2015)。上述研究成果說明利用化感作用防治病害的發(fā)生切實(shí)可行，但有關(guān)化感作用抗性機(jī)理的研究不多(高曉敏等，2014)。

香蕉枯萎病初侵染主要來源于病株殘?bào)w和帶菌土壤，由于Foc4的厚垣孢子可在土壤中存活數(shù)十年，所以抑制土壤中Foc4的孢子萌發(fā)和菌絲生長可能是限制Foc4在香蕉根系生長和減少香蕉枯萎病發(fā)生的有效措施。前人研究發(fā)現(xiàn)，韭菜(Alliumtuberosum)(柳紅娟等，2015)、番茄(Solanumlycopersicum)(劉范等，2018)、竹蓀(Dictyophoraindusiata)(范田娜等，2019)、木薯(Manihotesculenta)(廉法卓等，2019)等提取物(含有化感物質(zhì))能夠抑制Foc4菌絲生長且可降低香蕉枯萎病的發(fā)生，但這些研究僅從某個方面(如抑制菌絲生長)進(jìn)行了研究，缺乏較系統(tǒng)的研究。為探明化感作用防控香蕉枯萎病的作用機(jī)制，本研究在前期韭菜揮發(fā)物防治香蕉枯萎病的基礎(chǔ)上，選擇韭菜代謝產(chǎn)物2-甲基-2-戊烯醛的衍生物草莓酸(strawberry acid，SA)化感物質(zhì)(Zhang et al.，2013)，通過SA與Foc4的互作實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究化感物質(zhì)SA對Foc4菌絲生長、香蕉枯萎病病情指數(shù)以及對香蕉土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的影響，以期為香蕉枯萎病的防治提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

香蕉幼苗為桂蕉1號(AAA)，由廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所提供；Foc4為前期實(shí)驗(yàn)室篩選和保存的菌株；供試的SA(分子式為C6H10O2，無色透明液體，含量99%)購自長沙凱美香精香料有限公司；紅壤土、營養(yǎng)土和泥炭土按照體積1∶2∶2的比例混合后作為供試土壤。土壤理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)23.51 g·kg-1，全氮1.12 g·kg-1，全磷0.66 g·kg-1，全鉀15.94 g·kg-1，速效氮179.14 mg·kg-1，速效磷21.48 mg·kg-1，速效鉀176.39 mg·kg-1，pH 6.44。

1.2 方法

1.2.1 SA對Foc4菌絲生長的影響 配置 SA 母液：用移液槍吸取 1 mL 純的 SA 溶液至容量瓶，用滅菌水定容到 100 mL，該溶液中的 SA 濃度為10 mL·L-1。先用移液槍分別吸取該濃度SA溶液0、1.2、2.4、3.6、4.8 mL于5 mL滅菌的離心管中，再分別加入一定量的滅菌水使其總體積為5 mL，混勻后分別加到75 mL PDA培養(yǎng)基中 (溫度降低至50 ℃左右時)，使其充分混勻后配成含有SA濃度為0、150、300、450、600 μL·L-1(分別記為CK、A、B、C、D)的培養(yǎng)基。分裝到培養(yǎng)皿，冷卻凝固后接種一塊直徑為0.5 cm的Foc4菌餅，置于28 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 d，每天測量每個平板上Foc4菌落直徑，用以評價SA對Foc4菌絲的生長抑制情況，每個處理設(shè)置5個重復(fù)。參考漆艷香等(2007)的計(jì)算公式：

菌落擴(kuò)展直徑(cm)=菌落直徑平均值-0.5；

菌絲生長抑制率(%)=(對照組菌落直徑-處理組菌落直徑)/對照組菌落直徑×100。

1.2.2 液體培養(yǎng)條件下 SA 對 Foc4 菌絲重量和分生孢子產(chǎn)量的影響 用打孔器在培養(yǎng)一周后的Foc4平板上打取直徑為0.5 cm的Foc4菌餅，放入150 mL的PDA培養(yǎng)基(馬鈴薯 200 g，葡萄糖 20 g，瓊脂 18 g，水 1 000 mL)，每瓶加入 9 mL SA，使每瓶培養(yǎng)基中含 SA的濃度為 600 μL·L-1，不加SA的培養(yǎng)基作為對照處理，每個處理5次重復(fù)。在 28 ℃、140 r·min-1條件下振蕩培養(yǎng)，培養(yǎng)7 d后過濾，收集菌絲和濾液，用血球計(jì)數(shù)板計(jì)算Foc4的分生孢子產(chǎn)量。

1.2.3 不同 pH 條件下 SA 對 Foc4 菌絲生長的影響 分別用2 moL·L-1的 HCl 和 NaOH 溶液將 PDA 培養(yǎng)基的 pH 調(diào)成 5、7、9，分別加入不同濃度SA使培養(yǎng)基中的SA 濃度分別為 0、300、 600 μL·L-1，后面步驟同1.2.1。

1.2.4 香蕉枯萎病病情指數(shù)的變化 先在250 mL的三角瓶中加入100 mL的Czapek培養(yǎng)基，再加入5個直徑為0.5 cm的Foc4菌塊，28 ℃、140 r·min-1下振蕩培養(yǎng)，12 d后過濾菌絲，濾液經(jīng)8 000 r·min-1離心20 min后，取上清液無菌過濾，濾液即為粗毒素濾液。以添加SA(SA終濃度為600 μL·L-1)的粗毒素濾液為處理組，并以未添加SA的粗毒素濾液為對照。參考漆艷香等(2007)的方法，將香蕉幼苗去除根主軸下部2/3和須根，放入裝有30 mL粗毒素濾液的培養(yǎng)瓶中，香蕉苗基部有2 cm浸入液體中，每個瓶子放置1株，每個處理5個重復(fù)，室溫下培養(yǎng)。每隔24 h觀察1次處理的香蕉癥狀，調(diào)查其發(fā)病情況。參考許文耀等(2004)的方法，將病情級別劃分為6個等級：0 級，無表現(xiàn)任何癥狀；1 級，葉片出現(xiàn)失水狀，輕微萎蔫，頂端4片葉中有1～2片葉開始變褐；3 級，葉片萎蔫明顯，頂端4片葉中有3～4片葉開始變褐；5 級，葉片呈現(xiàn)暗綠色或暗褐色萎蔫；7 級，部分葉片枯死；9 級，全株枯死。香蕉枯萎病的計(jì)算公式病情指數(shù)：

病情指數(shù)= ∑(各級病株數(shù) × 各級代表值)/(總株數(shù) × 最高級代表值) × 100%。

1.2.5 土壤微生物數(shù)量及土壤酶活性的變化特征 實(shí)驗(yàn)于人工氣候箱中進(jìn)行。Foc4培養(yǎng)2周后，用移液槍吸取無菌水反復(fù)吹打菌落，用滅菌后的玻璃涂布棒刮取Foc4的孢子到無菌水中，過濾后，利用微型旋渦混合儀，使孢子懸液振蕩均勻，用血球計(jì)數(shù)板，統(tǒng)計(jì)菌液的孢子含量，無菌水稀釋后使孢子懸液濃度約為106cfu·mL-1。香蕉苗(展葉期，有5片葉)種植于裝有1.25 kg自然土(無枯萎病原菌)的小花盆中，香蕉枯萎病病原菌采用灌根接菌法。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有4個處理，分別為CK、A、B、C。每個處理均先加入50 mL Foc4菌液，再加入100 mL濃度分別為0、300、600、1 200 μL·L-1的SA溶液，其中CK的0 μL·L-1以無菌水代替。施加SA的處理每隔4 d加1次。每個處理10盆香蕉苗，接菌半個月后采集對照及各處理的土壤并檢測其土壤微生物數(shù)量、Foc4數(shù)量變化和土壤酶活性。

土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量通過稀釋平板計(jì)數(shù)法(許光輝和鄭洪元，1986)測定，采用的培養(yǎng)基分別為牛肉膏蛋白胨、改良高氏1號(苯酚500 mg·L-1)和馬丁(Martin)孟加拉紅-鏈霉素(鏈霉素30 mg·L-1)。計(jì)算方法(細(xì)菌 106個·g-1干土，真菌 104個·g-1干土，放線菌103個·g-1干土)：每克樣品的菌數(shù)=同一稀釋度幾次重復(fù)的菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)。Foc4數(shù)量的測定參考Smith等(2008)的方法，采用Komada 改良培養(yǎng)基，即培養(yǎng)基成分為KH2PO41 g、Fe-Na-EDTA 0.01 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、L-天門冬酰胺 2 g、D-半乳糖 15 g 、滅菌水1 L；抗生素類為二硝基苯 1 g、牛膽鹽 0.5 g、四硼酸鈉 1 g、硫酸鏈霉素 0.3 g。培養(yǎng)基調(diào)節(jié) pH 至(3.8±0.2)。以cfu·g-1干土表示。

土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、蛋白酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶活性的測定分別用苯酚鈉比色法、3，5-二硝基水楊酸比色法、磷酸苯二鈉比色法、茚三酮比色法、高錳酸鉀滴定法、碘量滴定法(關(guān)松蔭，1986)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用 Excel 2016 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；用 SPSS 22.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并用最小顯著差數(shù)法(least significant difference，LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(顯著性水平設(shè)定為α<0.05，極顯著水平設(shè)定為α<0.01)，采用皮爾森(Pearson)法進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同培養(yǎng)濃度下SA對Foc4菌絲生長的影響

0(CK)、150、300、450、600 μL·L-1的SA在平板上處理7 d的結(jié)果如圖1和表1所示。經(jīng)CK、A、B和C處理后，隨著時間的延長，同一濃度培養(yǎng)下Foc4的菌落直徑均顯著增加(P< 0.05)，第5天相比第3天分別增加了41.43%、48.20%、58.36%、57.14%；在同一培養(yǎng)時間，隨著SA濃度的增加，F(xiàn)oc4菌落直徑則顯著減小(P< 0.05)，第5天時，B、C比A分別減少了49.15%、70.89%。經(jīng)D處理后，F(xiàn)oc4菌落直徑隨著時間的增加均沒有變化，說明該SA濃度對香蕉枯萎病病原菌的菌落具有顯著抑制效果。

表 1 添加不同濃度SA后Foc4菌落生長的變化Table 1 Changes of Foc4 colony growth after adding different concentrations of SA

CK為對照， 未添加SA; A、B、C、D代表SA濃度分別為150、300、450、600 μL·L-1。下同。CK is the control without SA; A, B, C and D represent SA concentrations of 150, 300, 450, 600 μL·L-1, respectively. The same below. 圖 1 不同濃度SA對Foc4菌落生長的影響 (7 d)Fig. 1 Effects of different concentrations of SA on colony growth of Foc4 (7 d)

2.2 不同培養(yǎng)時間下SA對Foc4的抑制作用

由圖2可知，隨著SA處理濃度的升高，抑制作用越大；第3天時，B、C、D處理的抑制率比A處理分別提高了49.21%、55.47%、57.29%，且彼此間的差異均顯著(P< 0.05)；第1天至第7天，SA濃度為D時，抑制率始終達(dá)100%。另外，隨著培養(yǎng)時間延長，SA對Foc4的抑制作用隨之減弱，且呈現(xiàn)SA濃度越小抑制率降低越快的趨勢，第7天時，濃度為A、B、C處理的抑制率比第4天分別下降了62.22%、32.41%、23.15%。結(jié)果表明，SA對Foc4的抑菌效果隨著培養(yǎng)時間延長而減弱。

不同小寫字母表示各處理在0.05 水平差異顯著。下同。Different small letters indicate significant differences among treatments at 0.05 level. The same below.圖 2 添加不同濃度SA后Foc4抑制率隨時間的變化Fig. 2 Changes of the inhibition rate of Foc4 with time after adding different concentrations of SA

2.3 液體培養(yǎng)條件下， SA 對 Foc4 菌絲和孢子產(chǎn)量的影響

由表2可知，液體培養(yǎng)條件下添加濃度為600 μL·L-1的SA后，F(xiàn)oc4孢子數(shù)量顯著低于CK處理(相差470 多倍)，菌絲干重僅為0.008 g，說明產(chǎn)生的菌絲和孢子極少，表明添加SA顯著抑制了菌絲干重增加和減少了培養(yǎng)基中孢子數(shù)量。

表 2 SA對Foc4孢子數(shù)量和菌絲干重的影響Table 2 Effects of SA on spore number and hypha dry weight of Foc4

2.4 不同pH條件下SA對Foc4菌絲生長的影響

由圖3可知，當(dāng)濃度為300 μL·L-1、pH為5時，SA對Foc4菌絲的抑制作用最大，隨著pH增加，抑制率顯著下降，pH為9時的抑菌率較pH為5時低52.68%；當(dāng)SA濃度為600 μL·L-1、pH為5時的抑制率也是最高(100%)?？梢姡琾H不同，SA對Foc4菌絲的抑菌率有差異，且偏酸性環(huán)境下(pH為5)的抑制作用更強(qiáng)。

圖 3 不同pH梯度下添加SA后Foc4抑制率的變化 Fig. 3 Changes of the inhibition rate of Foc4 after adding SA under different pH conditions

2.5 SA對香蕉幼苗枯萎病病情指數(shù)的影響

隨著時間的延長，香蕉苗發(fā)病程度越來越嚴(yán)重(圖4：A)，病情指數(shù)逐漸增加(圖4：B)。粗毒素處理48 h時，CK的香蕉幼苗葉片出現(xiàn)萎蔫，而添加SA的葉片表現(xiàn)正常(不萎蔫)，病情指數(shù)相比CK降低了60%；處理96 h時，CK植株呈現(xiàn)嚴(yán)重萎蔫，植株部分葉片有些枯死，其病情趨向嚴(yán)重，添加SA的病情指數(shù)顯著低于CK；處理96 h和120 h較CK分別降低了41.67%、40.00%，說明添加SA在很大程度上降低了香蕉苗枯萎病的發(fā)病程度。

圖 4 添加SA對香蕉苗生長(A)和香蕉枯萎病病情指數(shù)(B)的影響Fig. 4 Effects of SA addition on seedling growth (A) and wilt disease severity index (B) of banana

2.6 SA對土壤微生物數(shù)量的影響

不同類型微生物數(shù)量隨SA濃度的變化表現(xiàn)有差異性(圖5：H、I、J、K、L)。微生物總量(圖5：H)在SA濃度為A和B時顯著升高，C處理顯著低于CK、A、B處理。細(xì)菌數(shù)量(圖5：I)的表現(xiàn)規(guī)律與微生物總量相似，與CK相比，細(xì)菌數(shù)量在SA濃度為A時顯著升高，B濃度達(dá)最大值(與CK相比增幅為20.67%)，C濃度顯著降低，不同濃度間的差異均顯著(P<0.05)。真菌數(shù)量(圖5：J)在A濃度時降低且與CK無顯著差異，B濃度顯著升高并達(dá)最大值(增幅為19.34%)，C濃度顯著低于其他濃度，不同濃度間的差異均顯著(P<0.05)。放線菌數(shù)量(圖5：K)則為A濃度時顯著升高(相比CK增幅為42.58%)，B、C濃度降低且均顯著低于CK?？傮w而言，細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量在C濃度處理時均顯著低于CK，這表明高濃度的SA對土壤微生物有抑制作用，顯著降低了土壤微生物的數(shù)量。

CK為對照，未添加SA； 橫坐標(biāo)中的A、B、C代表SA濃度分別為300、600、1 200μL·L-1。下同。CK was the control without SA; A, B and C represent SA concentrations of 300, 600 and 1 200 μL·L-1, respectively. The same below. 圖 5 添加不同濃度SA后土壤微生物數(shù)量的響應(yīng) Fig. 5 Responses of soil microbial quantities after adding different concentrations of SA

SA施到 Foc4-香蕉-土壤系統(tǒng)的結(jié)果表明，F(xiàn)oc4 數(shù)量(圖5：L)隨SA濃度的增加而降低，當(dāng)濃度達(dá)到C(1 200 μL·L-1) 時，F(xiàn)oc4 的數(shù)量顯著低于CK(降低了26.75%)，說明SA能抑制Foc4數(shù)量的增加，且高濃度的抑制作用更顯著。

2.7 SA對土壤酶活性的影響

添加SA后，土壤酶活性差異明顯(圖6：M、N、O、P、Q、R)。土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和蛋白酶活性的變化特征一致，在A、B處理均趨于增大，特別是在B處理時均顯著提高(P<0.05)，較CK分別提高了18.52%、36.20%、28.57%、14.29%，C處理時均顯著降低。而在A處理時土壤過氧化氫酶和多酚氧化酶活性也是趨于增大，但在B處理時均趨于減小，C處理時均顯著降低；與CK相比C處理的降幅分別為41.88%、54.82%(P<0.05)?？傮w上，土壤酶活性隨SA濃度的變化呈現(xiàn)“低促進(jìn)高抑制”現(xiàn)象。

圖 6 添加不同濃度SA后土壤酶活性的響應(yīng)Fig. 6 Responses of soil enzyme activities after adding different concentrations of SA

2.8 土壤微生物數(shù)量與土壤酶活性的相關(guān)性分析

在接有Foc4的條件下，添加SA后香蕉土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性之間存在一定的相關(guān)性(表3)。土壤微生物總量與細(xì)菌、真菌數(shù)量極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與蔗糖酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶顯著正相關(guān)(P<0.05)。土壤細(xì)菌數(shù)量與蔗糖酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶顯著正相關(guān)(P<0.05)，土壤真菌與放線菌顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，與蔗糖酶、多酚氧化酶活性顯著正相關(guān)(P<0.05)；土壤放線菌與蔗糖酶、蛋白酶、多酚氧化酶活性呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。蔗糖酶與脲酶顯著正相關(guān)(P<0.05)，與酸性磷酸酶、多酚氧化酶均顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)；過氧化氫酶與多酚氧化酶顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。這說明土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性互相影響，同時受土壤微生物區(qū)系的雙重調(diào)節(jié)。Foc4的數(shù)量與細(xì)菌、放線菌、微生物總量具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，而與其他6種酶和真菌的相關(guān)性均不顯著。

表 3 土壤微生物數(shù)量與土壤酶活性的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of soil microorganism quantities and soil enzyme activities

3 討論與結(jié)論

在水稻根系分泌物中，提取的化感物質(zhì)對西瓜枯萎病菌的孢子形成和萌發(fā)有抑制作用(Ren et al.，2016)，2，4-二叔丁基苯酚顯著抑制了番茄葉霉病菌的孢子萌發(fā)和菌絲生長(周寶利等，2013)。本研究與上述研究結(jié)果類似。以前期實(shí)驗(yàn)中從韭菜浸提液分離出的化感物質(zhì)2-甲基-2-戊烯醛的衍生物——SA為材料(Zhang et al.，2013)，本研究結(jié)果表明，SA顯著抑制了Foc4菌絲的生長。相對于對照，添加SA顯著抑制了Foc4菌絲生長、減小了Foc4的菌落直徑以及降低了孢子數(shù)量，說明SA對Foc4菌絲的生長具有一定的化感效應(yīng)，SA可能會通過抑制Foc4菌絲的生長以及抑制孢子數(shù)量的增加，從而降低香蕉枯萎病的發(fā)生或蔓延。本研究結(jié)果與Zhang等(2013)和黃永紅等(2011)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，進(jìn)一步證明韭菜化感物質(zhì)對香蕉枯萎病的發(fā)生有一定的抑制效果。SA對Foc4菌絲具有一定的化感作用，主要原因可能是韭菜屬于蔥屬植物，其提取物中含有硫化合物對Foc4具有抑制作用(楊靜美等，2014；Gao et al.，2020)。

化感物質(zhì)對病原菌的生長具有一定的抑制作用，所有化感物質(zhì)的抑制作用幾乎都與其濃度有關(guān)(Kravchenko et al.，2003)。不同濃度SA對Foc4的抑制情況有所差異，F(xiàn)oc4菌落生長直徑隨著SA濃度的增加顯著減小，抑制率隨之升高，液體培養(yǎng)條件下SA濃度為600 μL·L-1的孢子數(shù)量顯著低于對照，說明SA與培養(yǎng)基混合后濃度在600 μL·L-1及以上時對Foc4抑制效果最佳，而在小于此濃度條件下，隨著實(shí)驗(yàn)時間的持續(xù)，SA對Foc4的抑制效果則趨于減弱。此結(jié)果一方面與病原菌Foc4本身的生物學(xué)特性有關(guān)，SA達(dá)不到抑制Foc4的臨界濃度時，會對低濃度SA產(chǎn)生抗性。這說明一定濃度的韭菜粗提液能抑制Foc4菌絲生長和孢子數(shù)量增加，從而提高抑制率。這可能是草莓酸有效防控香蕉枯萎病的主要機(jī)制。

另外，林妃等(2010)的研究表明，pH為5時最適合Foc4的菌絲生長，在pH 6～7 時菌絲生長最快。本研究得出，不同pH條件下，SA對Foc4菌絲的抑制作用有差異，當(dāng)pH為5時抑制率顯著大于pH為7和9，說明pH為5時(即酸性環(huán)境下)SA對Foc4菌絲的抑制作用可能更好。在實(shí)際農(nóng)田中，香蕉連作會引起土壤向偏酸性發(fā)展，也說明Foc4趨向于生長在偏酸環(huán)境。通過添加外源化感物質(zhì)SA來抑制香蕉枯萎病的發(fā)生，且SA還是在最適合Foc4菌絲生長的條件下發(fā)揮較好的作用，這在香蕉枯萎病防治上具有良好的應(yīng)用前景。本研究不足的是，對菌絲生長所設(shè)置的SA最終濃度只到600 μL·L-1，結(jié)合后面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)當(dāng)在600 μL·L-1后加大最大濃度；只分析了SA對Foc4菌落和菌絲以及孢子數(shù)量影響的結(jié)果，應(yīng)增加孢子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，以使得研究內(nèi)容更全面；SA是韭菜揮發(fā)物中的衍生物，在環(huán)境中易揮發(fā)(Zhang et al.，2013)，這就導(dǎo)致SA對Foc4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會隨著時間的變化而改變。為了提高SA的有效性，在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中可以提高 SA微膠囊化等技術(shù)，更有利于香蕉枯萎病的防控。

土壤微生物數(shù)量與土傳病害的發(fā)生和防控具有緊密的聯(lián)系(廖詠梅等，2020)。袁秀梅等(2016)研究發(fā)現(xiàn)，蠶豆根系化感物顯著影響土壤微生物數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)變化。本研究結(jié)果表明，在接有Foc4的條件下，與未添加化感物質(zhì)SA相比，添加SA后香蕉苗土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量發(fā)生顯著變化，說明化感物SA對香蕉土壤微生物區(qū)系具有化感效應(yīng)。SA濃度不同，對不同種土壤微生物的數(shù)量影響有差異。其中，放線菌僅在300 μL·L-1處理時顯著升高，其他處理時顯著低于對照，而細(xì)菌和真菌均在600 μL·L-1處理時顯著升高，1 200 μL·L-1處理時顯著降低。另外，F(xiàn)oc4的數(shù)量隨SA濃度的升高呈降低的趨勢。此結(jié)果與楊陽等(2013)的研究結(jié)果類似，其研究表明分蘗洋蔥根系化感物增加了黃瓜土壤細(xì)菌和放線菌的數(shù)量，降低了尖鐮孢菌的數(shù)量；韓春梅等(2010)也得出類似的結(jié)論。本研究中，可能是SA進(jìn)入土壤后，對某些微生物具有趨化作用，可能會增加一些有益菌群的數(shù)量，減少有害菌群的數(shù)量，同時打破土壤微生物區(qū)系的平衡，削弱或消除有益菌群和有害菌群的拮抗作用，從而影響植物或植物與微生物的互作，這可能是減緩香蕉枯萎病發(fā)生的原因之一，與Zhou等(2012)結(jié)論相一致。因此，進(jìn)一步研究不同濃度SA對香蕉土壤生物地球化學(xué)元素性質(zhì)所造成的影響，將有助于進(jìn)一步深入探討SA化感作用的機(jī)理。

SA對土壤酶活性存在一定的影響，與土壤微生物數(shù)量相似，添加不同濃度SA，香蕉土壤酶活性隨SA濃度的增加而增加，達(dá)到一定濃度后下降，表現(xiàn)出“低促高抑”的現(xiàn)象。與本研究結(jié)果相似，劉蘋等(2013)的研究指出，花生所生長的土壤酶活性在低含量脂肪酸處理時增加，高含量脂肪酸處理時顯著降低。而與韓春梅等(2010)、Chen等(2009)研究結(jié)果有所不同，其指出土壤酶活性隨香草醛等化感物質(zhì)含量的增加而增強(qiáng)。不同研究結(jié)果有差異，一方面可能是所研究的化感物質(zhì)和植物不同；另一方面可能是土壤微生物是土壤酶的主要來源之一，其數(shù)量的變化可能會影響土壤酶活性的改變。本研究中，當(dāng)SA濃度為1 200 μL·L-1處理時，土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量均顯著降低，這與該濃度下土壤酶活性顯著較低相一致，且相關(guān)性分析得出，土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均與蔗糖酶、多酚氧化酶等顯著正相關(guān)，此研究結(jié)果與韓春梅等(2012)相似。因此，本研究中化感物質(zhì)SA對香蕉土壤的微生物和酶活性均表現(xiàn)出濃度效應(yīng)的差異性，對香蕉生長的影響可能是直接作用和間接作用的綜合表現(xiàn)。

化感物質(zhì)與抗病特性存在相關(guān)性。大蔥根系分泌物能提高土壤微生物的多樣性，對枯萎病菌的萌發(fā)有明顯的抑制作用(時偉等，2014)。李蕾等(2009)的研究表明，除 1%濃度處理外，其余濃度的西芹鮮根乙醇浸提液對黃瓜枯萎病菌均有顯著或極顯著的化感抑制作用。茄子黃萎病抗病性與根際土壤中放線菌數(shù)量，與土壤多酚氧化酶、過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶活性正相關(guān)(周寶利等，2013)。與前人的研究結(jié)果略有不同，本研究中Foc4數(shù)量隨SA濃度的升高呈降低的趨勢，到1 200 μL·L-1時顯著降低，可見該濃度SA對 Foc4 具有顯著抑制效果；相關(guān)性分析表明，添加SA后土壤Foc4數(shù)量與細(xì)菌、放線菌、微生物總量具有顯著相關(guān)性，與土壤酶和真菌的相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。土壤微生物是土壤酶的主要來源(關(guān)松蔭，1986)，土壤微生物數(shù)量的改變是香蕉枯萎病發(fā)病后的重要特征(鄧曉等，2011)。而香蕉枯萎病是由Foc4侵染香蕉維管束引起的系統(tǒng)性病害，因?yàn)镕oc4土壤種群密度與病害危害程度呈正相關(guān)(吳小燕等，2013)，所以Foc4數(shù)量的減少在很大程度上說明香蕉枯萎病的發(fā)病率在降低，表明化感物質(zhì)SA在一定程度上對香蕉枯萎病具有抑制作用。另外，本研究在平板實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)SA濃度為600 μL·L-1時對Foc4的菌絲生長具有顯著的抑制效果，而在盆栽實(shí)驗(yàn)中，與對照相比，當(dāng)用該濃度處理時，土壤微生物總量、細(xì)菌、真菌數(shù)量也顯著升高，而Foc4的數(shù)量無顯著差異，當(dāng)SA濃度為1 200 μL·L-1時，F(xiàn)oc4的數(shù)量顯著降低。可見，SA對Foc4的影響因基質(zhì)不同而有差異?？赡苁钱?dāng)SA進(jìn)入土壤后，其影響著土壤微生物組分，潛在地影響著植物以及植物和微生物的相互作用 (韓春梅等，2012)；因?yàn)榕囵B(yǎng)基和土壤是兩個不同的基質(zhì)，所以SA發(fā)揮顯著效果所需要的量一般會有不同。本研究先在培養(yǎng)基上找出SA發(fā)揮作用的最適濃度，再應(yīng)用于土壤(同時選擇了最適濃度的0.5倍和2倍一起實(shí)驗(yàn))，進(jìn)一步探索施用SA對土壤生態(tài)環(huán)境的影響。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，600 μL·L-1以上高濃度時，SA對Foc4的菌絲生長和數(shù)量具有一定的抑制作用，且對土壤微生物和酶活性也產(chǎn)生了影響，但培養(yǎng)基上得出的SA對Foc4影響的最適濃度與在土壤中的不完全一致。因此，SA對Foc4在大田實(shí)驗(yàn)下的最佳表現(xiàn)還需進(jìn)一步開展研究。

綜上所述，韭菜揮發(fā)性物質(zhì)SA能有效地抑制香蕉枯萎病病原菌的生長，抵御病原菌侵染寄主，且被施用后容易降解，對環(huán)境危害小，為人們開發(fā)殺菌劑提供了新思路。該物質(zhì)對 Foc4 病原菌有顯著的抑制作用，改善了香蕉土壤生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境，可以為農(nóng)藥領(lǐng)域提供一種高效且無毒的天然源殺菌劑。為了能夠在生產(chǎn)上大面積推廣使用SA技術(shù)防控香蕉枯萎病，SA對土壤生物活性起重要調(diào)控作用的最適濃度及其分子作用機(jī)理等需要進(jìn)一步的研究。

在純培養(yǎng)條件和有植物存在的條件下，SA對Foc4均具有化感效應(yīng)，說明化感物質(zhì)SA在香蕉枯萎病病害的防治上具有一定的應(yīng)用潛力。SA濃度的增加對Foc4菌絲的生長抑制作用隨之增加，偏酸性條件下SA對Foc4的抑制效果更好，添加 SA后顯著降低了香蕉幼苗的病情指數(shù)。600 μL·L-1及以上濃度的SA對Foc4的菌絲生長具有良好的抑制效果，SA濃度達(dá)到1 200 μL·L-1時，土壤中Foc4的數(shù)量顯著降低，土壤微生物數(shù)量的增加和酶活性的提高也被顯著抑制了。由于土壤環(huán)境是十分復(fù)雜的緩沖系統(tǒng)，且SA容易揮發(fā)、在土壤中的半衰期短，因此同樣濃度抑制 Foc4 的效果在室內(nèi)培養(yǎng)基純培養(yǎng)的條件下比實(shí)際土壤中的作用效果要顯著。

致謝感謝廣西特聘專家Azim Mallik對本研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)！