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多年生黑麦草—内生真菌共生体抗病性及其对根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)抗病机制的研究

马敏芝  
【摘要】:多年生黑麦草(Lolium perenne)简称黑麦草,作为品质优良的牧草和草坪草在草业的生产中发挥着重要作用。大部分黑麦草可与Epichloe festucae var. lolii内生真菌形成共生体,内生真菌的共生对其共生体抵抗生物和非生物因素胁迫的能力有增益作用。目前国内外对黑麦草-内生真菌共生体与病原真菌相互作用的研究尚不多见。本研究以坪用的多年生黑麦草(球道)-内生真菌共生体为材料,研究了感染(E+)和未感染内生真菌的(E-)黑麦草的种带真菌区系及其致病力,而后分别在温室和田间条件,对E+和E-幼苗及植株人工接种数种病原菌,测定了其生理学和生物化学的异同,探讨了黑麦草-内生真菌共生体抗根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana)病原菌的机制。主要结果如下1 黑麦草种带真菌及其致病力。自黑麦草E+和E-植株中收获的种子中分离获得细交链孢菌(Alternaria alternata),根腐离蠕孢(Bipolaris sorokiniana),新月弯孢菌(Curvularia lunata),燕麦镰刀菌(Fusarium avenaceum)和小孢壳二孢(Ascochyta leptospora)等真菌。表面消毒处理后E+种子比E-种子的种带真菌分离率低7.1%,但二者之间差异不显著(P0.05)。2 幼苗对数种病原菌的抗性。室内发芽试验中,分别接种上述病原菌后,E+种子的发芽率、发芽势和种苗活力均显著高于E-种子(P0.05)。E+幼苗的苗长和干重亦显著高于E-幼苗(P0.05)。生理指标测定发现,E+幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)的活性,脯氨酸含量等均显著高于E-幼苗,同时E+幼苗的丙二醛(MDA)含量显著低于E-幼苗(P0.05)。3 盆栽植株对根腐离蠕孢的抗性。温室盆栽试验中,接种根腐离蠕孢后15天内,E+植株的发病率、病斑数和病情指数比E-植株降低的范围分别为34.7%~37.1%、50.9 %~61.6%和24.8%~34.0%。接种后10周内,E+植株的分蘖数、株高和叶绿素含量均显著高于E-植株(P0.05)。4 成株对锈病的抗性。田间试验中,黑麦草感染锈病后,E+和E-植株的发病率分别为21.9%和65.0%。轻度病株和重度病株条件下,E+植株的病叶损失率比E-植株分别低了49.4%和18.3%;净光合速率、蒸腾速率和气孔导度比E-植株的分别高出71.7%和78.0%,64.5%和55.5%,26.1%和45.5%;E+植株的叶片相对含水量、叶绿素含量和可溶性糖含量比E-植株的分别高出8.2%和29.4%,22.1%和64.5%,17.1%和28.2%;E+植株的脯氨酸含量、SOD和POD活性比E-植株的分别高出25.7%和22.6%,16.9%和24.5%,39.5%和21.5%。同时E+植株的MDA含量比E-分别低了49.6%和62.3%。5抗根腐离蠕孢的机制。显微观察发现,E+叶片表面的根腐离蠕孢孢子萌发率,芽管长度以及侵染点的数目显著低于E-叶片(P0.05)。接种后10周内观测发现,接种根腐离蠕孢的E+植株的多酚氧化酶(PPO)活性、几丁质酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性分别比E-植株最高增加25.1%,36.3%和26.1%(P0.05)。E+植株的全氨基酸含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量分别比E-植株最高增加53.4%,49.0%和37.7%(P0.05)。6生物碱含量及其活性。接种根腐离蠕孢后E+植株的叶片、叶鞘和根中麦角酰胺的含量比未接种的对照组中的含量均显著增高(P0.05),增高幅度最高可分别达95.0%、115.1%和93.6%;接种后E+植株的叶片、叶鞘和根等部位中麦角新碱的含量以比对照组显著增加(P0.05),增高幅度最高可分别达87.7%、126.4%和88.5%。E十植株中麦角生物碱对根腐离蠕孢的菌落生长、孢子萌发及芽管伸长均有显著的抑制作用,但抑制作用的强弱因生物碱存在部位而异,表现为叶片生物碱的抑制率叶鞘生物碱的抑制率根部生物碱的抑制率。E+植株叶片的乙醇提取液对根腐离蠕孢的菌落,孢子及芽管生长的抑制率均高于E-植株的。似可说明黑麦草中的共生菌即内生真菌能诱导植株产生更多的抗真菌物质。7氮和磷含量。E+植株的氮含量在接种后第5周呈逐渐下降趋势,而E-植株的氮含量则呈上升趋势,在接种后的第7-10周内,E+植株的氮含量比E-植株显著低了13.1%~17.7%(P0.05)。E+植株的磷含量在接种后第7周呈逐渐下降趋势,而E-植株的磷含量则在第4周开始下降。在接种后的第5-10周内,E+植株的磷含量比E-植株显著高出8.8%-18.6%(P0.05)。


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