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大豆种皮抗田间霉变的理化特性分析

邓俊才  
【摘要】:近年来,我国西南地区间套作大豆稳步发展,为解决我国大豆供需矛盾开辟了一条新途径。农业部在全国种植业发展第十二个五年规划中,更将西南华南间套种食用大豆生产区列为我国大豆三大优势产区之一,给予重点建设支持。然而,该区夏播大豆收获期常处于秋季连阴雨易发时段,长期阴雨高湿天气使成熟大豆在田间即发生霉变,严重影响了大豆的产量和品质,阻碍了南方大豆的发展。本研究以C103和D16(南豆12)等西南大豆种质为材料,通过比较其收获期籽粒田间霉变抗性差异,从霉变籽粒上分离、纯化、鉴定引起霉变的致病菌株,以大豆种皮显微物理结构及抑菌化学成分为切入点,探究大豆籽粒抗田间霉变机理,以期为大豆田间霉变防治措施的制定及抗霉变大豆品种的选育提供理论依据。研究的主要结果如下:1.大豆田间霉变真菌的分离、纯化与鉴定通过人工降雨室模拟夏播大豆收获期阴雨高湿天气,以诱发籽粒田间霉变,以D16田间霉变籽粒为研究材料,通过稀释平板划线法对大豆籽粒田间霉菌进行分离与纯化;采用传统形态学观察与现代分子生物学核糖体rDNA-ITS测序技术对分离得到的霉菌进行综合鉴定;通过病原菌回接试验确定各霉菌的致病性。试验结果表明,从D16田间霉变籽粒上分离得到4种优势菌株,其形态学鉴定结果分别为黄曲霉(Aspergillus flavus)、黑曲霉(Aspergillus nige)、串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)和青霉菌(Penicillium)。4种霉菌的rDNA-ITS鉴定结果与形态学鉴定结果一致,ITS鉴定将青霉菌进一步鉴定到种,即产黄青霉菌(Penicillium chrysogemim)。真菌回接试验结果表明,4种霉菌均能引起大豆籽粒不同程度的霉变,产黄青霉菌的致病能力最强;不同大豆材料间的回接效果不同,C103接种4种霉菌后,籽粒的霉变程度均很小,而D16接种后,籽粒霉变均较严重,进一步证明二者对田间霉变的抗性存在较大差异。2.大豆种皮显微结构与籽粒抗田间霉变特性的关系采用石蜡切片法对C103和D16收获期未霉变籽粒种皮物理结构进行光学显微观察比较,结果发现,不同霉变抗性大豆材料种脐的显微结构类似,种脐总面积无显著差异,但高抗霉变材料C103的下层栅栏层和管胞面积均显著大于易感霉变材料D16;通过比较不同霉变抗性大豆材料各部位种皮结构的厚度发现,除靠近种脐部位外,C103种皮的整体厚度显著大于D16,而C103各个部位栅栏层的厚度均显著大于D16;进一步比较种皮各层结构所占比例发现,种皮在由靠近种脐部位向底部延伸过程中,栅栏层所占比例逐渐增大,柱状细胞层所占比例逐渐减小,薄壁细胞层所占比例变化不大,两个品种均呈相同的变化规律。由此可见,C103对籽粒田间霉变抗性的物理结构原因,可能是因为种皮种栅栏层组织较厚,更能够抵御霉菌的侵染。3.大豆种皮抗田间霉菌活性成分的分离、纯化与鉴定以高抗籽粒田间霉变大豆种质C103的种皮为研究材料,采用甲醇热回流法提取种皮成分,并分别用正己烷、乙酸乙酯、正丁醇与水逐步萃取分层;以前期分离得到的4种霉菌为指示菌,对种皮醇提物和各萃取层进行抑菌活性检定。结果表明,总醇提物、乙酸乙酯萃取层和正丁醇萃取层均有不同程度的抑菌活性,乙酸乙酯萃取层的抑菌活性最佳;对乙酸乙酯萃取层进行柱层析分离,并对各分离部位进行抑菌活性检定,逐步纯化得到1种单体化合物,通过核磁共振波谱(NMR)检测及文献比对,确定该化合物为表儿茶素(Epicatechin)。以表儿茶素为代表的多酚类成分可能为大豆抗田间霉变特性的化学基础。


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