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2019 , Vol. 40 >Issue 1: 123 - 129

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2019.01.018

植物病理、作物病虫害及其防治

木薯器官及其腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌的化感作用

  • 闫文静 ,
  • 刘子凡 , * ,
  • 张婷婷 ,
  • 苏建敏 ,
  • 赵雪梅
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  • 海南大学热带农林学院,海南海口 570228
* 刘子凡（LIU Zifan）,E-mail： 。

闫文静（1992—）,女,硕士研究生,研究方向：热带作物高效栽培。

收稿日期: 2018-06-12

  要求修回日期: 2018-09-03

  网络出版日期: 2019-01-15

基金资助

国家自然科学基金项目(31560374)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Allelopathy of Water Extracts from Cassava Organs and Decomposing Products to Rigidoporus lignosus of Hevea brasiliensis

  • YAN Wenjing ,
  • LIU Zifan , * ,
  • ZHANG Tingting ,
  • SU Jianmin ,
  • ZHAO Xuemei
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  • Institute of Tropical Agriculture and Forestry, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China

Received date: 2018-06-12

  Request revised date: 2018-09-03

  Online published: 2019-01-15

Copyright

Copyright reserved © 1981. Office of Acta Agronomica Sinica All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Medical Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
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摘要

本文采用菌丝生长速率法研究木薯根、茎、叶及其腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌的化感效果。结果表明：①根水浸液在处理后2~5 d均呈现出显著的化感促进效果,不同浓度之间的化感效果差异不明显;叶水浸液在处理后2 d和5 d均有显著的化感促进效果,处理后3 d和4 d,仅10和100 mg/mL的叶水浸液呈现显著的化感促进效果;茎水浸液在处理后2~3 d的化感促进效果均不明显,但100 mg/mL的茎水浸液在处理后4 d和1000 mg/mL茎水浸液在处理后5 d呈现显著的化感促进效果。②根腐解物水浸液化感抑制效果随处理浓度的增加而增加,浓度增至200 mg/mL时差异达到显著水平;叶腐解物水浸液化感抑制作用随浓度的增加而逐渐下降,当浓度增至200 mg/mL时化感效果不明显;茎腐解物水浸液均有显著的化感抑制作用。

关键词： 木薯器官; 腐解物; 水浸液; 橡胶树白根病病菌; 化感作用

本文引用格式

闫文静 , 刘子凡 , 张婷婷 , 苏建敏 , 赵雪梅 . 木薯器官及其腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌的化感作用[J]. 热带作物学报, 2019 , 40(1) : 123 -129 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.01.018

Abstract

The allelopathic effect of water extracts from the root, stem or leaf of cassava and the decomposing products on the Rigidoporus lignosus (Klotzsch) Imaz. of rubber tree at three concentrations and different days after treatment were studied using the mycelial growth rate method. The water extracts from the root of cassava could significantly promote the growth of Rigidoporus lignosus (Klotzsch) Imaz. between the 2-5th day after treatment, but there was no significant difference among the three concentrations. The promotion effect of the three concentrations extracts from the leaf was significant at the 2th or 5th day after treatment, while the promotion effect to the 10 mg/mL and 100 mg/mL extracts was significant at the 3th day or 4th day. The allelopathic promotion effect of the extracts from the stem was not obvious at the 2th or 3th day, while there was a significantly positive effect of the 100 mg/mL extracts at the 4th and of 1000 mg/mL extracts at the 5th day. The allelopathic inhibition effect of the extracts from the root decomposing product increased gradually with the concentration increased. The effect was significant when the concentration increased to 200 mg/mL. With the concentration increased, the inhibition effect of the extracts from the leaf decomposing product decreased gradually. The effect was no significant when the concentration increased to 200 mg/mL. The inhibition effect of the extracts from the stem decomposing product was significant.

Key words： cassava organ; decomposing product; water extracts; Rigidoporus lignosus (Klotzsch) Imaz. of Hevea brasiliensis; allelopathic effect

天然橡胶是重要的战略资源和工业原料[1],木薯（Manihot esculenta Crantz）是我国重要的热带作物,对环境的适应性很强,特别耐旱、耐贫瘠,综合利用价值高[2]。从国家战略角度上看,作为国家战略储备物资的天然橡胶和作为能源战略物资的木薯,其产量往往直接影响着国家经济的发展,在国民经济中占有重要地位[2]。然而,橡胶树（Hevea brasiliensis Muell. Arg.）从种植到割胶的6~8 a时间没有任何经济收益,采用胶园间作复合种植模式能提高胶园资源利用效率和综合效益,实现以短养长。由于胶园地块分散和水源缺乏等客观条件限制,采用幼龄胶园间作木薯这一种植模式比较适宜且也受到了胶农的普遍欢迎。
橡胶和木薯同为大戟科,有人认为胶园间作木薯可能会强化橡胶树白根病和棒孢落叶病的发生[3,4]。植物病害的发生与化感作用密切相关[5]。有研究表明,西芹鲜根浸提液能抑制黄瓜枯萎病菌菌丝的生长,减少病菌孢子数量,降低孢子萌发率[6];较高浓度的西芹根水浸提液对西瓜枯萎病菌的抑制率达11.05%~29.31%[7];金乡大蒜秸秆水浸提液能抑制黄瓜灰霉病菌的菌丝生长[8];草莓根系腐解物对草莓枯萎病有助长作用[9]。木薯器官中含有具有一定的抗菌和消炎作用的黄酮类、酚类、氰苷等化学物质[10,11,12],其器官浸提液能影响金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus Rosenbach）[12]、香蕉尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum Schlechtendal f. sp. cubense (EF. Smith) WC. Snyder & H. N. Hansen Race 4）[13]、橡胶树多主棒孢菌（Corynespora cassiicola）[14]的菌丝生长。橡胶树白根病作为一种世界性的根病之一,主要为害幼龄期橡胶树,植株染病部分处于地下,病菌的根状菌索结构坚固,具有在深层土壤中进行繁殖的能力[15]。利用植物间化感促进或抑制作用防治植物土传病害,是当今“规模化”、“单一化”种植生产上亟待解决的突出问题[16]。然而,胶园间作木薯对橡胶树白根病病菌的化感作用研究目前还是一个空白。为此,本研究采用菌丝生长速率法[17,18]探讨木薯器官及其腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌的化感效果,为进一步开展2种作物间种模式下的病害防控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

木薯品种为华南8号,由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所提供。橡胶树白根病病菌木质硬孔菌,菌株编号为RL005,由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所提供。采用PDA培养基（马铃薯200 g,葡萄糖20 g,琼脂18 g,去离子水1000 mL）培养橡胶树白根病病菌,相关试剂均为国产分析纯。
木薯单作和橡胶/木薯间作试验均设在海南省文昌市迈号镇凤池村（北纬19.56°,东经110.76°）,第一年于2016年4月2日种植橡胶和木薯,2016年12月20日收获木薯;第二年于2017年3月3日种植木薯,2017年12月26日收获木薯,按常规方法进行田间管理。木薯/橡胶一年间作土壤的基本理化性质为：pH 4.71,碱解氮58.44 mg/kg,速效磷34.64 mg/kg,速效钾34.88 mg/kg,有机质6.71 g/kg。

1.2 方法

1.2.1 样品的采集和处理 于2017年10月14日在木薯单作地随机采集木薯块根成熟期的正常植株10株,分别将根、茎、叶剪下,洗净、烘干、粉碎。2016年10月14日于橡胶/木薯间作区采取5点法采集一年间作土壤。
称取过2 mm筛的木薯样品40.00 g,加入400 mL无菌水,浸提24 h,0.45 μm的滤膜抽滤,旋转蒸发浓缩,定容至40 mL,得浓度为1 g/mL的木薯器官水浸提液备用。参考文献[19]的方法,将粉碎的木薯根、茎、叶与土壤按18∶1000（干重比）比例混合,将其置于网兜中埋在约40 cm深地下自然腐解,30 d后取出。按蒸馏水∶腐解物（体积∶重量）=1∶1的比例浸提5 d,0.45 μm滤膜抽滤,旋转蒸发浓缩,定容,得器官腐解物水浸液,4 ℃冰箱保存,备用。
1.2.2 实验设计与接种测定 木薯根、茎、叶水浸液均设10、100、1000 mg/mL共 3种浓度,其器官腐解物水浸液均设8、40、200 mg/mL共3种浓度,水浸液均经0.22 μm微孔滤膜除菌。吸取100 μL水浸液于PDA平板中央,均匀涂布,对照以无菌水代替水浸液。用直径为6 mm的打孔器沿菌落边缘打取菌饼,菌丝面朝下接种到平板中央,每个处理4次重复。28 ℃培养,此后每隔24 h利用十字交叉法测量菌落直径,器官水浸液持续到第5天,器官腐解物水浸液持续到第4天。按以下公式计算化感效果[20]：
\[化感效果= \frac {处理（对照）菌落直径-对照菌落直径平均}{对照菌落直径平均-0.6}×100\%\]

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2007软件进行数据处理,化感效果数据均经反正弦变换后采用SAS 9.0软件进行方差分析,采用Duncan法进行差异显著性检验（p<0.05）。

2 结果与分析

2.1 木薯器官水浸液对橡胶树白根病病菌的化感作用

2.1.1 根水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感作用 由表1可知,与对照相比,不同浓度的根水浸液在处理后的2~5 d对橡胶树白根病病菌菌落生长均具有显著的化感促进效果,3种不同浓度的根水浸液化感效果均无显著差异。另外,3种浓度的根水浸液均呈现处理后2 d的化感促进效果显著大于处理后3、4、5 d的效果,而处理后3、4 d和5 d之间的化感促进效果差异不显著。
2.1.2 茎水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感作用 由表2可知,与对照相比,3种浓度的茎水浸液在处理后2、3 d,对橡胶树白根病病菌菌落生长均呈现显著的化感促进效果。在处理后4 d,仅100 mg/mL茎水浸液呈现显著的化感促进作用,1000 mg/mL茎水浸液呈现显著的化感抑制作用。在处理后5 d,仅1000 mg/mL茎水浸液呈现显著的化感抑制作用。
表1 木薯根水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

Tab. 1 Allelophathy of water extracts of cassava root on the growth of Rigidoporus lignosus %

浓度
Concentration/(mg·mL-1)		 处理后2 d
2 days after treatment		 处理后3 d
3 days after treatment		 处理后4 d
4 days after treatment		 处理后5 d
5 days after treatment
0（CK） 0.00±3.31bA 0.00±2.16bA 0.00±2.16bA 0.00±1.45bA
10 31.00±8.20aA 17.07±0.79aAB 16.47±5.01aAB 12.25±3.14aB
100 30.00±3.31aA 14.07±3.24aB 18.85±1.87aB 16.26±4.05aB
1000 28.75±4.51aA 13.47±2.10aB 19.02±1.91aB 14.25±2.87aB

Note: Data in the table were mean±SE. Values in the same column followed by different lowercase letters are significantly different at p<0.05; values in the same row followed by the different capital letters are significantly different at p<0.05.

注：表中数据均为平均值±标准误;同列不同小写字母表示不同浓度水浸液之间差异显著（p<0.05）,同行不同大写字母表示不同处理天数之间差异显著（p<0.05）。

表2 木薯茎水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

Tab. 2 Allelophathy of water extracts of cassava stem on the growth of Rigidoporus lignosus %

浓度
Concentration/(mg·mL-1)		 处理后2 d
2 days after treatment		 处理后3 d
3 days after treatment		 处理后4 d
4 days after treatment		 处理后5 d
5 days after treatment
0（CK） 0.00±3.31bA 0.00±2.16aA 0.00±2.16bcA 0.00±1.45aA
10 7.51±0.90aA 5.39±2.34aA 4.75±7.10abA 3.56±0.17aA
100 8.75±0.66aA 7.49±2.56aA 6.96±3.27aA 3.79±0.48aA
1000 3.75±0.72abA -4.97±8.30aAB -2.56±0.44cAB -5.02±4.93bB

Note: Data in the table were mean±SE. Values in the same column followed by different lowercase letters are significantly different at p<0.05; values in the same row followed by the different capital letters are significantly different at p<0.05.

注：表中数据均为平均值±标准误;同列不同小写字母表示不同浓度水浸液之间差异显著（p<0.05）,同行不同大写字母表示不同处理天数之间差异显著（p<0.05）。

10和100 mg/mL茎水浸液化感促进效果在不同处理天数之间无显著差异,1000 mg/mL茎水浸液化感效果随着处理天数的增加而下降,至处理后5 d化感效果与处理后2 d化感效果差异的才达到显著水平。
2.1.3 叶水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感作用 由表3可知,与对照相比,处理后2和5 d,3种浓度叶水浸液均有显著的化感促进作用。处理后3和4 d仅10和100 mg/mL叶水浸液有显著的化感促进作用。处理后2~4 d,化感促进效果随着处理浓度的增加而下降。但处理后3 d,不同浓度叶水浸液的化感效果无显著差异。处理后5 d,化感促进效果呈现先增后降的趋势。但不论哪一种浓度的叶水浸液,化感促进效果均呈现出随处理天数的增加而逐渐下降的趋势。
表3 木薯叶水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

Tab. 3 Allelophathy of water extracts of cassava leaf on the growth of Rigidoporus lignosus %

浓度Concentration/(mg·mL-1) 处理后2 d
2 days after treatment		 处理后3 d
3 days after treatment		 处理后4 d
4 days after treatment		 处理后5 d
5 days after treatment
0（CK） 0.00±3.31cA 0.00±2.16bA 0.00±2.16bA 0.00±1.45cA
10 58.75±1.25aA 20.71±2.22aB 19.16±2.10aB 3.56±1.14bC
100 32.50±2.17bA 19.69±0.78aB 14.07±0.90aC 9.24±0.19aD
1000 17.50±9.01bA 10.02±5.86abB 5.39±1.16bB 4.73±0.48bB

Note: Data in the table were mean±SE. Values in the same column followed by different lowercase letters are significantly different at p<0.05; values in the same row followed by the different capital letters are significantly different at p<0.05.

注：表中数据均为平均值±标准误;同列不同小写字母表示不同浓度水浸液之间差异显著（p<0.05）,同行不同大写字母表示不同处理天数之间差异显著（p<0.05）。

2.2 木薯器官腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌的化感作用

2.2.1 根腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感作用 由表4可知,与对照相比,处理后2~4 d,8与40 mg/mL根腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长均无显著化感作用,但是浓度增加至200 mg/mL时,其化感抑制效果达到显著水平。处理后2 d,根腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感抑制效果随处理浓度的增加而逐渐增强,当浓度达到200 mg/mL时,化感抑制效果显著高于8和40 mg/mL浓度的效果,在处理后3和4 d,不同处理浓度水浸液的化感效果无显著差异。另外,任一处理浓度,不同处理天数的化感抑制效果均无显著差异。
表4 木薯根腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

Tab. 4 Allelophathy of water extracts of cassava root decomposition on the growth of Rigidoporus lignosus %

浓度
Concentration/(mg·mL-1)		 处理后2 d
2 days after treatment		 处理后3 d
3 days after treatment		 处理后4 d
4 days after treatment
0（CK） 0.00±3.31aA 0.00±2.16aA 0.00±2.50aA
8 -2.47±1.98aA -7.02±4.56abA -6.58±3.48abA
40 -4.30±2.62aA -7.23±3.56abA -7.64±3.66abA
200 -13.36±4.02bA -14.54±4.54bA -11.59±1.68bA

Note: Data in the table were mean±SE. Values in the same column followed by different lowercase letters are significantly different at p<0.05; values in the same row followed by the different capital letters are significantly different at p<0.05.

注：表中数据均为平均值±标准误;同列不同小写字母表示不同浓度水浸液之间差异显著（p<0.05）,同行不同大写字母表示不同处理天数之间差异显著（p<0.05）。

2.2.2 茎腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感作用 由表5可知,与对照相比,处理后2~4 d,3种浓度茎腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长均表现出显著的化感抑制效果。茎腐解物水浸液的化感抑制效果随处理浓度的增加而逐渐降低。处理后2 d,200 mg/mL的化感抑制效果显著低于8和40 mg/mL处理浓度。
表5 木薯茎腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

Tab. 5 Allelophathy of water extracts of cassava stem decomposition on the growth of Rigidoprus lignosus %

浓度
Concentration/(mg·mL-1)		 处理后2 d
2 days after treatment		 处理后3 d
3 days after treatment		 处理后4 d
4 days after treatment
0（CK） 0.00±3.31aA 0.00±2.16aA 0.00±2.50aA
8 -19.39±0.93cA -11.16±4.40bA -19.01±2.64cA
40 -14.22±1.27cA -11.01±4.52bA -12.77±2.84bcA
200 -8.21±1.46bA -13.41±3.88bB -10.64±1.11bAB

Note: Data in the table were mean±SE. Values in the same column followed by different lowercase letters are significantly different at p<0.05; values in the same row followed by the different capital letters are significantly different at p<0.05.

注：表中数据均为平均值±标准误;同列不同小写字母表示不同浓度水浸液之间差异显著（p<0.05）,同行不同大写字母表示不同处理天数之间差异显著（p<0.05）。

处理后3 d,不同处理浓度的化感抑制效果无显著差异。处理后4 d,200 mg/mL的化感抑制效果显著低于8 mg/mL处理浓度。8和40 mg/mL处理浓度的化感抑制效果在不同处理天数之间无显著差异。200 mg/mL处理浓度时,处理后3 d的化感抑制效果显著高于处理后2 d,处理后3 d的化感抑制效果和处理后2、4 d之间的效果无显著差异。
2.2.3 叶腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感作用 由表6可知,与对照相比,任一处理时间,8和40 mg/mL处理浓度的叶腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌的菌落生长均表现出显著的化感抑制效果,叶腐解物水浸液化感抑制效果均随处理浓度的增加而显著下降。当处理浓度增至200 mg/mL时,化感抑制效果不明显。处理浓度为8和40 mg/mL时,不同处理天数之间化感抑制效果无显著差异,处理浓度为200 mg/mL时,处理后2 d的化感抑制效果显著低于处理后3和4 d的效果,处理后3和4 d的化感抑制效果之间无显著差异。
表6 木薯叶腐解液对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

Tab. 6 Allelophathy of water extracts of cassava leaf decomposition on the growth of Rigidoporus lignosus %

浓度
Concentration/(mg·mL-1)		 处理后2 d
2 days after treatment		 处理后3 d
3 days after treatment		 处理后4 d
4 days after treatment
0（CK） 0.00±3.31aA 0.00±2.16aA 0.00±2.50aA
8 -32.24±3.31cA -37.38±2.03cA -34.42±5.06cA
40 -11.63±1.59bA -18.27±2.66bA -18.16±3.09bA
200 -5.04±3.90aA -6.65±1.03aB -5.84±1.27aB

Note: Data in the table were mean±SE. Values in the same column followed by different lowercase letters are significantly different at p<0.05; values in the same row followed by the different capital letters are significantly different at p<0.05.

注：表中数据均为平均值±标准误;同列不同小写字母表示不同浓度水浸液之间差异显著（p<0.05）,同行不同大写字母表示不同处理天数之间差异显著（p<0.05）。

3 讨论

植物各种器官中含有多种化学成分,只有那些能释放到环境中并影响其他植物或微生物生长发育的物质才可能是化感物质[21]。化感物质释放到环境中有多种途径,如通过露水、降雨、雾等方式可将活体植物器官表面或已死植物组织中的化感物质淋溶下来,故采用水溶液浸提植物体能真实反映化感物质组成[22]。另外,作物残体腐解也是化感物质来源的主要方式[23]。

3.1 化感物质来源差异与化感效果

本研究发现,木薯根、茎、叶水浸液对橡胶树白根病病菌菌落生长表现为化感促进作用,且不同器官的化感效果存在差异,说明该器官中含有促进木质硬孔菌菌丝生长的物质,且不同器官化感物质具有非均匀分布特点。但是,这与前人用同一木薯器官水浸液对香蕉尖孢镰刀菌[13]和橡胶多主棒孢菌[14]化感效果的研究结论不一致,说明化感效果不仅与供体有关,还与受体微生物对化感物质的敏感程度有关。本研究结果还发现木薯器官腐解物表现为化感抑制效果,与同一木薯器官水浸液的化感效果不同,这与器官腐解后产生数以千计新的单一分子物质有关[24]。

3.2 化感物质浓度差异与化感效果

本研究发现,木薯根器官水浸液对橡胶树白根病病菌的化感效果无浓度效应,叶器官水浸液的化感促进效果在处理后2~4 d随浓度的增加而下降,叶器官腐解物水浸液的化感抑制效果在处理后2~4 d随浓度的增加而下降,茎器官水浸液及其腐解物水浸液的浓度效果没有明显规律。这与前人普遍认为的处理浓度越高,化感效果越强[24]不一致。木薯叶中含有黄酮类、酚酸类、糖、香豆素、植物甾醇、三萜类和挥发油[11],茎中还含有呋喃、肥牛木素、3-吲哚甲酸、穗花杉双黄酮、3,9,13-megastigmanetriol、yucalexin P-21[12],根部含有氰苷、黄酮和二萜等化合物[25]等化学成分。酚酸类化感物质如阿魏酸、肉桂酸、香草酸等,低浓度的条件下有利于真菌生长,而高浓度则对真菌的繁殖生长起到抑制作用,即有低浓度增高、高浓度减弱的效应;苯甲酸对真菌一直起到显著的促进作用[26],对羟基苯甲酸和没食子酸的化感作用则是随着浓度增加而增强[27]。黄酮类物质对土壤微生物具有广谱杀抑作用[28]。故可认为这与木薯不同器官所含的化学成分不同及其浓度效应存在差异有关。受体微生物的化感效果与所含化感物质比例及互作有关[29,30],至于木薯器官中所含酚酸类、黄酮类等化感物质的比例及其互作关系还有待于进一步研究。

3.3 处理时间差异与化感效果

本研究发现,木薯器官及腐解物水浸液对橡胶树白根病病菌化感作用的时间效应也不同。根器官、叶器官水浸液的化感效果随处理时间的延长而逐渐下降,这与韩燕等[31]用西芹根浸提液对黄瓜枯萎病菌和柳红娟等[13]用木薯器官水浸液对香蕉尖孢镰刀菌化感作用的研究结论相似。其原因可能与化感物质含有可挥发或可分解的成分,或病原菌对化感物质产生耐性或抗性,致使化感效果随培养时间的延长而下降。
本研究还发现,根腐解物水浸液的化感效果随处理时间的延长变化不大,茎腐解物水浸液、叶腐解物水浸液和茎器官水浸液的化感效果均在低处理浓度时随处理时间的延长变化不大,而高处理浓度时的化感抑制效果则随处理时间的延长逐渐增大,其具体原因还有待于进一步研究。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

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