木薯根系分泌物与土壤浸出液对橡胶树2种致病菌的化感效果

袁飞; 刘子凡; 闫文静; 刘培培

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.027

热带作物学报 >

2020 , Vol. 41 >Issue 8: 1708 - 1713

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.027

木薯根系分泌物与土壤浸出液对橡胶树2种致病菌的化感效果

袁飞 ,
刘子凡 ^,^* ,
闫文静 ,
刘培培

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海南大学热带作物学院,海南海口 570228

*刘子凡（LIU Zifan）,E-mail： jiangxilaobiao@163.com。

袁飞（1996—）,男,硕士研究生,研究方向：热带作物高效栽培。

收稿日期: 2019-10-16

要求修回日期: 2019-11-25

网络出版日期: 2020-09-17

基金资助

国家自然科学基金项目(31560374)

版权

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Allelopathy of Root Exudates and Aqueous Extracts from Soil of Cassava to Rigidoprus lignosu and Corynespora cassiicola of Hevea brasiliensis

YUAN Fei ,
LIU Zifan ^,^* ,
YAN Wenjing ,
LIU Peipei

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College of Tropical Crops, Hainan University, Haikou, Hainan 570228, China

Received date: 2019-10-16

Request revised date: 2019-11-25

Online published: 2020-09-17

Copyright

Copyright reserved © 2020. 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.

Fold

摘要

采用平板试验,通过生长速率法分析木薯根系分泌物及其土壤浸出液对橡胶树白根病病菌及棒孢霉落叶病病菌的化感效果,为判断胶园林下种植木薯的可行性提供理论依据。结果表明：（1）木薯根系分泌物对橡胶树白根病和棒孢霉落叶病病菌均表现为化感促进效果,但在任一处理时间,不同浓度间对白根病病菌的化感效果与对照均未达显著差异,而对棒孢霉落叶病病菌的化感效果呈现明显的剂量效应,浓度达40 mg/mL时,化感促进效果与对照达到显著水平。（2）木薯根系分泌物的任一浓度,对橡胶树白根病和棒孢霉落叶病病菌的化感效果,在不同处理天数间均未达到显著水平。（3）木薯土壤浸出液对橡胶树白根病和棒孢霉落叶病病菌均呈现化感促进效果,且存在明显的剂量效应;对橡胶树白根病病菌,处理后2 d,达到显著化感效果所需浸出液浓度至少为40 mg/mL,处理后3 d和处理后4 d,达到显著化感效果所需浸出液浓度至少为8 mg/mL;对棒孢霉落叶病病菌,在任一处理时间达到显著化感效果的浸出液浓度均至少为200 mg/mL。（4）土壤浸出液小于8 mg/mL时,3个处理时间之间的橡胶树白根病病菌化感效果无显著差异,当浓度达到40 mg/mL时,处理后2 d的化感促进效果显著大于处理后3 d和4 d;4种土壤浸出液的任一浓度,对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感效果在不同处理时间之间均未达到显著差异。所以说,幼龄胶园间作木薯会在一定程度上促进橡胶树棒孢霉落叶病和白根病的发生。

关键词： 木薯; 根系分泌物; 土壤浸出液; 橡胶树棒孢霉落叶病病菌; 橡胶树白根病病菌; 化感作用

本文引用格式

袁飞 , 刘子凡 , 闫文静 , 刘培培 . 木薯根系分泌物与土壤浸出液对橡胶树2种致病菌的化感效果[J]. 热带作物学报, 2020 , 41(8) : 1708 -1713 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.027

Abstract

In order to study the allelopathic effect of the root exudates and aqueous extracts from the soil of cassava on the Rigidoporus lignosus and Corynespora cassiicola of rubber tree, the growth of the C. cassiicola and R. lignosus of rubber tree were measured using the mycelial growth rate method. The root exudates of cassava could promote the growth of the C. cassiicola and R. lignosus of Hevea brasiliensis. The effect on C. cassiicola of four concentrations was not obvious at any treatment times, while the effect on R. lignosus was more obvious with the concentration increase. When the concentration was 40 mg/mL, the effect on R. lignosus was significant. The allelopathic effect of the four concentration root exudates on C. cassiicola and R. lignosu was not obvious at any treatment days. The allelopathic effect of the aqueous extracts from the soil on C. cassiicola and R. lignosus showed promotion. With the concentration increased, the promotion effect increased gradually. On the 2nd day after treatment, there was a significant effect on R. lignosus when the concentration was 40 mg/mL, while there was a significant effect when the concentration was 8 mg/mL on the 3rd and 4th day after treatment. There was a significant effect on C. cassiicola when the concentration was 200 mg/mL at any treatment days. When the concentration of the aqueous extracts from the soil was less than 8 mg/mL, the effect on R. lignosuof on the 3rd day was not obvious. When the concentration was more than 40 mg/mL, the allelopathic effect on R. lignosu on the 2nd day after treatment was significantly higher than that on the 3rd day and 4th day after treatment. The effect of the four concentration aqueous extracts from the soil on C. cassiicola was not obvious. Intercropping cassava in the rubber plantation could promote the occurrence of Corynespora leaf falling disease and white root disease of H. brasiliensis to a certain extent.

Key words： cassava; root exudates; aqueous extracts from soil; Rigidoporus lignosus (Klotzsch) Imaz. of Hevea brasiliensis; Corynespora cassiicola of Hevea brasiliensis; allelopathic effect

橡胶是全球重要的战略性物资,是关系我国国计民生的大宗工业原料。种植橡胶树是热区农民重要的经济来源,然而,割胶前的6~8 a时间没有任何经济收益,导致胶农积极性差。发展林下种植是一种投入小、见效快、胶农易接受的提高种植积极性的重要措施。木薯也是一种重要的热带作物,且具有耐瘠薄,可在荒山荒坡种植等特点,故胶农常选择木薯作为林下种植材料^[1,2]。有学者认为,橡胶树上的多主棒孢病菌很可能与木薯多主棒孢病菌变异侵染有关^[3];胶园林下种植木薯可能会引起橡胶树棒孢霉落叶病和白根病等真菌病害的互相传染^[4,5]。受上述因素的制约,该林下种植模式的推广与应用受到一定程度的影响。

化感作用是所有类型植物（含微生物）之间生物化学物质的相互作用^[6]。间作后病害的发生与间作物释放的化感物质有关。木薯器官含有对橡胶树棒孢霉落叶病、橡胶树白根病病菌菌丝生长有影响的化感物质^[7,8]。植物凋落物、残枝和根系分泌物是化感物质的产生源,土壤是化感物质累积的媒介和库^[9],如：多主棒孢的菌丝体或分生孢子可以随病残体在土壤中或其它寄主植物上越冬、越夏,病原菌存活力较强,至少可存活2 a^[10];橡胶树白根病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^[11]。故根系分泌物和土壤浸提液是直接影响土壤中该病菌孢子积累速率的源,因此,本研究从木薯根系分泌物和木薯土壤浸出液的角度研究其对橡胶树棒孢霉落叶病和白根病病菌菌丝生长的影响,从化感作用的角度为判断胶园林下种植木薯的可行性提供理论依据。

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[Rigidoporus lignosus (Klotzsch) Imaz.]菌种由中国热带农业科学院环境与植物保护研究所提供。橡胶树棒孢霉落叶病病菌多主棒孢菌（Corynespora cassiicola）菌株由云南省热带作物研究所提供。利用保存的木质硬孔菌和多主棒孢菌制成菌饼,接种于PDA培养基（马铃薯200 g,蔗糖20 g,琼脂20 g,无菌水1000 mL）平板中央,于28℃培养扩繁。

1.2 方法

1.2.1 根系分泌物的提取取长约20 cm的木薯种茎,下端插入自来水中培养,长出新根后改营养液培养,营养液配置参考何冰等^[12]的方法。种茎用海绵包裹固定在泡沫板上液体培养,将经预处理的XAD-4树脂用尼龙丝袜包裹置于装有营养液的培养桶中,XAD-4树脂预处理参考孟玉芳等^[13]的方法,小型潜水泵定期增氧循环,每3 d更换营养液,共培养15 d,取出XAD-4树脂。

用去离子水清洗XAD-4树脂后置于三角瓶内,加甲醇200 mL,摇床洗脱6 h。在60℃下减压蒸发,加蒸馏水50 mL、乙醚100 mL,萃取3次,在40℃下减压蒸发,采用0.22 µm滤膜过滤,加去离子水定容,得1000 mg/mL根系分泌物（每mL溶液中含1000 mg木薯根系所产生的分泌物）,于4℃保存备用。

1.2.2 土壤浸出液的制备采取2龄单作橡胶园的土壤（用单作土壤表示）和间作木薯2龄橡胶园的土壤（用间作土壤表示）,其土壤的理化性质情况见表1。

表1 间作与单作胶园土壤理化性质

Tab. 1 Physical and chemical properties of soil

来源 Resource	有机质 Organic matter /(g·kg^-1)	碱解氮 Alkaline nitrogen /(mg·kg^-1)	速效磷 Available phosphorus /(mg·kg^-1)	速效钾 Available potassium /(mg·kg^-1)	pH
间作土壤	8.16	22.75	25.15	42.87	4.75
单作土壤	6.20	19.83	82.75	58.11	4.52

取单作土壤和间作土壤各20 g,分别置于三角瓶内,加无菌水200 mL,在25℃下144 r/min振荡24 h。经滤纸粗滤,0.45 µm滤膜抽滤,在40~ 45℃下80 r/min转速蒸发浓缩,加去离子水定容,得1000 mg/mL土壤浸出液（每mL溶液中含l000 mg胶园土壤所浸出的液体）,于4℃保存备用。

1.2.3 试验设计与指标测定木薯根系分泌物和间作土壤、单作土壤浸出液均设置4种浓度,分别为8、40、200和1000 mg/mL。经0.22 μm针式过滤器过滤除菌,取100 µL均匀涂布到PDA培养基平板中,以无菌水作对照。用直径为6 mm的打孔器于保存菌落边缘打孔得菌饼,用无菌牙签挑起菌饼,菌丝面朝下,接种到平板中央,每个处理重复4次,置于28℃培养。

采用十字交叉法测量菌落直径。测定时间从接菌后第2天至菌落基本满板。按以下公式计算化感效果^[14]：

化感效果=(处理菌落直径–对照菌落直径)/(对照菌落直径-菌饼直径)×100%

木薯土壤浸出液化感效果=间作土壤浸出液化感效果–单作土壤浸出液化感效果

1.3 数据处理

采用Excel软件对数据进行统计,利用DPS 7.05统计分析软件进行方差分析,多重比较采用Tukey法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 木薯根系分泌物对橡胶树白根病病菌的化感效果

结果显示,在处理后的任一天,4种浓度的根系分泌物对橡胶树白根病病菌的化感效果与对照均无显著差异;另外,4种浓度在不同处理天数间的化感效果也均未达到显著水平（表2）。

表2 根系分泌物对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

Tab. 2 Allelophathy of root exudates on growth of R. lignosu of H. brasiliensis %

浓度 Concentration /(mg·mL^-1)	处理后2 d 2^nd day after treatment	处理后3 d 3^rdday after treatment	处理后4 d 4^th day after treatment	处理后5 d 5^th day after treatment	处理后6 d 6^th day after treatment
0（CK）	0.00±0.63^aA	0.00±0.40^aA	0.00±0.67^aA	0.00±1.77^aA	0.00±0.30^aA
8	2.44±2.11^aA	1.15±2.70^aA	1.66±1.59^aA	2.75±1.56^aA	0.24±0.52^aA
40	3.09±2.89^aA	4.70±3.18^aA	5.66±1.85^aA	3.69±2.42^aA	0.99±0.55^aA
200	2.98±1.67^aA	5.74±2.01^aA	2.77±1.43^aA	4.34±1.27^aA	2.47±0.41^aA
1000	1.46±1.49^aA	3.39±2.28^aA	2.85±1.54^aA	3.69±1.65^aA	0.47±0.54^aA

	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根系分泌物之间差异显著（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）。
	Note: Data in the table were mean ± SE. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between diffetent concentrations of root exudates (P<0.05), different capital letters in the same line indicate significant different (P<0.05).

2.2 木薯根系分泌物对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感效果

与对照相比,在处理后的任一天,不同浓度的根系分泌物均对橡胶树棒孢霉落叶病病菌呈现化感促进效果,且浓度越大化感促进效果越明显,当根系分泌物浓度达到40 mg/mL时,其化感促进效果与对照之间差异达到显著水平。另外,4种浓度在不同处理天数间的化感效果均未达到显著水平（表3）。

表3 根系分泌物对橡胶树棒孢霉落叶病菌菌落生长的化感效果

Tab. 3 Allelopathy of root exudates on growth of C. cassiicola of H. brasiliensis %

浓度 Concentration /(mg·mL^-1)	处理后2 d 2^nd day after treatment	处理后3 d 3^rdday after treatment	处理后4 d 4^th day after treatment	处理后5 d 5^th day after treatment	处理后6 d 6^th day after treatment
0（CK）	0.00±2.11^cA	0.00±1.88^cA	0.00±3.00^dA	0.00±2.64^bA	0.00±2.47^bA
8	7.25±7.56^cA	6.90±6.80^cA	8.06±6.94^dA	8.52±7.89^bA	4.90±8.69^bA
40	15.46±8.08^abA	16.17±9.17^abA	20.85±8.21^bcA	23.97±10.90^aA	25.00±12.79^aA
200	21.46±4.56^bA	23.11±5.11^aA	24.28±3.57^abA	27.69±4.89^aA	29.55±6.85^aA
1000	31.93±6.70^aA	25.31±5.30^aA	29.00±6.89^aA	30.35±6.34^aA	31.11±9.52^aA

	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根系分泌物之间差异显著（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）。
	Note: Data in the table were mean ± SE. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between diffetent concentrations of root exudates (P<0.05), different capital letters in the same line indicate significant different (P<0.05).

2.3 木薯土壤浸出液对橡胶树白根病病菌的化感效果

与对照相比,处理后2~4 d,木薯土壤浸出液对橡胶树白根病病菌菌丝生长呈现促进作用,且浓度越大化感促进效果越强;处理后2 d,木薯土壤浸出液浓度达到40 mg/mL时,其化感促进效果达显著水平,而处理后3 d和4 d,浓度只需达到8 mg/mL,其化感促进效果即可达显著水平,说明处理时间越长,达到显著化感促进效果所需的木薯土壤浸出液浓度越低（表4）。

表4 木薯土壤浸出液对橡胶树白根病病菌的化感效果

Tab. 4 Allelophathy of aqueous extracts from soil on growth of R. lignosu of H. brasiliensis %

浓度 Concentration /(mg·mL^-1)	处理后2 d 2^nd day after treatment	处理后3 d 3^rdday after treatment	处理后4 d 4^th day after treatment
0（CK）	0.00±3.69^cA	0.00±2.83^cA	0.00±2.48^dA
8	4.47±4.56^cA	7.30±3.85^bA	5.96±1.48^cdA
40	26.03±2.30^bA	12.04±1.35^bB	8.33±3.17^bcB
200	25.25±2.03^bA	12.40±1.08^bB	10.68±0.34^bB
1000	35.08±5.19^aA	21.59±4.96^aB	18.68±5.11^aB

	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浸出液之间差异显著（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）。
	Note: Data in the table were mean ± SE. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between diffetent concentrations of soil aqueous exudates (P<0.05), different capital letters in the same line indicate significant different (P<0.05).

并且,木薯土壤浸出液浓度为8 mg/mL时,其不同处理天数间化感效果无显著差异;当木薯土壤浸出液浓度达到40 mg/mL时,处理后2 d的化感效果显著高于处理后3、4 d,处理后3 d的化感效果大于处理后4 d,但处理后3 d和4 d之间的化感效果未达显著差异。这说明木薯土壤浸出液达到一定浓度后,处理前期的化感效果优于处理后期。

2.4 木薯土壤浸出液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感效果

从表5可知,与对照相比,在处理后的任一天,木薯土壤浸出液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌均呈现化感促进效果,且浓度越大效果越强;木薯土壤浸出液浓度达到200 mg/mL时,化感促进效果达显著水平。另外,4种浓度在不同处理天数间的化感促进效果均未达显著水平。

表5 木薯土壤浸出液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌菌丝生长的化感效果

Tab. 5 Allelopathy of aqueous extracts from soil on growth of C. cassiicola of H. brasiliensis %

浓度 Concentration /(mg·mL^-1)	处理后2 d 2^nd day after treatment	处理后3 d 3^rdday after treatment	处理后4 d 4^th day after treatment	处理后5 d 5^th day after treatment	处理后6 d 6^th day after treatment
0（CK）	0.00±2.11^cA	0.00±1.88^cA	0.00±3.00^cA	0.00±2.64^cA	0.00±2.47^bA
8	3.66±1.39^cA	2.86±2.00^cA	4.61±1.51^cA	5.49±3.70^cA	4.68±2.12^bA
40	4.83±2.75^cA	2.12±3.07^cA	3.95±4.38^cA	2.75±5.70^cA	6.25±3.91^bA
200	13.86±4.32^bA	10.45±3.98^bA	15.53±4.66^bA	15.49±5.70^bA	17.35±8.16^aA
1000	26.41±6.11^aA	25.88±3.52^aA	20.25±6.22^aA	22.36±5.63^aA	24.01±4.89^aA

	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浸出液之间差异显著（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）。
	Note: Data in the table were mean ± SE. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between diffetent concentrations of soil aqueous exudates (P<0.05), different capital letters in the same line indicate significant different (P<0.05).

3 讨论

间套作作物的选择与搭配必须考虑作物相互间的化感作用,这在农业生态系统中已得到广泛应用^[15]。植物受到病原菌侵染时,根系分泌物或其有效成分可以直接影响病原菌的生长与繁殖,最终影响植物的发病率^[16];土壤是化感物质累积的媒介和库,土壤中的化感物质主要来源于植物代谢产物及其器官或残留物分解^[17]、根系自身产生的一些代谢产物或上述化感物质的累加或转化,或通过影响土壤微生物区系,最终对病原菌产生直接或间接的影响^[18]。土壤浸出液与自然环境最为接近^[19],因此,本研究选择根系分泌物和土壤水浸液作为研究对象。

化感物质指的是生物体内产生的非营养性物质^[20]。前人多采用将植株根系置于清水培养24~48 h的方法来提取根系分泌物,该方法虽能剔除营养物质的影响,但清水培养与根系生长的实际环境相差较大,根系分泌物属于代谢次生物,故所提取的根系分泌物成分及其性质与实际情况严重不符,因此,最好采取完全营养液进行培养收集根系分泌物。但是,收集根系分泌物必须剔除营养物质以保证获得的效应仅是化感物质效应。为此,本试验中采用营养液培养,经XAD-4树脂吸附、洗脱获取根系分泌物;木薯土壤浸出液采用分别提取间作土壤和单作土壤浸出液,分析两种土壤浸出液的效应差,消除土壤本身的营养效应,使研究结果更加科学可靠。

化感效果与受体微生物对化感物质的敏感程度^[8],以及化感物质成分及其比例有关^[21,22]。研究表明,木薯根系分泌物和木薯土壤浸出液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌呈现化感促进效果,且浓度越大化感促进效果越明显;木薯根系分泌物对橡胶树白根病病菌的化感促进效果不明显;木薯土壤浸出液呈现化感促进效果,且浓度越大化感促进效果越明显,这可能与菌丝细胞具有一定的自身缓冲能力有关^[7]。研究还发现,木薯土壤浸出液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感促进效果,以及木薯根系分泌物对橡胶树棒孢霉落叶病病菌和白根病病菌的化感促进效果在不同处理天数间均无显著差异;低浓度时木薯土壤浸出液对橡胶树白根病病菌菌丝生长的化感效果在不同处理天数间无显著差异,浓度提高时,处理初期的化感促进效果显著高于处理后期。由多种途径释放的化感物质绝大多数最终都将进入土壤,在土壤中发生累积、再迁移或转化形成新的物质,故土壤浸出液和根系分泌物所含的成分及其比例相差较大,由于病原菌对化感物质的耐性程度存在差异,从而导致根系分泌物与土壤浸出液对致病菌的化感效果不同。另外,化感物质也可能影响土壤微生物区系,从而影响致病菌的生长,已有研究发现间作木薯会影响橡胶根际土壤的真菌群落结构^[23],而木薯根系分泌物和土壤浸出液对胶园土壤微生物区系的影响效果还有待进一步研究。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序

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1 材料与方法

1.1 材料

1.2 方法

表1 间作与单作胶园土壤理化性质

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 木薯根系分泌物对橡胶树白根病病菌的化感效果

表2 根系分泌物对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

2.2 木薯根系分泌物对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感效果

表3 根系分泌物对橡胶树棒孢霉落叶病菌菌落生长的化感效果

2.3 木薯土壤浸出液对橡胶树白根病病菌的化感效果

表4 木薯土壤浸出液对橡胶树白根病病菌的化感效果

2.4 木薯土壤浸出液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感效果

表5 木薯土壤浸出液对橡胶树棒孢霉落叶病病菌菌丝生长的化感效果

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表2 根系分泌物对橡胶树白根病病菌菌落生长的化感效果

2.2 木薯根系分泌物对橡胶树棒孢霉落叶病病菌的化感效果

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