有機酸類化合物對南方根結線蟲的生物活性

劉丹丹, 段玉璽, 陳立杰, 曲澤蘭, 羅 璇, 劉大偉

(沈陽農業大學植物保護學院線蟲學研究室,沈陽 110161)

根結線蟲在世界廣泛分布,寄主范圍很廣,溫帶、亞熱帶作物受害尤其嚴重,病害發生后一般減產10%～20%,嚴重的高達75%以上[1]。在我國北方菜區,南方根結線蟲(Meloidogyne incognita)可危害30多種常見蔬菜,且又以種植面積較大的番茄、黃瓜、茄子、芹菜等受害最重,已成為蔬菜生產中的嚴重問題之一[2]。由于采用輪作、抗線蟲品種、化學農藥等防治方法存在局限性,根結線蟲的生物防治受到廣泛重視[3]。

許多化合物,如酚類物質、有機酸和水溶性揮發物在降解過程中可以釋放對線蟲有毒殺作用的物質[4]。1992年,Kwork等證實Thorn在1984年發現的對線蟲有毒性的高等擔子菌Pleurotus spp.毒素為癸烯二酸[5]。1993年,Stadler等證明真菌代謝物亞油酸對秀麗小桿線蟲(Caenorhabditiselegans)有活性[6]。1994年,Stadler等又報道亞油酸(linoleic acid)、十八碳二烯酸(S-coriolic acid)、癸烯二酸(2-decenedioic acid)、1-羥基-反式-8-癸烯酸(1-hyd roxy-trans-8-decenoic acid)和檸檬酸(cibaric acid)5種脂肪酸具有殺線蟲活性[7]。2001年,Zuckerman等從黑曲霉(Aspergillus niger)菌株培養液中分離出檸檬酸和草酸,證明對線蟲有毒殺活性[8]。也有報道赤霉酸與涕滅威同時施用時,能更有效地抑制柑橘根部和土壤中線蟲的種群數量,且施用兩個月后有增產效果[9]。12種不同結構化合物包括醇類物質(5-甲基-2-異丙基苯酚,香葉醇,內-2-莰烷醇,2-甲基-5-異丙基苯酚,2-辛醇)、醛類物質(甲醛,檸檬醛,肉桂醛,對甲氧基苯甲醛,水楊醛)、非芳香酸類物質(辛酸)、非芳香硫醇(二烯丙基二硫化物),對最短尾短體線蟲(Pratylenchus brachyurus)和爪哇根結線蟲(Meloidogyne javanica)有明顯的抑制作用[10]。2003年,由子囊菌(Coronophora gregaria)中分離得到脂肪族類化合物MK7924對秀麗小桿線蟲有抑制作用[11]。2005年報道從水生真菌 Paraniesslia sp.中得到神經鞘脂類物質可毒殺松材線蟲(Bursaphelenchus xy lophilus)[12]。已報道對線蟲有活性的有機酸種類很多,結構各不相同,明確各有機酸化合物對南方根結線蟲的防治效果,對于生產實踐中進一步尋找高效防治線蟲藥劑具有一定的指導意義。

1 材料和方法

1.1 供試藥劑

選擇有機酸類化合物作為供試藥劑,具體見表1。

表1 供試有機酸種類及其在2齡幼蟲致死率和線蟲卵孵化抑制率試驗中的濃度

將1.8%阿維菌素乳油(浙江海正化工股份有限公司)作為對照藥劑。

1.2 供試線蟲

供試線蟲為南方根結線蟲。培養方法為：在直徑6 cm的塑料盆中放入2/3體積的黏土與沙土(黏土∥沙土=3∥1),攪拌均勻后160℃干熱滅菌120 min,栽入2 ～4片真葉期的番茄苗(‘L402’),用南方根結線蟲單卵囊接種,日光溫室中培養。6周后挖出番茄苗,清水洗凈番茄根部泥沙,用鑷子摘取成熟的黃褐色卵囊,卵囊用0.5%NaOCl表面消毒3Min,無菌水沖洗3次。消毒后的卵囊放于盛有無菌水的培養皿中,此后不斷有線蟲孵化,收集24 h內孵化的2齡幼蟲用于試驗。

1.3 有機酸對2齡幼蟲生物活性測定

體積為1 500μL的玻璃小皿經過121℃濕熱滅菌30min,每皿中放入30條2齡幼蟲和1 000μL不同濃度有機酸溶液,每種有機酸和對照藥劑阿維菌素均設置 5個濃度,具體濃度設計見表1。在25℃培養箱中放置24 h,觀察線蟲死亡率。觀察時采用NaOH刺激法判斷線蟲死活[13],在懷疑死亡的線蟲小皿中加入一滴1mol/L NaOH,3 min內如果線蟲身體保持不動,按照死亡線蟲計算。試驗設5次重復,無菌水為對照。

根據不同濃度有機酸溶液中2齡幼蟲的平均死亡率,利用DPS統計軟件,計算15種有機酸對南方根結線蟲的LC50。

1.4 有機酸對線蟲卵孵化抑制率的測定

挑取大小均一的黃色新鮮卵囊,使用0.5%NaOCl表面消毒后放入玻璃小皿中,小皿中盛有1 ML不同種類的有機酸溶液,各供試有機酸以及對照藥劑阿維菌素的試驗濃度見表1。每個處理3個卵囊,5次重復,室溫下放置。每日調查2齡幼蟲的孵化數量,統計3日內的總孵化量,并計算相對抑制率,利用DPS統計軟件計算 LC50。

2 結果與分析

2.1 有機酸對2齡幼蟲的致死率

15種有機酸對南方根結線蟲2齡幼蟲致死率測定結果見表2。試驗結果表明,各有機酸對南方根結線蟲2齡幼蟲均有不同程度的抑制作用,其中甲酸對2齡幼蟲的毒殺作用最強,LC50為2.953 7μg/ML。另外乙酸、丙酸和丁酸的作用也較強。對照藥劑阿維菌素的LC50為1.488 8μg/ML,供試各有機酸的生物活性均低于對照藥劑阿維菌素。

表2 15種有機酸對南方根結線蟲2齡幼蟲致死率測定結果

2.2 有機酸對線蟲卵孵化抑制率測定結果

15種有機酸對南方根結線蟲卵的孵化抑制率測定結果表明：甲酸對卵孵化的抑制作用最強,LC50為2.146 5μg/ML。其次為丙酸、乙酸和丁酸。試驗結果同時表明,化合物對2齡幼蟲及卵孵化的抑制作用的變化趨勢基本一致。對照藥劑阿維菌素的LC50為0.712 6μg/ML,供試有機酸的生物活性均低于對照藥劑阿維菌素。具體試驗結果見表3。

表3 15種有機酸對南方根結線蟲卵孵化抑制率測定結果

3 結論與討論

由本研究結果可以看出,15種有機酸對南方根結線蟲2齡幼蟲致死率及卵孵化抑制率存在很大差異,其中甲酸的生物活性最高,丁二酸、蘋果酸等的生物活性最低,兩者之間的生物活性差異達到了上千倍。其中具有較高生物活性的有機酸均為分子量較小、化學結構簡單的化合物,而高分子量、化學結構復雜的化合物生物活性普遍偏低。出現這種結果的原因,推測與有機酸化學結構中相關的官能團有關,但是化學結構與生物活性之間的相互關系十分復雜,如果能夠明確有機酸類化合物化學結構與生物活性之間的相互關系,對科研工作者在生產實踐中尋找高效的藥劑具有指導意義,由于相關的研究報道較少,有待于進一步的深入探討與研究。

本試驗僅利用室內離體測定的方法測定了有機酸對南方根結線蟲的防效,沒有進行田間驗證試驗,因此有機酸類化合物在生產實際中的應用還需深入研究。

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