酚酸類物質和氨基酸對西瓜專化型鐮刀菌生長的影響

摘要：采用實驗室內菌餅接種法，以常見的酚酸類化合物對羥基苯甲酸、肉桂酸和甘氨酸、丙氨酸來研究酚酸類物質和氨基酸對西瓜專化型鐮刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ ｆ． ｓｐ． ｎｉｖｅｕｍ）生長的影響。結果表明，供試酚酸類物質和氨基酸都對鐮刀菌菌絲生長具有一定促進作用。１．００ ｍｍｏｌ／Ｌ的對羥基苯甲酸和０．１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的肉桂酸對鐮刀菌菌絲促進生長率分別達到９．５９％和７．７０％，濃度為１．０ ｇ／Ｌ的甘氨酸和濃度為０．５ ｇ／Ｌ的丙氨酸對鐮刀菌菌絲促進生長率分別達到１７．２９％和１３．７０％。肉桂酸和丙氨酸溶液濃度增大對菌絲生長的促進作用呈下降趨勢，表明低濃度能有效促進鐮刀菌菌絲的生長，而高濃度則有利于菌絲色素的產生。試驗結果為探究西瓜的自毒物質是否能通過促進西瓜枯萎病致病菌生長的機制來影響連作西瓜病害的發生提供了依據。

關鍵詞：西瓜專化性型鐮刀菌；酚酸類；氨基酸；菌絲生長

中圖分類號：Ｑ９３９．９５ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０11）20－4181-03

Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｐｈｅｎｏｌｉｃ Ａｃｉｄｓ ａｎｄ Ａｍｉｎｏ Ａｃｉｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ

Ｆｕｓａｒｉｕｍ Ｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ ｆ． ｓｐ． ｎｉｖｅｕｍ

ＬＩＵ Ａｉ－mｉｎ，ＸＵ Ｓｈｕａｎｇ－sｕｏ，ＬＩ Ｑｉａｎ，ＣＡＩ Ｘｉｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ａｎｈｕｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ｏｆ Ｂｉｏｔｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓａｆｅｔｙ／Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｉｎ Ａｎｈｕｉ， Ｗｕｈｕ ２４１０００， Ａｎｈｕｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Tｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｙｃｅｌｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ ｆ． ｓｐ．ｎｉｖｅｕｍ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｂｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｙｃｅｌｉａｌ ｍａｓｓ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｗｅｒｅ ｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ， ｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ， ｇｌｙｃｉｎｅ ａｎｄ ａｌａｎｉｎｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｍｙｃｅｌｉａ ｇｒｏｗｔｈ ｗａｓ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｂｙ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ａｔ ｓｏｍｅ ｅｘｔｅｎｔ． Ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ９．５９％ ａｎｄ ７．７０％ ｂｙ １．００ｍｍｏｌ／Ｌ ｏｆ ｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ０．１０ ｍｍｏｌ／Ｌ ｏｆ ｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｍｙｃｅｌｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ １７．２９％ ａｎｄ １３．７０％ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １．０ｇ／Ｌ ｏｆ ｇｌｙｃｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ０．５ｇ／Ｌ ｏｆ ａｌａｎｉｎｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｒｏｌｅ ｗｏｕｌｄ ｄｅｃｌｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌａｎｉｎｅ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈｅ Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｍｙｃｅｌｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｂｙ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｌａｎｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｙｃｅｌｉａｌ ｐｉｇｍｅｎｔ ｃｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｔ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｓｅａｓｅ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ａｕｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙ ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ ｗｉｌｔ ｐａｔｈｏｇｅｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ ｃｒｏｐｐｉｎｇ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ ｆ． ｓｐ． ｎｉｖｅｕｍ； ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄ； ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ； ｍｙｃｅｌｉａ

隨著我國農業產業結構的調整，西瓜栽培面積越來越大，連作障礙已成為制約西瓜生產的重要因素。西瓜枯萎病是西瓜連作障礙的主要病害之一［１］，其病原菌為尖孢鐮刀菌西瓜專化型（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ ｆ． ｓｐ． ｎｉｖｅｕｍ）［２，３］。它是一種引起瓜類作物維管束病害的兼性土傳真菌性寄生菌，造成很多作物嚴重減產［４］。鐮刀菌都能產生鐮刀菌毒素，對很多不同植物、真菌和細菌有毒害作用［５］。鐮刀菌酸（Ｆｕｓａｒｉｃ ａｃｉｄ，ＦＡ）是鐮刀菌毒素中的一種，是能引起植物萎蔫的一種次生代謝產物［６］。植物通過地上部淋溶、根系分泌和植株殘茬腐解等途徑釋放化學物質對自身生長產生抑制作用的現象被稱為自毒作用［７］。有研究認為植物根系分泌物和殘體分解的毒素引致的自毒作用是連作障礙的主要因子［８，９］。西瓜根系分泌的酚酸類物質對西瓜根部的生長具有很強的自毒作用。游離氨基酸作為作物根系分泌物的重要成分之一，有研究表明氨基酸對棉花、茄子等作物的土傳病害病原菌生長發育的影響不同［１０］。試驗選取了幾種典型的酚酸類物質和氨基酸來探究西瓜的自毒物質和營養物質是否能通過促進西瓜枯萎病致病菌生長的機制來影響連作西瓜病害的發生。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１供試菌種試驗所用的尖孢鐮刀菌西瓜專化型為安徽師范大學生命科學學院微生物教研室從發病的西瓜地里分離并保藏的菌株。

１．１．２酚酸類試劑肉桂酸和對羥基苯甲酸由國藥集團化學試劑有限公司生產，甘氨酸和丙氨酸由上海試劑三廠生產。

１．１．３培養基

１）基礎培養基。ＰＤＡ培養基［１１］：土豆（去皮）２０％，葡萄糖２％，瓊脂２％，ｐＨ值自然。用于菌種的活化培養。

２）含不同濃度酚酸的培養基制備。分別配制濃度依次為０．１０、０．２５、０．５０、０．７５、１．００ ｍｍｏｌ／Ｌ ５個濃度梯度的對羥基苯甲酸溶液和肉桂酸溶液，過濾除菌處理后于超凈工作臺上取２００ μＬ不同濃度的酚酸溶液涂布在ＰＤＡ固體培養基平板上，靜置片刻使酚酸滲入培養基中，對照不加酚酸溶液，各組處理３次重復。

３）含不同濃度氨基酸的培養基制備。分別配制濃度依次為０．５、１．０、１．５ ｇ／Ｌ ３個濃度梯度的甘氨酸溶液和丙氨酸溶液，過濾除菌處理后于超凈工作臺上取２００ μＬ不同濃度的氨基酸溶液涂布在ＰＤＡ固體培養基平板上，靜置片刻使氨基酸滲入培養基中，對照不加氨基酸溶液，各組處理３次重復。

１．２方法

１．２．１接種和培養于超凈工作臺上利用菌餅接種法，即用直徑６ ｍｍ的打孔器沿已生長繁殖好的新鮮供試鐮刀菌菌落邊緣打下菌餅，分別接種到上述含酚酸和氨基酸的培養基平皿上，每個處理３次重復，同樣接種對照組。

１．２．２菌絲生長量的測定在２８ ℃下培養６ ｄ后，用十字交叉法量取菌落擴展直徑，并在量取菌落擴展直徑后刮下菌絲測其鮮重，再烘干至恒重測其干重。以第６天測定的結果按照下式計算，比較各種藥劑對西瓜專化型鐮刀菌生長的影響［１２］。

促進生長率（％）＝［（處理菌落直徑－菌餅直徑）／（對照菌落直徑－菌餅直徑）－１］×１００%

２結果與分析

２．１不同酚酸類對西瓜專化型鐮刀菌菌絲生長的影響

２．１．１對羥基苯甲酸對西瓜專化型鐮刀菌菌絲生長的影響由表１和圖１可見，對羥基苯甲酸對西瓜專化型鐮刀菌生長具有一定的促進作用，試驗組中１．００ ｍｍｏｌ／Ｌ對羥基苯甲酸對西瓜專化型鐮刀菌生長促進生長率最高，為９．５９％，低濃度對羥基苯甲酸不僅促進菌絲生長，還明顯促進西瓜專化型鐮刀菌紫色色素的產生；而高濃度對羥基苯甲酸卻明顯抑制西瓜專化型鐮刀菌紫色色素的產生。

２．１．２肉桂酸對西瓜專化型鐮刀菌菌絲生長的影響由表２和圖２可見，肉桂酸對西瓜專化型鐮刀菌生長具有一定的促進作用，在所試驗的各濃度肉桂酸處理組中，０．１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的肉桂酸促進生長率最高，為７．７０％。但隨著培養基中肉桂酸溶液濃度的增大，對菌絲生長的促進作用越來越小，而該菌生長過程中紫色色素產生卻越來越多。由此可見低濃度的肉桂酸對促進菌絲生長更有效，而高濃度的肉桂酸對促進色素產生更有效。

２．２不同氨基酸對西瓜專化型鐮刀菌菌絲生長的影響

２．２．１甘氨酸對西瓜專化型鐮刀菌菌絲生長的影響由表３和圖３可見，甘氨酸對西瓜專化型鐮刀菌的菌絲生長有明顯的促進作用，濃度為０．５、１．０和１．５ ｇ／Ｌ的甘氨酸促進菌絲生長率分別為１０．８６％、１７．２９％和１０．１２％，且對西瓜專化型鐮刀菌紫色色素的產生都有促進作用。隨著甘氨酸濃度的增大，菌絲促進生長率有先增后降的趨勢。

２．２．２丙氨酸對西瓜專化型鐮刀菌菌絲生長的影響由表４和圖４可見，丙氨酸對西瓜專化型鐮刀菌的菌絲生長有明顯的促進作用，丙氨酸濃度為０．５、１．０和１．５ ｇ／Ｌ的菌絲促進生長率分別為１３．７０％、

３．９６％和０．７４％，隨著丙氨酸溶液濃度的提高，鐮刀菌菌絲促進生長率卻呈下降趨勢。一定濃度的丙氨酸對西瓜專化型鐮刀菌紫色色素的產生有促進作用。

３小結與討論

對羥基苯甲酸和肉桂酸這兩種酚酸類物質是作物及土壤中常見的化感物質，已有報道其對多種作物的生長具有抑制作用［１３］，甘氨酸和丙氨酸也是植物中常見的氨基酸，因此采用實驗室內菌餅接種法，選擇土壤與植物體內常見的酚酸類化合物對羥基苯甲酸、肉桂酸和甘氨酸、丙氨酸，研究酚酸類物質和氨基酸對西瓜專化型鐮刀菌（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｉｕｍ ｆ． ｓｐ． ｎｉｖｅｕｍ）菌絲生長的影響。試驗結果表明，供試酚酸類物質中，對羥基苯甲酸和肉桂酸對西瓜專化型鐮刀菌菌絲生長都具有一定促進作用，其中１．００ ｍｍｏｌ／Ｌ的對羥基苯甲酸和０．１０ ｍｍｏｌ／Ｌ的肉桂酸促進作用最為明顯，促進生長率分別達到９．５９％和７．７０％，而且肉桂酸的促進作用有一定的濃度效應，隨著肉桂酸溶液濃度的增大對菌絲生長的促進作用越來越小。所試驗的氨基酸中，甘氨酸和丙氨酸對鐮刀菌菌絲生長也都具有明顯促進作用，其中濃度為１．０ ｇ／Ｌ的甘氨酸和濃度為０．５ｇ／Ｌ的丙氨酸促進作用最為明顯，促進生長率分別達到１７．２９％和１３．７０％，甘氨酸和丙氨酸的促進作用有一定的濃度效應，隨著丙氨酸溶液濃度的提高促進生長率卻呈下降趨勢。氨基酸是合成蛋白質的前提，是微生物生長所必需的。氨基酸也可作為一種碳源，被微生物吸收利用，或與某種酶的活性部位有關，或維持酶的天然構象，或是輔酶的組分，成為微生物所需的生長因子［１０］。因此推測西瓜根際酚酸類化感物質的化感促進和氨基酸的促進作用對西瓜枯萎病的發生存在著影響，其主要是能夠促進西瓜專化型鐮刀菌的生長，從而可能會加重西瓜連作障礙的發生。

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