邱美莎,張艷,曾鳳花,林珊宇,龍艷艷,孫正祥*,謝玲*
(1長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院,湖北荊州 434025;2廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南果蔬綠色防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西南寧 530007)
【研究意義】香蕉枯萎病是由尖孢鐮刀菌古巴?;停‵usarium oxysporumf.sp.cubense,F(xiàn)oc)侵染引起的一種毀滅性土傳病害(Ploetz,2015),近年來該病害發(fā)生面積呈上升趨勢,對香蕉產(chǎn)業(yè)造成了嚴(yán)重影響。目前化學(xué)防治被認(rèn)為是植物病害最有效的防治手段,但長期大量使用農(nóng)藥容易引發(fā)病原菌產(chǎn)生抗藥性,同時(shí)對人、畜和環(huán)境造成危害??共?、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)在作物育種中仍難以兼顧和突破,因此環(huán)保友好的生物防治逐漸成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。已報(bào)道具有良好生防潛力的菌株有芽孢桿菌(Bacillus)、假單胞菌(Pseudomonas)和鏈霉菌(Streptomyces)等(楊迪等,2021;Li et al.,2021)。雖然防治香蕉枯萎病的微生物報(bào)道較多,但受土壤環(huán)境因子影響較大,大多數(shù)菌株田間防效不穩(wěn)定,因此,篩選新的生防菌株及其代謝物對香蕉產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】深色有隔內(nèi)生真菌(Dark septate endophyte,DSE)是定殖在植物根組織但對宿主無致病性的一類植物共生真菌,菌絲深色有分隔,能形成“微菌核”(Jumpponen and Trappe,1998)。DSE通過與宿主植物互惠共生,促進(jìn)植物生長發(fā)育,提高植物的抗逆性和抗病蟲能力(劉茂軍等,2009)。Narisawa等(2004)發(fā)現(xiàn)從植物根系中分離的DSE生防菌株福廷頭瓶霉(Phialocephala fortinii)對大白菜黃萎病的防治效果達(dá)80%以上。Zhang等(2022)發(fā)現(xiàn)DSE生防菌株P(guān).fortiniiJ2PC4能有效降低南方水稻黑條矮縮病的發(fā)病率,防效達(dá)28.5%,并對傳播媒介白背飛虱具有明顯的致死作用。誘導(dǎo)植物抗性是植物抵御病原菌侵染的重要機(jī)制之一(Lahlali et al.,2014),近年來許多學(xué)者提出一類新型的植物調(diào)節(jié)因子——誘導(dǎo)子,誘導(dǎo)子最早是指一種能誘導(dǎo)植保素合成的物質(zhì),隨著研究的深入,目前廣泛指能誘導(dǎo)植物防衛(wèi)反應(yīng)的因子。王曉梅等(2006)從鏈格孢菌(Alternaria alternata)中提取的蛋白能顯著增強(qiáng)玉米對大斑病和銹病的抗性。陸紅霞等(2016)從真菌細(xì)胞壁提取的殼寡糖能有效防治辣椒炭疽病,濃度為100 mg/L的殼寡糖對辣椒炭疽病的防治效果達(dá)65%。Bouissil等(2022)從褐藻(Bifurcaria bifurcata)中提取的多糖能誘導(dǎo)棗椰樹防御基因的表達(dá),從而降低由尖孢鐮刀菌引起的棗椰樹病害發(fā)生率,相對防效達(dá)80%。以上研究表明生物型真菌誘導(dǎo)子(如多糖、寡聚糖和激活蛋白類)具有調(diào)控植物生長發(fā)育、繁殖、防病和抗病等功能?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前,關(guān)于DSE對香蕉抗枯萎病誘導(dǎo)作用的報(bào)道甚少。菌株Ochroconis guangxiensisX22是本團(tuán)隊(duì)前期分離獲得的一株新物種DSE菌株(Chen et al.,2020),前期研究表明菌株X22可顯著提高香蕉對枯萎病的抗病能力,但關(guān)于其誘導(dǎo)抗病機(jī)制尚不清楚?!緮M解決的關(guān)鍵問題】通過提取菌株X22的菌絲體多糖、寡聚糖和激活蛋白,評價(jià)該3種物質(zhì)對香蕉苗的促生效果及對香蕉抗枯萎病的誘導(dǎo)作用,初步探討O.guangxiensis誘導(dǎo)香蕉抗病的作用機(jī)制,為香蕉枯萎病的誘抗劑開發(fā)打下理論基礎(chǔ)。
1.1.1 供試菌株與植物DSE菌株X22由植物內(nèi)生菌與生物防治研究團(tuán)隊(duì)從香蕉根圍分離篩選獲得,保藏于中國微生物菌種管理委員會(huì)普通微生物中心(保藏號(hào):CGMCC NO.19656),已獲授權(quán)國家發(fā)明專利(專利號(hào):ZL 202010731813.3)。香蕉枯萎病病原菌尖孢鐮刀菌4號(hào)生理小種(Foc4)由廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分離保存;供試香蕉組培苗桂蕉1號(hào)購自廣西植物組培苗有限公司。
1.1.2 供試培養(yǎng)基.燕麥培養(yǎng)基(OMA):燕麥粉10.0 g、瓊脂粉10.0 g、MgSO4·7H2O 1.0 g、KH2PO41.5 g、NaNO31.0 g、蒸餾水1000 mL;水瓊脂培養(yǎng)基:瓊脂粉10.0 g、蒸餾水1000 mL;馬鈴薯葡萄糖固體培養(yǎng)基(PDA):葡萄糖20.0 g、土豆200.0 g、瓊脂15.0 g、蒸餾水1000 mL;馬鈴薯葡萄糖液體培養(yǎng)基(PDB):葡萄糖20.0 g、土豆200.0 g、蒸餾水1000 mL。
1.2.1 菌株X22對香蕉枯萎病的室內(nèi)防效.菌株X22活化后接種于燕麥培養(yǎng)基上,每皿(d=5.5 cm)接3個(gè)大小相同(Ф=5 mm)的菌塊,待培養(yǎng)至第10 d菌落直徑達(dá)2.5 cm時(shí),選擇株高長勢基本一致(高5~8 cm,3~5葉)的香蕉組培苗移栽至菌落上,使根系充分接觸菌株X22菌體,每個(gè)菌落移栽1株組培苗。將移栽后的香蕉苗放至組培瓶(直徑×高=7.5 cm×9.5 cm)內(nèi),于26℃、光強(qiáng)10000 lx和光周期為16 h/d的人工氣候箱中培養(yǎng),以未接種菌株X22的香蕉組培苗為對照,每處理3個(gè)重復(fù),每重復(fù)4皿。將Foc4在PDA培養(yǎng)基上活化后接種于水瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)(每皿接種3個(gè)菌塊),待菌株X22與香蕉苗共培養(yǎng)18 d后,將共生體轉(zhuǎn)移至含有Foc4的水瓊脂培養(yǎng)基上,對照組也接入帶有Foc4的水瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)20 d左右。觀察并記錄香蕉苗的發(fā)病情況與病級(jí),計(jì)算病情指數(shù)。香蕉葉片病情分級(jí)參照曾莉莎等(2015)的方法:0級(jí),無病害;1級(jí),葉片黃化或萎蔫<50%;2級(jí),葉片黃化或萎蔫≥50%;3級(jí),葉片萎蔫或枯死,僅生長點(diǎn)存活;4級(jí),整株枯死。病情指數(shù)=∑(病株株數(shù)×代表數(shù)值)(/株數(shù)總和×最高病級(jí)代表值);防治效果(%)=(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100。
1.2.2 菌株X22及發(fā)酵濾液對Foc4菌絲生長的抑制作用
1.2.2 .1 菌株X22對Foc4的抑制作用.采用兩點(diǎn)對峙法(周瑩等,2020)測定。在PDA平板左側(cè)接種菌株X22菌餅(Ф=5 mm),距中心2.0 cm,7 d后在右側(cè)對稱接種Foc4菌餅,以單獨(dú)接種Foc4的PDA平板為對照,每組5皿,3個(gè)重復(fù),28℃倒置培養(yǎng)20 d,觀察Foc4菌落的生長情況。
1.2.2 .2 菌株X22發(fā)酵濾液對Foc4的抑制作用.將菌株X22接種于PDB培養(yǎng)基中,120 r/min振蕩培養(yǎng)10 d后,使用3層無菌紗布過濾菌液,濾液經(jīng)離心后過濾(Ф=0.22 μm)即為發(fā)酵濾液。將發(fā)酵濾液與PDA培養(yǎng)基(滅菌后降至50℃)以1∶3配制成平板,在平板中心接入Foc4菌餅(Ф=5 mm),以未混入發(fā)酵濾液的PDA平板接入Foc4為對照,每組5皿,重復(fù)3次,置于28℃培養(yǎng)。待對照組中Foc4近乎長滿平板時(shí)觀察并記錄Foc4的生長狀況。
1.2.3 菌株X22寡聚糖、多糖和激活蛋白的提取使用勻漿法制備真菌細(xì)胞壁。將活化后的菌株X22菌塊接入PDB培養(yǎng)基,置于搖床中28℃下120 r/min振蕩培養(yǎng)14 d,然后用3層滅菌紗布過濾收集菌絲體并稱重,將菌絲體與0.5 mol/L的NaCl溶液按1∶5混合,高速攪拌破碎至勻漿液,用濾紙過濾并用0.5 mol/L NaCl洗滌2次,收集到的菌絲體即為菌體細(xì)胞壁,將其真空干燥待用。參照劉元召等(2008)利用熱解法提取菌株X22的寡聚糖,將菌體細(xì)胞壁與雙蒸水按1 g∶100 mL懸浮,于高壓滅菌鍋中121℃加壓保溫3 h,置于室溫冷卻后8000 r/min離心10 min,收集上清液,并用0.2 μm的微孔濾膜過濾,使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將濾液體積濃縮至5%后凍干至粉末;參照郭志勇等(2003)利用浸提法提取菌株X22的多糖,將菌體細(xì)胞壁破碎后置于80℃水浴浸提3次,收集的上清液按1∶5加入無水乙醇于4℃醇析過夜,用去離子水充分溶解收集沉淀,采用Sevag法脫蛋白3~7次,最后用無水乙醇靜置醇析,收集沉淀經(jīng)冷凍干燥即得多糖;參照仲新華等(2005)的方法提取菌株X22的激活蛋白,將菌壁研磨至粉末狀加入0.05 mol/L磷酸提取緩沖液,加熱煮沸15 min后迅速放于冰水混合物中,待其降溫后于冷凍離心機(jī)(12000 r/min,20 min)離心,收集上清液加入10%硫酸銨,置于0℃條件下沉淀粗蛋白30 min,離心收集沉淀并用提取液溶解后過脫鹽柱1~2次即獲得激活蛋白。
1.2.4 菌株X22提取物對香蕉苗生長的促生作用建立水培系統(tǒng)種植香蕉苗,采用水培試驗(yàn)評價(jià)提取物對香蕉生長的作用。將香蕉組培苗根部清洗干凈,挑選大小均一(3~4葉)的香蕉組培苗待用。使用透明塑料杯作為水培杯培育香蕉苗,杯底使用陶粒鋪平墊底,盆中加滿純凈水,杯上放置厚度為2~3 cm的泡沫板并開孔用以固定香蕉組培苗,每杯放置7株苗,加入適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)液以保證其生長,待香蕉苗長至4~5葉即可進(jìn)行提取物處理。將塑料杯中水倒掉,分別添加寡聚糖、多糖和激活蛋白提取物進(jìn)行水培試驗(yàn),3種提取物的濃度均為50 mg/L。設(shè)4個(gè)處理:(1)X22-激(菌株X22激活蛋白);(2)X22-寡(菌株X22寡聚糖);(3)X22-多(菌株X22多糖);(4)清水對照(CK),每處理2杯香蕉苗,3次重復(fù)。將所有處理置于人工氣候箱中培養(yǎng),30 d后測量香蕉苗的株高、根長、鮮重、葉綠素含量、赤霉素(GA3)含量、吲哚乙酸(IAA)含量等指標(biāo)。
1.2.5 菌株X22提取物對香蕉枯萎病的防治作用菌株X22提取物試驗(yàn)設(shè)計(jì)同1.2.4。將香蕉苗設(shè)4個(gè)處理進(jìn)行水培試驗(yàn),經(jīng)提取物處理后第20 d,每杯香蕉苗澆灌35 mL Foc4孢子懸浮液(1×106CFU/mL),30 d后調(diào)查水培香蕉苗葉片的病情指數(shù),解剖香蕉球莖,觀察并記錄發(fā)病情況,參照1.2.1公式,計(jì)算病情指數(shù)與防治效果。地上部分(葉片)病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與1.2.1相同。球莖病情分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照謝玲(2018)的方法:0級(jí),球莖健康無變色;1級(jí),球莖變色面積占球莖面積<20%;2級(jí),20%≤球莖變色面積占球莖面積<40%;3級(jí),40%≤球莖變色面積占球莖面積<60%;4級(jí),60%≤球莖變色面積占球莖面積<80%;5級(jí),球莖變色面積占球莖面積≥80%。
1.2.6 菌株X22提取物對香蕉幾種抗病相關(guān)指標(biāo)的影響.與1.2.5方法相同,將4個(gè)處理組的香蕉苗培養(yǎng)至20 d后,每杯澆灌35 mL濃度為1×106CFU/mL的Foc4孢子懸浮液,分別在接種后第1、3、5、7和9 d剪取香蕉頂端葉片,參照試劑盒(蘇州科銘生物技術(shù)有限公司)方法測定可溶性糖和脯氨酸(PRO)含量及多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過Excel 2010和DPS 7.05進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析,采用Duncan’s新復(fù)極差法比較不同處理間的差異顯著性水平。
從圖1可看出,對照香蕉組培苗接種Foc4后20 d,葉片發(fā)黃,呈現(xiàn)出香蕉枯萎病的典型癥狀,而先用菌株X22處理再接種Foc4的香蕉苗葉片顏色正常,植株相對健康粗壯,其防治效果為58.9%。
圖1 菌株X22對香蕉枯萎病的室內(nèi)防治效果Fig.1 Indoor control effect of strain X22 on banana Fusarium wilt
由圖2可看出,菌株X22與Foc4對峙培養(yǎng)后無明顯的抑菌圈,菌絲相互交叉覆蓋,表明菌株X22對Foc4的菌絲生長無明顯的抑制作用。由圖3可看出,F(xiàn)oc4在混有菌株X22發(fā)酵濾液的平板上生長14 d后菌落大小、顏色與CK相比均無明顯差異,表明菌株X22的發(fā)酵濾液對Foc4菌絲生長也無明顯的抑制作用。
圖2 菌株X22對Foc4菌絲生長的抑制作用Fig.2 Inhibitory effect of strain X22 on the growth of Foc4 mycelium
圖3 菌株X22發(fā)酵濾液對Foc4菌絲生長的抑制作用Fig.3 Inhibitory effect of strain X22 fermentation broth on Foc4 mycelium growth
從表1可看出,X22-激、X22-寡和X22-多3種提取物均能提高香蕉的株高、根長及鮮重,其中,X22-激處理的香蕉苗株高、根長和鮮重分別較CK增加6.8%、50.5%和1.7%;X22-寡處理分別較CK增加6.8%、40.5%和0.6%;以X22-多處理的香蕉苗促生效果最明顯,株高、根長及鮮重分別較CK顯著增加16.9%、57.8%和3.9%(P<0.05,下同)。同時(shí),X22-激、X22-寡和X22-多3種提取物均能增加香蕉苗頂葉的葉綠素、GA3和IAA含量,其中,X22-激處理的香蕉苗頂葉葉綠素、IAA和GA3含量分別較CK增加16.8%、24.2%和7.4%;X22-寡處理分別較CK增加19.5%、13.3%和10.3%;以X22-多處理對香蕉苗的促生效果最明顯,香蕉苗頂葉的葉綠素、IAA和GA3含量分別較CK增加15.2%、39.6%、11.8%。
表1 菌株X22的3種提取物對香蕉苗的促生作用Table 1 Growth promotion function of three extracts from strain X22 on banana seedlings
由圖4和圖5可看出,對照香蕉苗葉片發(fā)黃,球莖解剖后不同程度變褐,而X22-激、X22-寡和X22-多3種提取物處理的香蕉苗發(fā)病較輕,對地上部分和地下部分香蕉枯萎病均具有一定的防效。其中地上部分的防效分別為31.90%、46.24%和43.37%,相互間無顯著差異(P>0.05);對地下部分的防效分別為23.46%、54.73%和39.09%,以X22-寡處理的防效最好,顯著高于其他2種提取物處理(表2)。
表2 菌株X22的3種提取物對香蕉枯萎病的防治作用Table 2 Control effect of the three extracts from strain X22 on banana Fusarium wilt
圖4 菌株X22的3種提取物對香蕉枯萎病的防治作用(地上部分)Fig.4 Control effect of the three extracts from strain X22 on banana Fusarium wilt(above-ground parts)
圖5 菌株X22的3種提取物對香蕉枯萎病的防治作用(地下球莖)Fig.5 Control effect of the three extracts from strain X22 on banana Fusarium wilt(corm)
X22-激、X22-寡和X22-多3種提取物對香蕉葉片防御酶活性均有一定影響。對于SOD活性,X22-多處理的香蕉苗在1、3、5、7和9 d時(shí)均顯著高于對照,分別為CK的1.65、1.97、1.34、1.29和1.30倍(圖6-A)。對于POD活性,X22-多和X22-寡處理的香蕉苗在1、3、5、7和9 d時(shí)顯著高于對照,其中X22-多處理的香蕉苗分別為CK的1.61、1.11、1.18、1.62和1.26倍,X22-寡處理的香蕉苗分別為CK的1.72、1.11、1.31、1.42和1.82倍(圖6-B)。對于PAL活性,X22-多處理的香蕉苗在1、7和9 d時(shí)均顯著高于對照,分別為CK的1.43、1.57和1.17倍;X22-寡處理的香蕉苗在3、5、7和9 d時(shí)均顯著高于對照,分別為CK的1.93、2.65、1.27和1.14倍(圖6-C)。對于PPO活性,X22-多處理的香蕉苗在3、5、7和9 d時(shí)均顯著高于對照,分別為CK的1.92、2.38、3.96和1.23倍;X22-激和X22-寡處理的香蕉苗在1、3、5、7和9 d時(shí)均顯著高于對照,其中X22-激處理的香蕉苗分別為CK的1.26、2.32、2.32、3.95和1.78倍,X22-寡處理的香蕉苗分別為CK的1.81、2.44、2.12、3.25和1.75倍(圖6-D)。對于可溶性糖含量,X22-多處理的香蕉苗在7 d時(shí)顯著高于對照,為CK的1.36倍;X22-激處理的香蕉苗在7和9 d時(shí)均顯著高于對照,分別為CK的1.22和1.56倍;X22-寡處理的香蕉苗在5和7 d時(shí)均顯著高于對照,分別為CK的1.21和1.41倍(圖6-E)。對于PRO含量,X22-激和X22-寡處理的香蕉苗在1、3、5、7和9 d時(shí)均高于或顯著高于對照,其中X22-激處理的香蕉苗分別為CK的1.70、1.88、1.11、1.58和2.37倍,X22-寡處理的香蕉苗分別為CK的1.72、1.95、1.22、1.37和1.86倍;X22-多處理的香蕉苗在1、3、5和7 d時(shí)均顯著高于對照,分別為CK的1.74、2.06、1.33和1.21倍(圖6-F)。
圖6 菌株X22提取物對香蕉幾種抗病相關(guān)指標(biāo)的影響Fig.6 Effects of extracts from strain X22 on disease-resistance-related indexes of banana
近年來,關(guān)于DSE防治植物病害的研究備受學(xué)者的關(guān)注。Terhonen等(2016)發(fā)現(xiàn)DSE真菌Phialocephala sphareoides能產(chǎn)生多種活性物質(zhì),可有效抑制小孔異擔(dān)子菌(Heterobasidion parviporum)對挪威云杉的侵染。Harsonowati等(2020)發(fā)現(xiàn)DSE真菌Cladophialophora chaetospiraSK51能促進(jìn)草莓生長并對草莓枯萎病的防治效果達(dá)90.48%。本研究利用從香蕉根圍中分離得到的DSE菌株X22接種香蕉苗,發(fā)現(xiàn)對香蕉枯萎病的防治效果達(dá)58.7%,這是首次Ochroconissp.防治香蕉枯萎病的報(bào)道。另本研究發(fā)現(xiàn)菌株X22及其發(fā)酵濾液對Foc4菌絲生長無直接抑制作用,因此推測其抗病機(jī)理可能是由于某些物質(zhì)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生了抗性。
誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性是內(nèi)生真菌防治植物病害的作用機(jī)理之一。來源于真菌的寡聚糖、多糖和蛋白等誘導(dǎo)子物質(zhì)在調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育及誘導(dǎo)植物抗病方面發(fā)揮著重要作用(劉元召,2008)。本研究比較了3種DSE誘導(dǎo)子對香蕉組培苗的影響,從促生作用來看,多糖類誘導(dǎo)子相比于寡聚糖類和激活蛋白類誘導(dǎo)子可顯著促進(jìn)香蕉的株高、根長和鮮重增長,分別較對照增加16.9%、57.8%和3.9%,且頂端葉片的GA3和IAA含量分別較對照顯著增加11.8%和39.6%。Zhao等(2014)發(fā)現(xiàn)苦蕎內(nèi)生真菌菌絲多糖對蕎麥芽生長和蘆丁產(chǎn)量均有較佳的促進(jìn)作用;田佩雯(2019)發(fā)現(xiàn)植物生長及活性物質(zhì)含量受內(nèi)生真菌1-N2誘導(dǎo)子的影響,且誘導(dǎo)子對白芨組培苗次生代謝物質(zhì)的有效影響主要來源于1-N2中的多糖部分。本研究結(jié)果表明多糖誘導(dǎo)子對香蕉組培苗具有較佳的促生作用,與前人研究報(bào)道一致。而從抗病作用來看,3種類型的誘導(dǎo)子對香蕉枯萎病均有良好的誘抗效果,其中寡聚糖誘導(dǎo)子防治效果最佳,且對香蕉地下球莖的防效高達(dá)54.73%,與趙小明和杜昱光(2006)研究發(fā)現(xiàn)寡聚糖類誘導(dǎo)子種類豐富,對真菌病害具有良好的防治效果研究結(jié)論一致。有研究表明不同種類的誘導(dǎo)子被細(xì)胞受體識(shí)別的信息類型、時(shí)間和強(qiáng)度不同,且誘導(dǎo)反應(yīng)的類型與強(qiáng)度也存在差異(張瑞芬等,2008)。本研究中的寡聚糖可能相較于多糖和激活蛋白更易與宿主相互識(shí)別,誘導(dǎo)香蕉苗產(chǎn)生更強(qiáng)的抗性。
防御酶活性的提高和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的增加在一定程度上表征了植物在抗病過程中細(xì)胞代謝和抵抗逆境能力的增強(qiáng)(Ascensao and Dubery,2000)。大量研究表明,多糖、寡聚糖和激活蛋白類物質(zhì)可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生不同的反應(yīng),特別是一些防御氧化酶酶活性的變化。張志剛等(2007)研究發(fā)現(xiàn)極細(xì)鏈格孢(Alterneria tenuissima)蛋白激發(fā)子能提高苗期棉花黃萎病的抗病相關(guān)酶活性。李培琴等(2015)利用從內(nèi)生真菌Berkleasmiumsp.Dzf12中提取的寡聚糖處理宿主盾葉薯蕷培養(yǎng)物,發(fā)現(xiàn)能有效提高防御酶活性并激活宿主的防衛(wèi)機(jī)制。本研究發(fā)現(xiàn)香蕉苗接種Foc4后,菌株X22的多糖、寡聚糖和激活蛋白均能明顯提高SOD、POD、PPO、PAL酶活性和增加可溶性糖、脯氨酸含量,且在1~9 d內(nèi)表現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)變化,其活性峰值均顯著高于對照。然而,本研究發(fā)現(xiàn)香蕉苗經(jīng)3種提取物處理后并非所有防御相關(guān)酶活性一直高于對照,其滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量也存在這種情況,與胡桂馨等(2001)的研究結(jié)論一致,推測可能是由于施用不同種類誘導(dǎo)子激發(fā)了香蕉某種酶活性而抑制另一種酶的活性而引起。另外,本研究中的3種物質(zhì)對香蕉苗相關(guān)酶活性的誘導(dǎo)以及對滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響,在一定程度上揭示了誘導(dǎo)抗性的生理生化機(jī)制。
綜合本研究結(jié)果表明,菌株X22的多糖和寡聚糖對香蕉促生和抗枯萎病表現(xiàn)出較佳的誘導(dǎo)抗性作用。然而,誘導(dǎo)子之間存在著協(xié)同作用,可嘗試將2種效果較佳的誘導(dǎo)子配合后施加,以尋求更有效的誘導(dǎo)方式。目前內(nèi)生真菌提高植物抗病性的機(jī)制包括競爭、抗生、重寄生和誘導(dǎo)植物抗性反應(yīng)等(農(nóng)倩等,2017;施文廣等,2021),本研究僅在誘導(dǎo)植物系統(tǒng)抗性方面作初步嘗試,并且本研究中提取的3種物質(zhì)均為粗提物,今后將進(jìn)一步提純鑒定出具體的物質(zhì),同時(shí)有關(guān)菌株X22防治香蕉枯萎病的生防機(jī)制還有待進(jìn)一步深入研究。
菌株X22及其多糖和寡聚糖提取物對香蕉苗具有促生與抗病作用,能明顯提高香蕉苗的株高、根長、鮮重等生物量,增加SOD、POD、PPO和PAL酶活性,提高可溶性糖和脯氨酸含量,可作為研制香蕉抗病誘抗劑的重要資源。