殼聚糖和硅酸鈉對馬鈴薯塊莖干腐病的控制及其機理研究.pdf

1、干腐病是限制馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要采后病害之一，貯藏期間其發(fā)病率高達30％。目前主要利用化學(xué)殺菌劑進行控制，然而化學(xué)殺菌劑的大量使用不僅會產(chǎn)生環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留等問題，也導(dǎo)致了抗藥菌株的產(chǎn)生，使其使用受到越來越多的限制。因而必須尋求新的安全高效的防腐劑，以逐步取代和減少化學(xué)殺菌劑使用。殼聚糖和硅酸鹽作為新型的防腐劑，其作用機制已成為植物病理學(xué)家研究的熱點。但其在采后病害控制中的應(yīng)用及機理研究較少。本文以馬鈴薯塊莖(品種：大西洋)為試材，

2、采用病理學(xué)、生物化學(xué)和組織病理學(xué)方法，系統(tǒng)地研究了殼聚糖和硅酸鈉對馬鈴薯干腐病菌(Fusariumsulphureum)的抑菌特性及其對馬鈴薯塊莖抗干腐病的誘導(dǎo)及機理。結(jié)果表明： 1．不同濃度的殼聚糖處理預(yù)先接種干腐病菌(Fusarium sulphureum)孢子懸浮液的馬鈴薯塊莖，能有效的控制病害，其中溶于乳酸的0.5％和1％殼聚糖處理效果較好，但1％殼聚糖處理塊莖表皮會出現(xiàn)輕微的褐色藥害。In vitro試驗發(fā)現(xiàn)殼聚糖對干

3、腐病菌(Fusarium sulphureum)菌落生長、菌絲生長量和孢子萌發(fā)有明顯的抑制作用。掃描電鏡觀察表明殼聚糖處理能誘導(dǎo)菌絲形態(tài)學(xué)變化，表現(xiàn)為菌絲扭曲、纏繞，腫脹的菌絲呈現(xiàn)萎焉、疲軟、皺縮、變形等異常形態(tài)學(xué)變化；透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，0.25％殼聚糖處理，原生質(zhì)分布不均勻，有非膜結(jié)構(gòu)、電子透明的內(nèi)含體聚集，細胞壁加厚，隔膜亦出現(xiàn)不規(guī)則加厚或斷裂。隨著處理濃度的增加，菌絲細胞嚴重受到破壞，細胞膜解體，細胞壁部分降解，導(dǎo)致原生質(zhì)體泄露，

4、胞外出現(xiàn)黑色斑點；同時還發(fā)現(xiàn)壞死的菌絲中產(chǎn)生了子菌絲，表明殼聚糖處理能夠改變菌絲形態(tài)、破壞菌絲結(jié)構(gòu)。 2．硅酸鈉處理能有效地控制損傷接種的馬鈴薯塊莖干腐病的擴展，其中100和200mM處理效果最為顯著，但兩者病斑直徑基本相同。In vitro試驗發(fā)現(xiàn)硅酸鈉對干腐病菌(Fusarium sulphureum)菌落生長、菌絲生長量和孢子萌發(fā)有明顯的抑制作用。掃描電鏡觀察表明硅酸鈉處理從菌落形態(tài)上看菌絲稀疏，粗細不均勻，且菌絲腫脹、彎

5、曲，局部發(fā)生塌陷。透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，菌絲細胞壁增厚，細胞嚴重變形且內(nèi)部出現(xiàn)空腔或沉積電子致密體；同時壞死的菌絲內(nèi)部形成了子菌絲。 3．0.25％殼聚糖能顯著降低處理后3天挑戰(zhàn)接種的馬鈴薯塊莖病斑的擴展和處理后48和72小時接種的Fusarium sulphureum對馬鈴薯塊莖切片的侵染能力。同時發(fā)現(xiàn)濃度越高，誘導(dǎo)效果降低。進一步研究表明，0.25％殼聚糖處理能顯著提高馬鈴薯塊莖組織POD、PPO酶活性及H<,2>O<,2>和O

6、<,2><'->含量，誘導(dǎo)塊莖的SOD活性的降低，塊莖組織GLU、PAL 活性及總酚和類黃酮含量也有一定的增加，但與對照差異不顯著。Fusariumsulphureum挑戰(zhàn)接種可進一步提高殼聚糖處理者的POD、PAL、和PPO活性及H<,2>O<,2>和O<,2><'->含量，促進塊莖組織總酚、類黃酮含量的增加。 4．100mM硅酸鈉能顯著降低處理后3天挑戰(zhàn)接種的馬鈴薯塊莖病斑的擴展和處理后48小時接種的Fusarium sul

7、phureum對馬鈴薯塊莖切片的侵染能力。對其抗病機理進行初步研究表明硅酸鈉處理雖然能提高馬鈴薯塊莖組織POD、PPO、PAL和GLU的活性及總酚、類黃酮的含量，但與對照差異不顯著，甚至在誘導(dǎo)前期還抑制馬鈴薯塊莖切片相應(yīng)酶的活性。Fusarium sulphureum挑戰(zhàn)接種后，硅酸鈉處理者上述酶活性迅速增加，且增加幅度明顯高于對照，說明硅酸鈉能增強馬鈴薯組織抗病原侵染的能力。 以上結(jié)果表明，殼聚糖和硅酸鈉具有抑菌和誘導(dǎo)馬鈴薯塊