生姜癞皮病是近年来出现的一种病害,该病显著影响生姜的产量和品质,对生姜产业的发展构成了严重威胁。本文调查研究了生姜癞皮病的发病规律,鉴定了生姜癞皮病的病原为南方根结线虫,弄清了南方根结线虫年世代变化规律和线虫密度与生姜产量的关系,研究了生姜对南方根结线虫侵染的抗性反应及生理生化变化,为生姜癞皮病的预警、防治和品种改良提供了理论依据。1. 通过线虫回接及其形态学观察和同工酶表型分析,确定引起生姜癞皮病的病原为南方根结线虫(Meloidogyne incognita),且不存在复合侵染现象。该病原在生姜上一年可发生完整的 4 代,完成一代平均约需要 35d。田间二龄幼虫出现高峰分别在:7 月上旬、8 月上中旬、9 月中旬和 10 月下旬。且线虫主要分布在距地表 40cm 以上土层。生姜发生癞皮病时,植株株高、茎粗、分枝数显著减少,叶色变淡,根系腐烂,根茎表皮疣裂,产量品质降低,一般致使产量降低 20%～50%。生姜癞皮病的发生,与土壤质地、栽培茬口、施肥技术等栽培因素密切相关,一般砂质土壤、连作重茬、过量施钾等,均可加重该病的发生。2. 通过逐步回归分析表明,土壤总空隙度、有机质、有效磷、有效钾、有效铁和有效锰对南方根结线虫密度有显著影响,而有机质、碱解氮、有效钾、有效钙、有效铁、有效锌和有效硼含量与生姜产量有显著关系。通过曲线拟合得出:土壤总空隙度 37.91%、有机质 3.16%、有效磷 130.69 mg·Kg-1、有效铁 145.93 mg·Kg-1、有效锰 48.60 mg·Kg-1时南方根结线虫密度分别最低,有效钾含量为 243.62mg·Kg-1时线虫密度最高;而土壤有机质 2.64%、碱解氮 224.33mg·Kg-1、有效钾 237.78 mg·Kg-1、有效钙 2270 mg·Kg-1、有效铁 73.46 mg·Kg-1、有效锌 7.71mg·Kg-1 和有效硼 0.33 mg·Kg-1 时生姜产量分别达到最高。结合山东姜田土壤的一般特性,提出适当降低土壤总空隙度和有效钾含量;尽可能提高土壤中有机质、碱解氮、有效钙、有效铁、有效锰、有效锌和有效硼含量,特别增加有机质、碱解氮和有效锌含量。此方案可以在控制生姜癞皮病的同时,适当提高生姜产量。3. 南方根结线虫侵染后,生姜植株的株高、茎粗、分枝数和叶面积均显著降低,根系活力降低,同时显著降低生姜叶片叶绿素含量和光合速率,且改变了光合的日变化规律,严重影响了生姜的光合作用和干物质的积累,最终使生姜减产 47.96%。南方根结线虫侵染同时使生姜维生素 C 和挥发油含量降低,纤维素升高,致使品质下降。但根结 4<WP=12>山东农业大学博士学位论文线虫侵染提高了生姜硝酸还原酶活性和可溶性糖、淀粉和游离氨基酸含量,为南方根结线虫的侵染和繁殖提供了较好的物质基础。 南方根结线虫初始接种密度不同对生姜生长的影响不同。初始接种密度低,对生姜生长的影响小,随着接种密度的增加,生姜受到的影响亦随之增加。如每 100 g 干土接种 50、100 和 200 个卵条件下,可使生姜分别减产 27.91%、37.73%和 42.14%。初始接种密度对南方根结线虫繁殖速率也有很大影响,一般初始接种密度低时繁殖速率高,接种密度高时繁殖速率低,其平衡密度为每 100 g 干土 746.20 个。对南方根结线虫初始接种密度和生姜产量的关系进行分析得 Y=m+(M-m)/[1+(Pi/16.42)1.6315],可以利用此公式进行生姜产量损失的预测和南方根结线虫危害的预警预报。 4. 病株叶片中 GA、IAA 和 ZR 含量较低,且在根茎膨大后期 ABA 含量升高、GA/ABA 下降,减弱或抑制了细胞的分裂和伸长能力,导致植株地上部营养状况恶化;而氮、磷、钾、镁、铁、锌含量和吸收量减少,降低了叶片的光合作用和碳水化合物的运转能力;而病株叶片锰、硼、铜含量的升高,则导致活性氧的积累,并促使膜质的过氧化作用,破坏膜的完整性。生姜叶片中这些病态变化,造成植株矮小、叶片黄化,并加速了植株的衰老进程,最终影响到生姜根茎的膨大。 在根茎迅速膨大期病株根茎中 GA、IAA 和 ZR 含量均较低,但 ABA 含量上升,减弱了细胞分裂和细胞横向扩张的能力;病株根茎中 GA/ABA 上升幅度不大降低了根茎积累淀粉的能力;生姜根茎中 IAA 和 ZR 在 9 月份的迅速积累,刺激细胞的过度分化和分裂,有利于根结线虫建立侵染据点并形成巨型细胞,是造成根茎疣裂的一个原因。同时生姜根茎中氮、磷、钾、镁和铁含量均较高,为南方根结线虫侵入根茎并建立据点提供了很好的营养条件,促进了南方根结线虫的生长和发育,是造成生姜根茎疣裂又一原因。 感染南方根结线虫后,生姜根系受到很大损伤。病株根系 IAA、ZR 和硼、锌含量的降低,限制了根系细胞的分裂和伸长能力,使生姜根系吸收能力减弱,矿质元素吸收总量降低;在生姜生长末期根系中 GA 含量和 GA/ABA 的升高,说明根结线虫可引起营养物质向根系运转,从而造成后期的补偿性生长。 5. 接种南方根结线虫后,生姜体内特别是叶片积累了较高的活性氧自由基 O2 和 -.H2O2,同时也引起了清除活性氧自由基的相关酶类 SOD、POD 等活性相应升高,但生姜保持这种状态只是在初次和二次侵染的初期。PAL 和 PPO 活性和(Ca+Mg)/K