本文系统研究了安徽省棉花枯萎病菌的生物学特性及酯酶同工酶酶谱,着重研究了转 Bt 基因抗虫棉等不同类型棉花品种对枯、黄萎病抗性及其生化机制,并就枯草芽孢杆菌和哈茨木霉对棉花枯、黄萎病的拮抗作用及其机理进行了探讨。主要结果如下: 1 棉花枯萎病菌生物学特性的研究 1.1 环境因子对枯萎病菌的影响 从安徽省望江、无为、合肥等主要棉区采集棉花枯萎病标样,经过室内分离、纯化、鉴定,得到 14 个枯萎菌株;对其培养性状、形态特征进行了观察,并测定了温度和 pH 值对病菌菌丝生长的影响。结果表明,该病菌在 10~35℃下都可生长,最适生长温度为 25℃;在 pH 4~10 范围的 PDA 培养基上均能生长,最适 pH 值为6~7。菌株在 PDA 上产生Ⅰ、Ⅱ型大型分生孢子,但未观察到Ⅲ型分生孢子。 1.2 营养物质对枯萎病菌的影响 研究了温度、pH 值和碳源、氮源对枯萎病菌菌丝生长速率、菌丝干重和分生孢子产生量的影响,结果表明:供试 4 种碳源中,蔗糖作为碳源时,菌丝在培养基平板上生长最快,但液体培养的菌丝生长量(菌丝干重)略低于可溶性淀粉;在以甘油和乳糖为碳源的培养基上菌丝生长显著较慢,液体培养的菌丝生长量(菌丝干重)显著较低。无碳源对照的菌丝生长与可溶性淀粉相似,但其菌丝不产生色素,而且气生菌丝稀疏、贴附生长;液体培养的菌丝生长量(菌丝干重)显著低于可溶性淀粉。蔗糖作为碳源时产孢量最大,可溶性淀粉其次,乳糖和甘油较差。在供试5 种氮源中,就菌丝在培养基平板上生长速率而言,脲、硝酸钠较好,硝酸铵次之,磷酸氢二铵和硫酸铵显著较差;就菌丝干重而言,硝酸铵最好,磷酸氢二铵其次,脲、硝酸钠菌丝干重的差异不明显,硫酸铵较差,无氮处理的菌丝干重很小;就产孢量而言,硝酸铵最好,脲、硝酸钠、磷酸氢二铵以及无氮对照其次,硫酸铵的产孢量最小。 2 棉花枯萎病菌菌株酯酶同工酶分析 通过聚丙烯酰胺凝胶电泳测定了各供试枯萎病菌酯酶同工酶,并结合同工酶谱的聚类分析研究其酶谱类型与菌株致病力及生理分化的关系。结果表明,在棉花枯萎病菌中酯酶含量较高,电泳酶谱稳定,重复性好。14 个供试菌株与标准菌株 J-1的枯萎病菌酯酶酶谱基本一致,但又具有菌株的特异性,反映了棉花枯萎病菌在专化型水平上的遗传一致性,又能在专化型下区分出不同的类型。根据酯酶酶谱和聚类分析结果可将供试菌株分为 4 种类型。类型 1 的菌株有 5 条主酶带,次酶带也最 ii多,在供试菌株中属致病力强的类型;类型 2 的菌株的致病力属于中等水平,类型3、类型 4 的菌株分别有 3 条、2 条主酶带,次酶带较少,属供试菌株中致病力较弱的类型,表明主酶带的多少与致病力的强弱有关。3 枯草芽孢杆菌 BS 菌株对棉花黄、枯萎病菌的抑制效应及其机理测定了枯草芽孢杆菌( Bacillus subtilis ) BS 菌株对棉花枯、黄萎病菌的拮抗作用,结果表明,枯草芽孢杆菌对供试棉花黄、枯萎病菌具有很好的拮抗作用。在 PDA培养基上,枯草芽孢杆菌 BS 能明显抑制病菌菌丝的生长。划线法测定显示,除萧县枯萎菌株 XXKW5-1 外,各供试棉花黄、枯萎病菌菌株与 BS 菌株间均出现了明显的拮抗线,而且合肥黄萎菌株 HFHW-3 向 BS 菌株生长的一侧产生红色色素。进一步的试验证实,BS 菌株代谢液也能抑制病菌菌丝的生长,其中对黄萎病菌的抑制率高于枯萎病菌;BS 菌株两病菌的拮抗作用与其代谢产物有关。4 哈茨木霉 TH-1 菌株对棉花枯、黄萎病菌拮抗作用及其机制利用对峙培养法和杯碟法研究了哈茨木霉(Trichoderma harzianum)TH-1 菌株对棉花枯、黄萎病菌的拮抗作用及其机制。结果表明,哈茨木霉 TH-1 菌株对供试病菌的抑制效果较好,但其代谢液对各病菌几乎无抑制效果;TH-1 菌株对棉花枯、黄萎病菌的拮抗作用主要通过营养、位点竞争以及重寄生实现。5 转 Bt 基因抗虫棉对枯、黄萎病抗性及其生化分析5.1 不同棉花品种对枯、黄萎病的抗病性鉴定本研究在人工接菌(孢子悬浮液伤根灌注)条件下,对国抗 1 号(转 Bt 基因抗虫棉)、中棉 29、皖杂 40、泗棉 3 号等 4 个我省生产上主栽品种对棉花枯、黄萎病的抗病性进行了鉴定。结果表明,棉花接种枯萎病原菌后,苗期各供试品种发病株率都达到 70%以上,皖杂 40 最高,达 93.8%,泗棉 3 号和皖杂 40 其次,分别为88.9%和 79.7%;国抗 1 号最低,为 69.1%;成株期中棉 29 和国抗 1 号的抗性指数较高,分别为 12.9 和 12.3,均属抗病;而皖杂 40 和泗棉 3 号抗性指数均较低,分别为 6.2 和 2.5,均属感病。接种黄萎病菌后,苗期各供试品种发病株率以皖杂 40最高(43.8%);泗棉 3 号(35.9%),国抗 1 号(32.3%)次之,中棉 29 最低(26.4%)。成株期中棉 29 和国抗 1 号的抗性指数都很高,分别为 10.2 和 10.0,均属抗病品种;而泗棉 3 号和皖杂 40 抗性指数均较低,分别为 2.0 和 3.0,属感病品种。综合评价4 个品种对棉花枯、黄萎病的抗病性强弱顺序为:中棉 29>国抗 1 号>泗棉 3 号>皖杂 40。5.2 棉花植株体内防御酶活性与对枯、黄萎病的抗性的关系5.2.1 苗期防御酶酶活性与抗病性的关系本研究结果表明,苗期接种枯,黄萎病原菌后,各品种叶片防御酶酶活性大致 iii呈动态平衡状态,且抗病品种中棉 29