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水稻纹枯病作为水稻三大病害之一,对水稻生产造成了巨大的经济损失。井冈霉素作为我国防治水稻纹枯病的有效药物(抗生素),到目前为止,使用了近40年,但其防病机理至今尚未完全清楚。以往的研究主要集中在井冈霉素对水稻纹枯病菌的防效、以及井冈霉素分泌菌株的筛选等领域,而有关井冈霉素对水稻纹枯病菌的生长发育和致病因子的影响的报道极少。因此,本研究主要从这一方面展开探索,旨在从不同角度为井冈霉素防治水稻纹枯病的防病机理提出新的见解。
本研究以水稻纹枯病菌强致病菌株GD-118为供试菌株,研究了井冈霉素对菌丝生长、菌核形成及致病因子的影响,主要取得如下研究结果:
建立了井冈霉素对水稻纹枯病菌的毒力回归方程。井冈霉素在查氏平板上对水稻纹枯病菌GD-118菌株的毒力回归方程为:Y=3.3603+1.3204X,相关系数r=0.9626,理论抑制菌丝生长的ECso=70.20μg/mL,EC95=6341.48μg/mL。
井冈霉素对水稻纹枯病菌培养性状的影响。与空白对照(不加井冈霉素,下同)相比,井冈霉素处理的平板,菌落边缘具有相对明显的凹凸不平,边缘菌丝更为密集,颜色有一定程度的加深;菌落表面菌丝的疏密度随井冈霉素的浓度增加而有所增加,颜色进一步加深。
井冈霉素对水稻纹枯病菌菌核形成的影响。空白对照菌落的表面会出现明显的颗粒状菌核,颜色为褐色,在平板表面散生,外围多,内部相对较少;井冈霉素的处理,菌核为浅褐色,颗粒状菌核非常少,多数成为“粉状”,或部分菌核会连在一起,呈块状,分布在外围呈明显双环形,内环较外环菌核体积大,颜色深,在外环边缘会出现颜色较浅,不规则的凹凸型边缘。此外,随井冈霉素浓度的增加,菌核形成的表面密度以及菌核干重有所增加。菌核出现和形成时间均提前约1d。
井冈霉素对水稻纹枯病菌液体培养菌丝生长的影响。菌丝的干重随着井冈霉素浓度的增加而降低,井冈霉素抑制了水稻纹枯病菌的生长。
井冈霉素对水稻纹枯病菌可溶性蛋白产生的影响。与空白对照相比,浓度为500μg/mL的处理,在蛋白分子量约90 kDa处明显加强,而在蛋白分子量35 kDa-16 kDa范围内的6条谱带明显减弱,说明井冈霉素浓度在500μg/mL时,对该病菌菌丝可溶性蛋白有一定的影响,而井冈霉素浓度为20μg/mL和100μg/mL时,对菌丝可溶性蛋白没有显著影响。
井冈霉素对水稻纹枯病菌过氧化物同工酶酶谱的影响。与空白对照相比,在100μg/mL和500μg/mL处理中,过氧化物同工酶前沿第2条谱带明显减弱,说明井冈霉素的浓度达到100μg/mL时,即可对水稻纹枯病菌过氧化物同工酶产生显著的影响。
井冈霉素对水稻纹枯病菌酯酶同工酶酶谱的影响。与空白对照相比,井冈霉素各处理的菌丝酯酶同工酶谱带数目完全相同,谱带的迁移率一致,在20μg/mL时,井冈霉素对水稻纹枯病菌酯酶同工酶的浓度没有明显的影响;但100μg/mL、500μg/mL处理前沿前端的2个谱带得到显著加强,500μg/mL处理的前沿第4条谱带有一定的减弱,而500μg/mL处理前沿第5条谱带则有一定的加强。
井冈霉素对水稻纹枯病菌细胞壁降解酶活性的影响。与空白对照相比,井冈霉素在各供试浓度(20μg/mL、100μg/mL、500μg/mL)下都不同程度地降低了3种细胞壁降解酶的活性。当井冈霉素浓度为20μg/mL或100μg/mL时,与空白对照相比,在P=0.05水平时,Cx或PG酶活性下降程度分别达到显著差异水平;但在各供试浓度下,在P=0.05水平时,PMG酶活性与空白对照相比均未达显著差异水平。
井冈霉素对水稻纹枯病菌粗代谢产物致病活性的影响。水稻纹枯病菌粗代谢产物对水稻幼苗具有致萎焉作用、对水稻叶片具有类似于水稻纹枯病症状的破坏作用,说明了粗代谢产物具有致病活性。水稻纹枯病菌粗代谢产物对黄瓜、水稻种子萌发率、胚芽、胚根、生长率的影响,证明了井冈霉素降低了水稻纹枯病菌粗代谢产物的致病活性,在20μg/mL至500μg/mL之间,随井冈霉素浓度的升高粗代谢产物的致病活性逐渐降低。