殼聚糖和硅酸鈉對馬鈴薯塊莖干腐病的控制及其機(jī)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(dá)30％。目前主要利用化學(xué)殺菌劑進(jìn)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(jī)制已成為植物病理學(xué)家研究的熱點(diǎn)。但其在采后病害控制中的應(yīng)用及機(jī)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(jī)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(yàn)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(xì)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(xì)胞嚴(yán)重受到破壞，細(xì)胞膜解體，細(xì)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(diǎn)；同時(shí)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(kuò)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(yàn)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(xì)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(xì)胞壁增厚，細(xì)胞嚴(yán)重變形且內(nèi)部出現(xiàn)空腔或沉積電子致密體；同時(shí)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(kuò)展和處理后48和72小時(shí)接種的Fusarium sulphureum對馬鈴薯塊莖切片的侵染能力。同時(shí)發(fā)現(xiàn)濃度越高，誘導(dǎo)效果降低。進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(kuò)展和處理后48小時(shí)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(jī)理進(jìn)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(qiáng)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