腐烂茎线虫对当归细胞结构和生理特性的影响

　　摘要：為了明确当归受到腐烂茎线虫(Ditylenchus destructor)侵染后其根部细胞结构和叶部生理特性的变化，本试验以‘岷归1号’和腐烂茎线虫为材料，采用田间自然发病条件测定了腐烂茎线虫侵染后当归根部细胞结构，以及叶部生理特性的变化规律。徒手切片光学显微镜观察结果表明，腐烂茎线虫侵染后，根部发病部位细胞受到严重破坏和断裂。当归病叶片叶绿素含量降低，达到1.18 mg/g，电解质渗漏电导率升高，为76.19 ws/cm。当归病叶的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均降低，胞间CO2浓度升高;当归病叶光饱和点、最大净光合速率、暗呼吸速率和CO2饱和点均降低，而光补偿点和CO2补偿点均升高。同时当归病叶营养元素氮、磷、钾、锌、锰、铁的含量降低，分别为2.41、5.71、36.07、33.53、112.37、1318.03 g/kg，而铜、钙、镁的含量增加，分别达到8.07、538.13、33.13 g/kg。本研究为阐明当归麻口病的发病机制提供了理论依据。

　　关键词：当归;腐烂茎线虫;细胞结构;光和CO2响应;生理特性;营养元素含量

　　引言

　　当归(Angelica sinensis)为伞形科多年生草本植物，又名岷归、秦归、西当归、川归等，秋末采挖，以干燥的根入药，味甘、辛，微苦，性温，归于心、肝、脾经，具有补血活血、温中止痛、润肠通便的功效[1]。当归在临床上广泛应用，主要用于治疗月经不调、痛经、血虚血瘀诸症，被欧洲人誉为“妇科人参”[2]。2001年中国农学会特产之乡组委会将甘肃岷县命名为“中国当归之乡”，产量约占全国的90%左右。甘肃省当归的主要产区分布在岷县、宕昌县、漳县、渭源县、甘南州等地，近年来年均种植面积5.3万hm2以上。

　　陈书珍等[3]报道，由线虫引起的为当归麻口病(Ditylenchus destructor)，真菌引起的有当归根腐病(Fusarium sp.)、褐斑病(Septoria sp.)、白粉病(Erysiphe heraclei)、灰霉病(Botrytis sp.)、炭疽病(Colletotrichum dematium)、菌核病(Sclerotinia sp.)，细菌引起的有当归水烂病(Pseudomonas fluorescens)、细菌性油脉病、细菌性斑点病以及病毒引起的当归病毒病(番茄花叶病毒ToMV)等。然而，由腐烂茎线虫(D. destructor)引起的当归麻口病是当归生产中的主要病害之一，在甘肃省当归主产区普遍发生。王玉娟等[4]报道，田间发病率84.9%，重病地高达100%。漆永红等[5]对当归麻口病的病原线虫种类进行了形态学鉴定和rDNA-ITS序列分析。刘霞霞等[6]研究了腐烂茎线虫在不同土壤深度、不同土壤类型、不同茬口作物根际土壤的种群动态变化规律。因受经济利益限制，生产上很难与其他作物进行轮作，重茬或连作造成土壤线虫密度逐年增加，致使此病日益加剧;另外，当归种苗的频繁调运导致该病的发病面积呈扩大趋势。腐烂茎线虫在当归生长期间侵入，其在适宜的环境条件下迅速繁殖和侵染[7]，严重影响当归的正常生长和发育。当归受到腐烂茎线虫侵染，一般田间发病率在30%以上，严重制约当归的产量增加和品质提升[8]。

　　近年来，中国就该病害的病原和防治策略等作了研究，但关于当归受腐烂茎线虫侵染后，其根部细胞结构变化及叶片生理特性的变化规律未见报道。因此，本试验在田间自然发病条件下，观察腐烂茎线虫侵染后当归根部细胞组织结构的变化，测定当归叶片叶绿素含量、电解质渗漏电导率、CO2响应和光响应以及叶片营养元素含量的变化规律，旨在从病原线虫和当归互作的角度揭示腐烂茎线虫的致病机制，为进一步阐明当归麻口病的发病机制提供理论依据。

　　1材料与方法

　　1.1供试材料

　　当归品种：‘岷归1号’，当地主栽品种，在甘肃省定西市岷县麻子川镇种植。

　　麻口病病原线虫：腐烂茎线虫(D. destructor)，在甘肃省农业科学院植物保护研究所经济作物病害研究室保存。

　　1.2测定方法

　　1.2.1腐烂茎线虫侵染当归根部细胞结构观测对前期发病症状观察，根据当归叶片颜色的差异，以深绿色为健康叶片，黄绿交替症状为轻度发病，黄白交替为重度发病。取健康和发病植株根进行徒手切片，选取较薄的切片置于载玻片上，滴加水合氯醛溶液在酒精灯上进行透化，透化完全后，滴加稀甘油，盖上盖玻片，置于BX51光学显微镜(日本奥林巴斯株式会社)观察。

　　1.2.2光合特性参数测定于2019年6月22日开展试验，当天天气晴朗，平均空气相对湿度50%～80%。当归植株处于旺盛营养生长期，长势良好，叶片绿色。数据测量前对仪器预热，在田间自然光下诱导0.5～1 h。田间测定健株和病株的叶片，采用LI-6400XT便携式光合测定仪(美国LI-COR公司)，分別测定平展叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶片蒸腾速率。每个处理测定5株，分别取平均值。

　　1.2.3光响应参数测定采用LI-6400XT便携式光合测定仪(美国LI-COR公司)，根据LED红蓝光源设13个光合有效辐射，其值分别为1800、1600、1400、1200、1000、800、600、400、200、100、50、25、0μmol/(m2·s)，将CO2注入系统设定值为450μmol/mol。参照叶子飘[9-10]双曲线修正模型，分别模拟计算最大净光合速率、光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率参数。每个处理测定5株，分别取平均值。

　　1.2.4 CO2响应参数测定采用LI-6400XT便携式光合测定仪(美国LI-COR公司)，根据LED红蓝光源设12个CO2浓度，分别为1200、1000、800、600、400、300、250、200、150、100、50、25μmol/mol，通过CO2注入系统，光合有效辐射恒定在1000μmol/(m2·s)。按照叶子飘[9-10]双曲线修正模型，分别模拟计算最大净光合速率、CO2补偿点、CO2饱和点和光呼吸速率参数。每个处理测定5株，分别取平均值。

　　1.2.5叶片电解质渗漏率采用电导率法[11]测定当归叶片电解质渗漏率，取发病和未发病的新鲜当归叶片若干，剪成约1 cm×1 cm的小叶片，混合均匀后，快速称取发病和未发病样品各2份，每份1 g，一份加入蒸馏水50 mL于常温下放置，另一份加入蒸馏水50 mL，称重后置于电炉上煮沸15 min(用保鲜膜封瓶口)，冷却后再称重并补充蒸馏水至原重量，将上述处理后样品于室温下浸提1 h(浸提时轻轻摇动，利于电解质外渗)，然后将叶片夹出，利用DDS-11A电导率仪(上海雷磁创益仪器仪表有限公司)测定不同处理的电导率。每个处理重复3次，分别取平均值。

　　1.2.6叶片叶绿素含量测定取发病和健康的当归叶片若干，剪成约1 cm×1 cm的小叶，分别称取0.1 g鲜样浸泡在10 mL 80%丙酮中，避光48 h，期间每8 h摇动1次，直至叶组织完全变白。采用丙酮浸渍法[12]测定叶片叶绿素含量，利用UV-8420紫外分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司)分别测定663、645、440 nm的光密度，每处理3次重复，分别计算叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b，见公式(1)、(2)、(3)。

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文章名称： 腐烂茎线虫对当归细胞结构和生理特性的影响

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