外源茉莉酸对三七根系代谢物的影响及关键代谢物诱导三七抗病性分析

【目的】揭示叶部喷施茉莉酸(Jasmonic acid,JA)诱导三七根系的代谢变化,明确显著变化的代谢物,为三七病害的生物防治提供理论基础。【方法】以三七为试验材料,在叶部接种黑斑病菌(Alternaria panax)菌株SL17,于接种4和8 d时测定三七植株内源JA含量;于三七叶片外源喷施不同浓度的JA后,利用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)分析三七根系代谢物变化,并检测显著变化代谢物对主要根腐病菌的抑制活性及其灌根后诱导三七叶部抗黑斑病的效果。【结果】叶部接种黑斑病菌4 d时,三七叶部JA和茉莉酸亮氨酸螯合物(JA-ile)的含量增加而在根系减少;接种8 d时,叶部JA含量显著增加(P<0.05,下同),而根系中2种物质的含量均极显著增加(P<0.01)。外源喷施不同浓度JA后三七根系代谢变化测定结果显示,三七根系中共检测出125种代谢物,主要分为有机酸类、氨基酸类、酯类、糖类、胺类、核苷酸及其衍生物和酮类等,其中有机酸类、氨基酸类和糖类是根系代谢物中的主要成分。与对照相比,叶部施用JA后三七根系中的草酸和氢化乳清酸含量显著增加。进一步测定显著变化的差异代谢物功能发现,草酸和氢化乳清酸对三七主要根腐病菌具有一定的抑制活性,其中氢化乳清酸在浓度为0.001μg/mL时对茄腐镰刀菌(Fusarium solani)菌株F3和锈腐病菌(Ilyonectria destructans)菌株RS6的抑制效果最佳,浓度为0.010μg/mL时对锈腐病菌菌株RS8的抑制效果最佳,浓度为0.100μg/mL时对恶疫霉(Phytophthora cactorum)菌株D-6的抑制效果最佳;草酸浓度为0.001μg/mL时对菌株F3的抑制效果最佳,浓度为10.000μg/mL时对菌株D-6的抑制效果最佳;草酸和氢化乳清酸灌根后还能明显减小三七叶部黑斑病的病斑面积,且均在浓度10.000μg/mL时诱导抗病效果最佳。【结论】外源喷施JA可改变三七根系代谢,促进氢化乳清酸和草酸的积累,进而增强三七对黑斑病的抗性,并对三七主要根腐病菌具有一定的抑制活性。

三七根系分泌物中几种成分对根腐病原菌生长的影响

【目的】探究三七根系分泌物对根腐病原菌生长的影响,为解析三七根系分泌物介导的植物与土传病原菌互作机制提供理论依据。【方法】通过根系与病原菌孢子互作的方式研究三七根系对根腐病原菌茄腐镰刀菌F3(Fusarium solani)和恶疫霉菌D-1(Phytophthora cactorum)孢子萌发及芽管生长方向的影响;收集三七根系分泌物并利用气相色谱—飞行时间质谱联用仪(GC-TOF-MS)分析根系分泌物中的成分;通过菌丝生长速率法测定三七根系分泌物中部分糖类、氨基酸类和长链有机酸对三七根腐病原菌生长的影响。【结果】三七根系能显著促进茄腐镰刀菌和恶疫霉菌孢子萌发且对芽管生长方向具有明显的吸引作用。三七根系分泌物中主要含有酸类、醇类、糖类、氨基酸类、胺类、嘌呤嘧啶类、酯类、酮类和酚类等9类物质。其中酸类、醇类、糖类和氨基酸类是根系分泌物中的主要成分,且长链有机酸类(苯甲酸、邻苯二甲酸和月桂酸)对根腐病原菌具有低促高抑效应,糖类(纤维二糖和麦芽三糖)和天冬氨酸可作为唯一碳源和氮源促进病原菌菌丝生长,且纤维二糖和麦芽三糖能促进根腐病原菌孢子萌发,对镰刀菌孢子萌发的芽管具有趋化作用。【结论】三七根系分泌物对根腐病原菌的生长具有促进作用,且对芽管的生长方向具有吸引作用。