小麥赤霉菌粗毒素對小麥種子生長的抑制作用

【摘 要】通過小麥赤霉菌粗毒素浸種試驗，研究了對赤霉病抗性不同的小麥品種的生長發育指標。結果顯示：在粗毒素浸種下不同抗性品種種子的根長與芽長差異性明顯。中抗品種種子的根和芽較長，感病品種種子的根和芽較短。試驗數據所反應的小麥種子抗性結果與田間小麥抗病性資料顯示結果相吻合。所以該方法可以用于小麥對赤霉病抗性的早期鑒定。

【關鍵詞】小麥赤霉病；赤霉菌粗毒素；小麥種子；根長；芽長；抗病性

麥類赤霉病是麥類作物廣泛發生的一種全球流行性毀滅性病害[1]。小麥感染赤霉病后，不僅減產嚴重，品質惡化，種用價值降低，而且由于病菌的代謝產物含有毒素，人畜食用后也會導致中毒。通過抗病品種選育和栽種可有效地防治該病。小麥對赤霉病抗性的田間鑒定難度較大、周期較長，我們通過觀察記錄室內小麥種子在赤霉菌粗毒素中的萌發情況來進行小麥對赤霉病抗性早期鑒定。

1 材料與方法

1.1 材料

在對大量小麥品系資源進行赤霉病抗性篩選后，選擇抗性表現相對穩定、類型和來源不同的44個小麥品系作為供試材料（小麥品系由四川農業大學生核所提供），把小麥按照不同的種類依次編號，小麥品系從上往下進行編號（表1）。

1.2 方法

1.2.1 小麥赤霉病菌菌種的培養

禾谷鐮刀菌菌株首先在PDA培養基上活化后，再接種到小麥培養基上培養。

赤霉菌產毒培養基有很多，陸鳴等[2]以小麥、大麥、玉米、稻米、黃豆為培養基進行產毒培養，結果表明禾谷鐮刀菌毒素的主要組分脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）[3]的含量以小麥培養基最高。所以小麥赤霉菌菌種經PDA培養基活化以后，在28℃的條件下接入小麥培養基中進行培養。

1.2.2 小麥赤霉菌粗毒素的制備

本次試驗采用劉思衡等[4]（1989）用28℃培養30d的感病麥粒，經烘干粉碎后，100g干物加85%乙醇500ml浸泡24h，浸提2次，合并兩次浸出液，過濾，濾液在60℃的水浴中蒸發收縮即得粗毒素。

1.2.3 配制25%的粗毒素原液

將提取出來的粗毒素作為濃度為100%的原液，用蒸餾水稀釋成25%的粗毒素原液。

1.2.4 各個小麥品系的處理

將選取的小麥種子先放入0.1%的升汞中浸泡1～2min進行消毒處理，然后用蒸餾水將種子沖洗3～4遍，放入鋪有無菌濾紙的無菌培養皿中，在25℃±2℃的培養箱中發芽。

1.2.5 粗毒素處理

根據具體試驗的要求，此次試驗設置了處理組和對照組兩個部分，每個小麥品系處理組做3個培養皿，對照組做3個培養皿，每個培養皿中放置5粒種子。然后在處理組每個培養皿中加10ml 25%的小麥赤霉病粗毒素，對照組以10ml蒸餾水處理，同時在25℃下進行培養48h，以待觀察、測定。

2.6 數據測定

將小麥種子在恒溫箱中培養48h后，分別對小麥的根和芽的長度進行測定并做記錄，其中每粒種子中選擇3根最長的根來測量，若無芽或無根的種子，數據記為零。對原始數據進行處理后，求出各個小麥品系根和芽的平均生長長度。

2.7 抑制百分率的計算以及顯著性檢驗

在對小麥品系根和芽的平均生長長度數據處理的基礎上通過以下公式得到小麥赤霉病粗毒素對小麥芽和根的生長抑制率：

芽的生長抑制率=[1-（處理組芽的平均生長長度÷對照組芽的平均生長長度（CK）]×100%根的生長抑制率=[1-（處理組根的平均生長長度÷對照組根的平均生長長度（CK）]×100%

2 結果與分析

由表2可以看出不同的小麥品系的芽和根都不同程度地受到25%小麥赤霉病粗毒素的嚴重影響，但是因為品系不同，所以受其影響程度不同，其中對芽的影響小于等于50%的有3個品系，大于等于80%的有25個品系；25%小麥赤霉病粗毒素對根的影響小于等于50%的有2個品系，大于等于80%的有20個品系。從以上結果表明小麥的不同品系對DON的敏感程度不一，并且普遍對芽的抑制作用大于對根的抑制。

根據小麥芽和根的生長抑制率的處理結果，用SPSS軟件進行差異顯著性檢驗。經過SPSS軟件處理后，結果如下所示：由表4中處理得數據，可以看出，各小麥品種間存在顯著性差異。

3 討論

3.1 本方法可以用于小麥抗赤霉病性的早期鑒定

通過以上數據表明：試驗中不同抗性的小麥品種的種子對赤霉粗毒素的敏感程度差異性明顯。赤霉菌粗毒素能抑制小麥胚芽鞘的伸長[5]，增加組織細胞的滲透性，引起質膜受傷害[6]，從而抑制了小麥種子的萌發生長。抗病品種耐毒性強，種子的根和芽受粗毒素抑制弱，感病品種耐毒性差，種子的根和芽受毒素抑制強。研究表明，赤霉菌的某些代謝物具有植物毒性，同該菌本身的致病性和品種的抗赤霉病性相聯系，這些影響的大小可以作為小麥品種抗赤霉病性的生理指標，并建立相應的抗赤霉病性生物測定法，或用赤霉粗毒素作為選擇壓篩選抗赤霉病細胞突變體[7] 。該方法可用于小麥抗赤霉病性的早期鑒定。

3.2 小麥種子的抗性檢測與田間抗性檢測

對小麥抗病品種的研究，早在多年前Schroeder和Christensen就將小麥品種對赤霉病的抗性分為抗初侵染（resistance to initial infection type I）和抗擴展（resistance to spread type II）兩種類型[8]。后來又發現了另外3種抗病類型[9]，即抗毒素累積（resistance to toxin accumulation）、種子抗性 （resistance to kernel infection）、耐病型tolerance。種子抗性是在植株的發病率和病小穗率較高的情況下，感病籽粒數較少。由于種子抗性和耐病（注：耐病類型是指：在相同環境下，與非耐病的材料相比，最初的病癥沒有顯著差異，但是最后的產量有顯著的差別）。兩種抗性類型的劃分在理論上以及鑒定操作上的合理性上不同，因此還存在一定的爭議[9]。小麥種子抗性在小麥的抗性研究中只代表其中的一部分：即抗初侵染或者種子抗性。王裕中等[10]認為在生育期相似的品種間病穗率的差異顯示了小麥品種對赤霉病有不同程度的抗侵染力，而品種間對病害反應級大小則顯示了品種對病原菌抗擴展能力的強弱。所以種子抗性的檢測和田間抗性的檢測是針對小麥不同生育時期對小麥抗性的研究，所反映出來的狀況也不相同，因此，對種子抗性的檢測不能替換田間抗性的檢測。

參考文獻

[1]Wang JZ. Epide miology and management of wheat scabin China[A].In： Dubin H J， GilchristL，Reevesj，et al（eds）.Fusarium Head scab：globas tatus and future prospects[M].Mexico：CIMMYT，1996：97～105.

[2]陸鳴，王裕中，陳懷谷等.禾谷鐮刀菌產毒素培養條件及粗毒素提取法[J].江蘇農業學報，1992，8（1）：30-40.

[3]陸維忠，程順和，王裕中.小麥赤霉病研究[M].北京科學出版社，2001：6.

[4]劉思衡，廖海林，潘祥華.應用赤霉病粗毒素測定小麥品種抗赤霉病的初步研究[J].福建農學院學報，1990，19（3）：300-304.

[5]王裕中，Miller JD.小麥品種對禾谷鐮刀苗毒素的抗性研究.植物病理學報，1989，19（2）：105～108.

[6]薛國興，張勻華等.小麥品種對赤霉病的抗性與抗病害擴展力的研究.植物病理學報，1988，10（2）：113～118.

[7]張炎，張翠蘭，昊郁文.細胞培養篩選小麥抗赤霉病突變體.科學通報，1991（3）：6～219.

[8]姚金保，陸維忠.中國小麥抗赤霉病育種研究進展[J].江蘇農業學報，2000，16（4）：242-248.

[9] Miller JD， Young JC and Sampson . Deoxynivalenol and FHB resistance in spring cereals[]].Phytopathol， 1985（113）：359-367.

[10]王裕中等.小麥赤霉病鑒定技術的改進及其抗原的開拓[J].中國農業科學，1982，4：26-29.

作者簡介：

康琳（1983-），女，四川成都人，農學學士，講師，現主要從事植物保護專業的教學與科研工作。*為通訊作者