產后蒜薹灰霉病菌產毒條件研究

王勇+張春祥+高葦+孔慶學+閻瑞香+張娜

摘要：由灰葡萄孢霉引起的蒜薹灰霉病是貯藏期蒜薹的重要病害之一。灰葡萄孢霉可以產生真菌毒素，為明確灰葡萄孢霉的最佳產毒培養基和培養時間，本研究從蒜薹主產區采集的蒜薹灰霉病病樣上分離到灰葡萄孢霉強致病菌株BC-3，通過黃瓜種子萌發生長法、葉片圓盤法、蒜薹懸滴接種法及系統侵染法4種方法測定灰葡萄孢霉毒素對黃瓜和蒜薹的生物活性。結果表明，蒜薹灰葡萄孢霉毒素為非寄主選擇性毒素，最適產毒培養基為馬鈴薯葡萄糖培養基和淀粉酵母培養基，培養時間為12～18 d。

關鍵詞：蒜薹；灰霉病；灰葡萄孢霉；培養條件；真菌毒素；生物活性

中圖分類號：S436.33 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2017）07-0116-04

Abstract The grey mold on garlic scape infected by Botrytis cinerea is one of the main fungal diseases during the storage of garlic scape. The pathogen Botrytis cinerea can produce mycotoxin. In order to research the optimum medium and culture time of mycotoxin production of Botrytis cinerea， the Botrytis cinerea BC-3 with high pathogenicity isolated from garlic scape was selected for target strain in this study. The bioassay of crude toxin was detected by germination-growth of cucumber seeds， plant leaf disc test， garlic scape droplet inoculation and scape wilting method. The results showed that the toxin of Botrytis cinerea was nonhost-selective toxin， the optimal medium for mycotoxin production was potato glucose medium and starch yeast medium， and the culture time was 12～18 days.

Keywords Garlic scape； Grey mold； Botrytis cinerea； Culture condition；Mycotoxin； Bioassay

灰葡萄孢霉（Botrytis cinerea）是引起產后蒜薹灰霉病的重要致病病原之一[1，2]，嚴重威脅蒜薹貯藏和市場供應。灰葡萄孢霉常在植物發育早期侵入宿主，并在相當長時間內保持沉默，直到宿主植物生理發生變化有利于其生長時，引發宿主軟腐、組織壞死。究其原因是由于灰葡萄孢霉在與宿主植物相互識別、相互作用的過程中會產生次生代謝產物——真菌毒素，毒素在致病過程中會起決定因子的作用[3，4]。1974年灰葡萄孢霉產生的二環倍半萜烯類毒素Botrydial最早被分離鑒定出來，經檢測Botrydial的毒性很高，其它毒素多為其前體或衍生物[5，6]。檢測發現被灰葡萄孢霉侵染的宿主植物出現傷口后，植物組織細胞中就可以檢測到Botrydial，但植物本身并不能分泌這種化合物。隨著植物葉片上萎黃程度增高，檢測到Botrydial的量也增加，所以灰葡萄孢霉分泌的二環倍半萜類毒素被認為是灰霉病致病的關鍵因素，這些毒素可以引發宿主植物萎黃病和組織細胞破裂[7]。

目前，關于灰葡萄孢霉毒素的分離提取、活性成分鑒定方面已有部分研究報道[8]，發現灰葡萄孢霉產生的毒素Botrydial是非寄主選擇性毒素[9]，但研究顯示侵染蒜薹和黃瓜的灰葡萄孢霉在菌株的生物學、致病力上都存在顯著差異[10-12]。而目前對采后蒜薹灰葡萄孢霉毒素的研究報道較少，且毒素對采后蒜薹的致病作用方式尚不明確。據此，本試驗對蒜薹灰葡萄孢霉的產毒條件及毒素對蒜薹和黃瓜活性進行研究，以期找到該病原菌產毒的最適培養條件和毒素活性評價方法，為產后蒜薹灰霉病毒素致病機制等方面的研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試菌株

采集產后蒜薹灰霉病典型發病樣本，按常規組織分離方法分離獲得病原菌，經純化獲得蒜薹灰霉病菌純培養菌株10株。依據柯赫氏法則進行致病性測定，驗證結果表明該10個菌株均可侵染蒜薹，在蒜薹薹條和薹苞上形成黃色的梭形或不規則形病斑。其中菌株BC-3致病力較強，經鑒定為灰葡萄孢霉（Botrytis cinerea），選其作為產毒培養基篩選的靶標菌株。

1.2 灰葡萄孢霉粗毒素濾液的制備

本試驗采用以下5種液體培養基：（1）馬鈴薯葡萄糖培養基（簡稱PD培養基，下同）：馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，加蒸餾水至1 L。（2）淀粉酵母培養基：可溶性淀粉40 g，酵母浸膏5 g，蒸餾水1 L。（3）酵母浸膏Ⅰ培養基：酵母浸膏0.9 g、蒸餾水1 L。（4）酵母浸膏Ⅱ培養基：酵母浸膏4 g、麥芽膏10 g、葡萄糖4 g、蒸餾水1 L。（5）Czapeks培養基：NaNO3 3 g，K2HPO4 0.5 g，MgSO4·7H2O 0.5 g，KCl 1 g， FeSO4·7H2O 0.01 g，蔗糖30 g，蒸餾水1 L。

在250 mL三角瓶中分別加入150 mL上述5種液體培養基，每種培養基每個取樣時間段設定3次重復。將供試灰葡萄孢霉BC-3菌株移至PDA培養基上活化，于25℃下培養4 d，用直徑4 mm打孔器在長勢一致的菌落邊緣打取菌餅，每瓶接種5塊菌餅，在黑暗條件下25℃、120 r/min搖床振蕩培養。培養第0、3、6、9、12、15、18、21、24 d各取一瓶培養液。將培養液通過雙層滅菌濾紙過濾除去菌絲體和孢子，后用0.22 μm微孔濾膜加壓抽濾，獲得無菌濾液，即灰葡萄孢霉Botrydial粗毒素濾液。4℃冰箱中保存備用。

1.3 不同培養條件下灰葡萄孢霉毒素對黃瓜和蒜薹生物活性的測定

1.3.1 對黃瓜種子活性 采用種子萌發生長法測定。黃瓜品種為長春密刺，將50粒種子置于鋪有雙層滅菌濾紙的培養皿內，分別加入不同培養條件下灰葡萄孢霉產毒素濾液5 mL，以無菌水為對照，各處理設定3次重復。在28℃培養箱中催芽3 d，統計種子發芽情況，測量芽長，計算毒素抑制發芽率。

1.3.2 對黃瓜離體葉片活性 采用圓盤葉片法測定。將同一生長期的黃瓜葉片用直徑1 cm的打孔器打取葉盤，然后每20個葉盤為一個重復，立即浸入含有10 mL灰葡萄孢霉粗毒素濾液的直徑為9 cm培養皿中（葉盤背面朝下），以不同培養條件下灰葡萄孢霉產毒素濾液浸黃瓜葉片為處理，以無菌蒸餾水為對照，每處理設3次重復。于25℃培養箱中培養3 d（光/暗周期為12 h）后，采用SPAD-502葉綠素儀測定葉綠素含量。毒素作用會使黃瓜葉盤褪綠變黃，通過葉盤的葉綠素變化來衡量毒素活性。

1.3.3 對蒜薹薹條活性 ①采用懸滴接種法測定。選取同一生長期的蒜薹薹條，將其放在鋪有兩層浸濕濾紙的大培養皿中，在蒜薹薹條表面采用接種針制造傷口，懸滴接種20 μL粗毒素濾液于傷口表面，以不同培養條件下灰葡萄孢霉產毒素濾液懸滴接種蒜薹薹條為處理，每皿放入5根蒜薹薹條，以接種20 μL無菌水為對照，每處理重復3皿。25℃培養箱中培養3 d后（光/暗周期為12 h），調查毒素接種點的細胞損傷情況。毒素作用蒜薹細胞造成細胞損傷，會使其自接種點位置褪綠變黃，并擴展形成病斑，通過接種點細胞壞死、黃變、擴展程度衡量毒素細胞損傷活性。

②采用系統侵染法測定。取20 mL燒瓶，分別加入各處理獲得的粗毒素濾液5 mL，將同一生長期的蒜薹薹條浸入濾液中，以浸入5 mL無菌水為對照，每處理重復3次。25℃培養箱中培養3 d后（光/暗周期為12 h），調查蒜薹薹條的黃變程度。毒素作用會通過蒜薹輸導系統傳導使蒜薹上部發生褪綠、黃化，可通過蒜薹的整體黃變程度來衡量毒素對蒜薹產生毒性影響的活性。

2 結果與分析

2.1 不同培養條件下灰葡萄孢霉毒素濾液對黃瓜種子生長的抑制作用

試驗結果（表1）表明，灰葡萄孢霉在5種培養基中均能正常生長，其中在PD培養基中菌絲生長較快，培養6 d后菌絲生長較多，培養濾液顯著少于其它培養基，菌絲聚集纏繞形成較大的菌球。在Czapeks培養基中菌絲生長緩慢，形成較小的菌絲球。其它3種培養基中，菌絲生長中等。

不同條件產毒素處理對黃瓜種子的萌發率和胚根生長影響有極顯著差異。其中，在相同培養基上，隨時間延長毒素作用呈現先增強再減弱的趨勢， PD培養9～18 d、淀粉酵母培養6～21 d、酵母Ⅰ和酵母Ⅱ培養12～15 d、Czapeks培養21～24 d產生毒素對黃瓜種子萌發和胚根伸長影響較大；在相同培養時間， 淀粉酵母培養灰葡萄孢霉產生的毒素對黃瓜種子萌發和胚根生長的抑制作用最強，顯著或極顯著高于其他處理和對照，PD培養基次之。灰葡萄孢霉在淀粉酵母培養基和PD培養基培養12 d后產生的毒素對黃瓜種子萌發和胚根伸長抑制最為明顯，酵母Ⅱ、酵母Ⅰ和Czapeks培養毒素次之，但抑制效果均高于對照（表2）。

2.2 不同培養條件下灰葡萄孢霉毒素濾液對黃瓜離體葉片的影響

由表3可見，由5種培養基培養3、6 d的毒素濾液處理黃瓜葉盤后，葉綠素SPAD值與清水對照無極顯著差異，而從培養9 d開始，隨培養時間延長，5種培養基產生毒素濾液處理黃瓜葉盤，葉綠素SPAD值基本呈逐漸減少趨勢。但在相同時間不同培養基處理對葉綠素SPAD值影響程度不同。其中PD培養9～24 d的毒素處理葉綠素SPAD值顯著或極顯著低于清水對照、酵母Ⅰ和Czapeks培養毒素處理；淀粉酵母培養9～18 d毒素處理的葉綠素極顯著低于清水對照、酵母Ⅰ和Czapeks培養毒素處理；酵母Ⅰ培養9～15 d毒素處理的葉綠素顯著高于清水對照；酵母Ⅱ培養9～12 d和Czapeks培養12～15 d毒素處理的葉綠素顯著低于清水對照。綜合不同培養基和不同培養時間灰葡萄孢霉產生的粗毒素液處理黃瓜葉片葉綠素SPAD值，PD和淀粉酵母培養基處理產生的毒素抑制作用最強。

2.3 懸滴接種法測定粗毒素濾液對蒜薹薹條的影響

由表4可見，接種3 d后，對照處理薹條基本無變化，而接種毒素濾液處理的薹條接種點出現不同程度褪綠黃斑。其中PD培養基對蒜薹薹條接種點細胞的損傷程度最大，培養3 d產生的毒素即可使接種點失綠，培養15 d產生的毒素即可使接種點失綠變黃，培養18 d產生的毒素即可使接種點失綠變黃擴展；淀粉酵母和酵母Ⅱ培養基次之，培養3 d產生的毒素即可使接種點失綠，培養18 d產生的毒素即可使接種點失綠變黃；酵母Ⅰ培養基培養9 d產生的毒素可使接種點失綠，培養21 d產生的毒素可使接種點失綠變黃； Czapeks培養基培養18 d產生的毒素才可使接種點失綠。

2.4 系統侵染法測定粗毒素濾液對蒜薹薹條的影響

由表5結果可知，接種3 d后清水對照薹條上未見變化，而毒素濾液處理薹條呈現不同程度的褪綠現象，說明毒素可通過蒜薹輸導組織使蒜薹整體發生褪綠、黃化。不同培養基之間及相同培養基不同培養時間產生毒素引起的蒜薹薹條的黃花程度趨勢同懸滴接種法，只是系統侵染法下各處理影響程度略低于懸滴接種法。

3 討論與結論

通過黃瓜種子萌發生長法、黃瓜圓盤葉片法以及蒜薹懸滴接種法、蒜薹系統侵染法，對不同培養條件和培養時間獲得灰葡萄孢霉毒素活性進行量化比較，發現不同培養條件獲得毒素對黃瓜和蒜薹表現的毒素反應和強弱趨于一致，即灰葡萄孢霉的產毒能力與其培養基成分密切相關，在PD、淀粉酵母培養基中培養產生毒素的活性較高，可作為其產毒培養基；在相同的培養條件下，培養時間對毒素活性也具有顯著影響，PD和淀粉酵母培養基中培養12～18 d，產毒活性最大，培養時間過長對毒素活性具有抑制作用。說明采后蒜薹灰葡萄孢霉毒素為非寄主選擇性毒素，該試驗結果與Colmenares等[9]報道的結果一致。

種子萌發生長法和圓盤葉片法均可對毒素活性進行量化比較，而懸滴接種法及系統侵染法主要通過癥狀觀察衡量毒素活性強弱，且灰葡萄孢霉毒素為非寄主選擇性毒素，因此筆者認為在毒素產生條件篩選試驗中，在獲得的毒素濃度有限的條件下，可以采用種子萌發生長法和圓盤葉片法兩種活性測定方法。

參 考 文 獻：

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