蘭州百合枯萎病病原菌侵染的解剖學機理

魏百弘 蔣玉明 趙嬌嬌 李藝敏 葉福金 牟曉玲

摘要：近年來，甘肅省隨著百合栽培面積的不斷增加，枯萎病發病率越來越高，嚴重影響百合的產量和品質。通過對蘭州百合植株進行不同接菌處理，對其發病率、病情指數進行了分析，并切片觀察了蘭州百合枯萎病發病前后病原菌侵染的解剖機理。結果表明，傷根+鱗莖盤刺傷+灌根處理更能加劇接菌百合植株的病情。相比較于對照不接菌處理，接菌處理后發病的蘭州百合，其根、莖、葉、鱗葉的內部結構都有了不同程度的破壞，淀粉粒含量明顯減少，甚至沒有淀粉粒貯藏。

關鍵詞：蘭州百合;鐮刀菌;枯萎病;顯微結構

中圖分類號：S644.1? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：1001-1463（2020）05-0020-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2020.05.006

Anatomy Mechanism of Lanzhou Lily Infected by Fusarium wilt

WEI Baihong， JIANG Yuming， ZHAO Jiaojiao， LI Yimin， YE Fujin， MOU Xiaoling

（College of Applied Technology， Gansu Agricultural University， Lintao Gansu 730500， China）

Abstract：In recent years， with the increasing area of lily cultivation in Gansu province， the incidence of Fusarium wilt is getting higher and higher， which seriously affects the yield and quality of lily. The morbidity and disease index of Lanzhou lily plants were studied through different inoculation treatments of lanzhou lily plants. The anatomical mechanism of the infection of the pathogens of Fusarium wilt of Lanzhou lily was studied by section observation. The results show that wounded roots + bulb disk stabbed+ irrigated root treatments could aggravate the disease of lily recipient. Compared with the control group without inoculation， the internal structure of the root， stem， leaf， and scale of lanzhou lilies after the Fusarium wilt had been damaged to different degrees， the content of starch granules was significantly reduced， and even no starch granules were stored.

Key words：Lanzhou lily;Fusarium;Fusarium wilt;Microstructure

百合是百合科百合屬的植物。蘭州百合屬于川百合變種，因個大、色白、肉厚、味甜，是我國食用百合的最佳品種[1 - 4 ]，配藥可潤肺止咳，寧心安神，且百合花色鮮艷，栽培可供觀賞。近年來，蘭州百合栽培面積不斷增加，枯萎病發病率越來越高，嚴重影響了蘭州百合的產量和質量。前人對蘭州百合枯萎病的研究多集中在病原菌、根系分泌物、自毒物質等研究方面[5 - 20 ]，對發病前后植株內部結構變化的研究較少[21 - 23 ]。我們結合甘肅農業大學SRTP項目，對蘭州百合枯萎病病原菌侵染的解剖學機理進行了研究，現將結果報道如下。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

指示作物蘭州百合（Lilium davidii var. unicolor）、供試病原菌尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum），均由甘肅農業大學應用技術學院提供。

1.2? ?試驗方法

參考他人的方法[24 - 25 ]，試驗采用浸根、刺傷和灌根相結合的接種方法。試驗共設4個處理，分別為處理1，傷根（當90%的蘭州百合植株株高達到10 cm時，剪去蘭州百合的部分根尖，在濃度為107個孢子/mL的菌液中浸泡30 min）+灌根（將接菌處理過的植株再次栽種于基質中，每缽用濃度為107個孢子/mL的菌液10 mL灌根）;處理2，傷根（同上）+鱗葉刺傷（用在濃度為107個孢子/mL的菌液中浸泡過的醫用注射針頭，在百合鱗葉的3個不同部位分別進行刺傷）+灌根（同上）;處理3，傷根（同上）+鱗莖盤刺傷（用在濃度為107個孢子/mL的菌液中浸泡過的醫用注射針頭，在百合鱗莖盤的3個不同部位分別進行刺傷）+灌根（同上）;處理4，空白對照（CK），不接菌。每處理均栽植35缽，重復3次。

1.2.1? ?接菌后發病情況觀測? ?百合植株接菌培養后，前15 d每天觀察、統計并記錄發病情況。以后每15 d記錄1次。根據統計結果，參考他人在馬鈴薯上進行的病情分級標準[26 ]，將百合植株發病等級劃分為5級（表1）。計算各處理的發病率、病情指數。

發病率=（發病苗數/供試總苗數）×100%

病情指數（DI）=[Σ（病級苗數×病級數值）/（總苗數×最高病級數值）]×100

1.2.2? ?百合發病前后的顯微觀測? ? 將發病前后蘭州百合的根、莖、葉、鱗葉分別進行取材做徒手簡易切片、石蠟切片，并進行顯微解剖觀察。

1.3? ?數據處理

試驗數據采用Excel 2016軟件處理，并采用SPSS 22.0統計軟件進行方差分析，處理間的差異顯著性用Duncan′s Multiple Range Test法分析，差異顯著性水平為0.05。

2? ?結果與分析

2.1? ?百合接菌后的發病情況

用浸根、刺傷和灌根相結合的方法，將尖孢鐮刀菌接種到健康蘭州百合植株上后，根、鱗莖、鱗葉逐漸變褐，腐爛，甚至死亡;莖上的葉，沿著由下向上、由葉尖到葉基的順序，逐漸發黃、變褐、死亡，邊緣有卷曲。地上莖表現出由上及下，莖稈逐漸發黃、變褐，最終干枯死亡。最終，整株植物死亡（圖1）。植株枯萎病發生的癥狀和前人文獻描述的一致[2 ]。

2.1.1? ?發病率? ?接菌處理后，除CK外，處理1、處理2、處理3從第13天起均開始發病;第13～15天，處理3（即傷根+鱗莖盤刺傷+灌根處理）的發病率始終最高。接菌第13天、第14天，處理3的發病率與處理1、CK的發病率存在著顯著差異，處理2的發病率與處理1、CK的發病率也存在著顯著差異，但處理3的發病率和處理2的發病率無顯著差異。接菌第15天，4個處理間發病率均存在著顯著差異;接菌第16天，處理1、處理2、處理3間發病率無差異，但均與CK存在顯著差異（圖2）。可以看出，處理3（即傷根+鱗莖盤刺傷+灌根處理）最有利于接菌后蘭州百合的迅速發病，處理2、處理1百合植株發病次之，CK處理百合植株未見發病。

2.1.2? ?病情指數? ?從圖3可知，接菌后第15天、第30天、第45天、第60天、第90天，處理3的病情指數均為最高;接菌后第75天，處理2的病情指數最高。接菌第15天、第60天、第90天，病情指數由高到低的順序均為處理3、處理2、處理1、CK，且各處理間差異顯著;接菌后第30天，病情指數由高到低的順序為處理3、處理1、處理2、CK，且各處理間差異顯著。接菌后第45天，病情指數由高到低的順序為處理3、處理2、處理1、CK，除處理1和處理2間無顯著差異外，其余處理間均差異顯著。接菌后第75天，病情指數由高到低的順序為處理2、處理3、處理1、CK，且各處理間差異顯著。可見，蘭州百合接菌發病后，以處理3（即傷根+鱗莖盤刺傷+灌根處理）的百合植株發病最嚴重，說明處理3的接菌方法最有利于促進接菌后蘭州百合枯萎病病情的加劇，處理2、處理1百合植株發病次之，CK處理百合植株不發病。

2.2? ?百合植株發病前后的顯微結構變化

將尖孢鐮刀菌接種到健康的蘭州百合植株上，分別利用徒手簡易切片、石蠟切片進行顯微觀察。結果表明，發病前的蘭州百合，其根、莖、葉、鱗葉各部分結構完整，可觀察到導管（圖4-B）、薄壁細胞（圖4-A、4-C、4-D、4-E）、根的中柱（圖4-A）等結構，且薄壁細胞中貯藏有大量的淀粉粒（圖4-C、4-D、4-E）。發病后，根、莖、鱗葉內部均發生了不同程度的結構破壞，根表皮結構不完整（圖4-a），大量薄壁細胞已經不同程度的遭到破壞、消失，出現很大的空隙（圖4-a、4-b、4-c），淀粉粒貯藏減少，甚至有大量薄壁細胞中根本沒有淀粉粒的貯藏（圖4-c）。由以上可見，蘭州百合植株受到尖孢鐮刀菌的侵染后，病原菌會對植株的根、莖、葉、鱗葉的完整結構進行破壞，甚至導致細胞后含物（如淀粉）的積累受到抑制，甚至被降解、破壞。

3? ?結論與討論

研究表明，蘭州百合接菌發病后，會表現出一定的發病癥狀。與對照不接菌處理比較，接菌植株的莖、葉逐漸發黃、變褐，最終枯萎死亡，根、鱗莖、鱗葉變褐，腐爛。利用徒手簡易切片、石蠟切片進行顯微觀察可以看出，百合根、莖、葉、鱗葉的結構均受到破壞，表皮、皮層不同程度被破壞而不完整，表現出淀粉粒積累減少，甚至沒有淀粉粒的積累。分析認為，細胞中積累的淀粉粒被尖孢鐮刀菌吸收利用，導致細胞中貯藏淀粉粒數量減少，甚至不再貯藏。尖孢鐮刀菌侵染蘭州百合后可導致枯萎病的發生，發病后百合植株的內部結構受到不同程度的破壞，細胞淀粉積累減少，甚至不再積累淀粉。

相較于傷根+灌根處理、傷根+鱗葉刺傷+灌根處理，傷根+鱗莖盤刺傷+灌根處理更能加劇接菌百合植株的病情發生。可見，百合植株一定部位的損傷，可加劇枯萎病的發生危害，鱗莖盤的損傷則更加提高了發病率，加重了病情。

致謝：

在該科研項目的準備、實施階段，以及論文的撰寫過程中，得到了甘肅農業大學應用技術學院牟曉玲老師的指導與幫助。同時，也感謝甘肅農業大學生命科學技術學院楊江偉老師為我們提供實驗儀器、設備等方面的幫助。

參考文獻：

[1] 林玉紅.? 蘭州食用百合生長發育及氮磷鉀素養分吸收累積與分配規律研究[J].? 甘肅農業科技，2019（12）：8-18.

[2] 白賀蘭，喬德華.? 蘭州百合產業發展現狀及優化升級對策[J].? 甘肅農業科技，2017（12）：79-82.

[3] 江? ?晶，楊一斐，張朝巍，等.? 蘭州百合優勢種植區分布與土壤養分分析[J].? 甘肅農業科技，2018（0、7）：45-47.

[4] 白? ?濱，何蘇琴，于安芬，等.? 蘭州百合褐腐病罹病根和根盤及鱗片分出的真菌和卵菌[J].? 甘肅農業科技，2018（1）：16-20;95.

[5] 李? ?誠，李俊杰，薛春勝，等.? 百合枯萎病病原菌鑒定[J].? 植物病理學報，1996，26（2）：192.

[6] 邊小榮.? 蘭州百合枯萎病病原鑒定及病原菌生物學特性研究[D].? 蘭州：甘肅農業大學，2016.

[7] 梁巧蘭，徐秉良，劉艷梅.? 觀賞百合根腐病病原鑒定及藥劑篩選[J].? 甘肅農業大學學報，2004，39（1）：25-28.

[8] 鄭思鄉，魏志剛，毛莎莎，等.? 東方百合對莖腐病的抗性分析[J].? 植物保護學報，2014，

41（4）：429-437.

[9] 孫艷艷，蔣桂英，劉建國，等.? 加工番茄連作對農田土壤酶活性及微生物區系的影響[J].? 生態學報，2010，30（13）：3599-3607.

[10] 上官金虎，呂廣林，王宏岳.? 線辣椒連作障礙原因與對策[J].? 陜西農業科學，2007（3）：122-123.

[11] 任? ?韻，朱建方，馬善林，等.? 百合連作障礙調控技術研究進展[J].? 浙江農業科學，2015，56（10）：1615-1617.

[12] 楊美悅，趙科剛，于艷梅，等.大棚草莓連作障礙機理控制實驗及根部病原菌鑒定研究[J].? 陜西農業科學，2012（1）：65-68.

[13] 胡元森，劉亞峰，吳? ?坤，等.黃瓜連作土壤微生物區系變化研究[J].? 土壤通報，2006，

37（1）：126-129.

[14] 王? ?飛，李世貴，徐鳳花，等.? 連作障礙發生機制研究進展[J].? 中國土壤與肥料，2013（5）：6-13.

[15] 李瓊芳.? 不同連作年限麥冬根際微生物區系動態研究[J].? 土壤通報，2006，37（3）：563-565.

[16] 范君華，龔明福，劉? ?明.? 棉花連作對土壤養分、微生物及酶活性的影響[J].? 塔里木大學學報，2008，20（3）：36-40.

[17] 徐? ?鵬，程智慧，梁? ?靜，等.? 百合根系分泌物中不同組分的化感作用[J].? 西北農林科技大學學報（自然科學版），2011，39（11）：167-172.

[18] 徐? ?寧，王? ?超，魏? ?珉，等.? 大蔥根系分泌物對黃瓜種子萌芽和枯萎病病原菌的化感作用及其GC-MS分析[J].? 園藝學報，2012，

39（8）：1511-1520.

[19] 周寶利，孫傳齊，韓? ?琳，等.? 鄰苯二甲酸二丁酯對茄子根際土壤黃萎菌數量及土壤微生物組成的影響[J].? 華北農學報，2010，

25（6）：150-153.

[20] 程智慧，佟? ?飛，金? ?瑞.? 大蒜秸稈水浸液的抑菌作用和抑菌成分初步分析[J].? 西北植物學報，2008，28（2）：324-330.

[21] 唐文菊.? 根腐病病菌不同侵染程度對當歸根解剖結構及生理指標的影響[D].? 蘭州：西北師范大學，2014.

[22] 張艷芳.? 黃芪根腐病病根的形態及解剖學研究[D].? 蘭州：西北師范大學，2013.

[23] 李伯凌，霍本君，朱壽松，等.? 木薯葉片組織結構及生理生化特征與其抗細菌性枯萎病的關系[J].? 熱帶生物學報，2017（3）：292-300.

[24] 李瑞琴.? 甜瓜枯萎病病原學及防治技術研究[D].? 楊凌：西北農林科技大學，2004.

[25] 張麗麗，劉冬云，趙嬋璞.? 百合枯萎病抗性鑒定及發病因素的研究[J].? 河北農業大學學報，2012，35（6）：27-32.

[26] 陳紅梅，李金花，柴兆祥，等.? 35個馬鈴薯品種對鐮刀菌干腐病優勢病原的抗病性評價[J].? 植物保護學報，2012，39（4）：308-314.

（本文責編：鄭立龍）