在液體搖床培養(yǎng)試驗(yàn)中，禾谷鐮刀菌在卵磷脂、植酸和K2HPO4為唯一磷源的液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)7 d后，菌絲生物量的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。不同磷源物質(zhì)對(duì)禾谷鐮刀菌菌絲生物量的影響差別很大。以卵磷脂為唯一磷源，菌絲生物量顯著高于對(duì)照組K2HPO4，說(shuō)明卵磷脂更有利于禾谷鐮刀菌生長(zhǎng)，磷濃度為4.38 mmol/L時(shí)，卵磷脂菌絲生物量達(dá)到0.28 g，而同一磷濃度下K2HPO4組生物量為0.22 g，植酸組生物量為0.23 g。植酸與K2HPO4相比，對(duì)禾谷鐮刀菌菌絲體生長(zhǎng)促進(jìn)效果不顯著，說(shuō)明植酸與無(wú)機(jī)磷酸根離子對(duì)禾谷鐮刀菌生長(zhǎng)的有效性相同。同一磷源物質(zhì)，濃度不同對(duì)菌絲生物量也有很大影響。當(dāng)磷濃度為0.043 8 mmol/L時(shí)，卵磷脂菌絲生物量為0.13 g，當(dāng)磷濃度為4.38 mmol/L時(shí)，菌絲生物量可達(dá)到0.28 g，菌絲生物量增加了1.2倍。
表2不同磷源條件下禾谷鐮刀菌菌絲生物量
注：表中同列數(shù)值后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（P<0.05，n=3）。下表同
2.2卵磷脂、植酸對(duì)禾谷鐮刀菌代謝產(chǎn)物的影響
不同有機(jī)磷不僅影響禾谷鐮刀菌的生長(zhǎng)，而且還影響其代謝產(chǎn)物。生測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明：以卵磷脂、植酸為唯一磷源培養(yǎng)禾谷鐮刀菌的發(fā)酵培養(yǎng)液對(duì)種子的萌發(fā)，胚根胚芽生長(zhǎng)的抑制作用差異顯著（圖3）。不同磷源條件下禾谷鐮刀菌培養(yǎng)液對(duì)玉米種子萌發(fā)抑制率、胚根抑制率和胚芽抑制率的影響見(jiàn)表3。卵磷脂的發(fā)酵培養(yǎng)液明顯強(qiáng)于無(wú)機(jī)磷K2HPO4對(duì)種子生長(zhǎng)抑制作用，當(dāng)磷濃度為43.8 mmol/L時(shí)，卵磷脂組對(duì)種子的萌發(fā)抑制率可達(dá)到56.7%，對(duì)種子胚根的抑制率可達(dá)95.03%，對(duì)胚芽的抑制率可達(dá)到89.49%；植酸的發(fā)酵培養(yǎng)液僅次于卵磷脂但明顯強(qiáng)于K2HPO4對(duì)種子生長(zhǎng)抑制作用，同一磷濃度條件下，植酸組對(duì)種子的萌發(fā)抑制率可達(dá)到43.3%，對(duì)種子胚根的抑制率高達(dá)88.45%，對(duì)胚芽的抑制率可達(dá)85.71%。
圖3磷濃度為43.8 mmol/L培養(yǎng)液對(duì)玉米種子生長(zhǎng)抑制情況
A.無(wú)磷基礎(chǔ)培養(yǎng)基（ck）；B.卵磷脂；C.植酸；D.K2HPO4
表3不同磷源條件下禾谷鐮刀菌培養(yǎng)液對(duì)玉米種子抑制率的影響
當(dāng)培養(yǎng)基中卵磷脂、植酸和K2HPO4濃度降低時(shí)，發(fā)酵培養(yǎng)液對(duì)種子的生長(zhǎng)抑制作用明顯減弱，說(shuō)明禾谷鐮刀菌產(chǎn)毒量明顯減少。當(dāng)磷濃度為43.8 mmol/L時(shí)，卵磷脂組發(fā)酵培養(yǎng)液能抑制50%以上種子萌發(fā)，而當(dāng)卵磷脂濃度降至0.043 8 mmol/L時(shí)，發(fā)酵培養(yǎng)液對(duì)種子萌發(fā)已起不到抑制作用（表3），并且對(duì)胚根的抑制率從90%以上降至約50%。綜上，卵磷脂、植酸較無(wú)機(jī)磷K2HPO4更能促進(jìn)禾谷鐮刀菌分泌抑制玉米種子生長(zhǎng)的物質(zhì)，并且隨著磷濃度升高抑制作用明顯增強(qiáng)。
2.3禾谷鐮刀菌利用卵磷脂、植酸代謝產(chǎn)物分析
產(chǎn)生毒素是病原真菌侵染寄主植物的主要機(jī)制之一，有研究表明，禾谷鐮刀菌侵染小麥時(shí)產(chǎn)生單端孢霉烯族毒素（Trichothecene mycotoxins），其中以脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（Deoxynivallenol，DON）及其乙?；苌?-Ac DON和15-Ac DON最為常見(jiàn)，是禾谷鐮刀菌危害小麥生長(zhǎng)的一個(gè)重要致病因子，侵染階段DON的產(chǎn)量顯著高于菌絲生長(zhǎng)階段。另外也有研究表明，添加一定濃度的DON毒素有利于菌株在寄主組織內(nèi)的定殖和擴(kuò)展。在鐮刀菌侵染植物時(shí)，DON可以幫助病菌殺死寄主細(xì)胞，提高DON的產(chǎn)量，加速壞死病斑的產(chǎn)生等。這些研究都證實(shí)，DON在禾谷鐮刀菌侵染過(guò)程中發(fā)揮作用。但禾谷鐮刀菌侵染玉米是否與侵染小麥機(jī)制相同，尤其是有機(jī)磷是否會(huì)誘導(dǎo)禾谷鐮刀菌產(chǎn)生該毒素未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。
通過(guò)利用FD-600型熒光免疫定量分析儀對(duì)不同磷源培養(yǎng)禾谷鐮刀菌的發(fā)酵液中代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表4。發(fā)酵培養(yǎng)液中的抑制玉米發(fā)芽以及胚芽、胚根生長(zhǎng)的主要物質(zhì)是脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，并且發(fā)酵液中DON質(zhì)量濃度隨著磷濃度的增加而升高。當(dāng)培養(yǎng)基中磷濃度分別為0.043 8，0.438，4.38，43.8 mmol/L時(shí)，卵磷脂DON的質(zhì)量濃度分別為90.16，325.11，856.54，978.55μg/L。在磷濃度為43.8 mmol/L條件下，卵磷脂發(fā)酵培養(yǎng)液中DON質(zhì)量濃度最高，為978.55μg/L，植酸次之，為580.79μg/L，二者顯著高于K2HPO4培養(yǎng)液中DON的質(zhì)量濃度104.51μg/L。
表4不同磷源條件下發(fā)酵培養(yǎng)液中DON毒素含量
以上研究結(jié)果表明，卵磷脂、植酸不僅具有促進(jìn)禾谷鐮刀菌生長(zhǎng)的作用，還能顯著促進(jìn)禾谷鐮刀菌產(chǎn)生DON毒素。
2.4卵磷脂和植酸對(duì)禾谷鐮刀菌致病力的影響
為進(jìn)一步驗(yàn)證禾谷鐮刀菌利用有機(jī)磷產(chǎn)生DON毒素侵染玉米的致病機(jī)制，采用盆栽試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果列見(jiàn)表5。接種不同磷源條件下培養(yǎng)的禾谷鐮刀菌到玉米苗的莖部，接種5 d后，與K2HPO4相比，以卵磷脂為唯一磷源培養(yǎng)的禾谷鐮刀菌菌絲接種后，玉米苗發(fā)病情況更加嚴(yán)重，發(fā)病率最高達(dá)到98.33%，病情指數(shù)為94。其次為植酸培養(yǎng)的菌絲體，發(fā)病率最高為90.00%，病情指數(shù)為89，兩者顯著高于無(wú)機(jī)磷K2HPO4培養(yǎng)的菌絲玉米莖腐病發(fā)病率（76.66%，病情指數(shù)為72）。說(shuō)明卵磷脂、植酸具有促進(jìn)禾谷鐮刀菌菌絲產(chǎn)毒代謝和提升致病力的作用，同樣在玉米莖腐病的侵染過(guò)程中發(fā)揮作用。
表5不同磷源培養(yǎng)的禾谷鐮刀菌菌絲的致病力
3、討論
土壤有機(jī)磷是土壤磷庫(kù)的重要組成部分，不同形態(tài)有機(jī)磷對(duì)禾谷鐮刀菌的有效性與Bowman-Cole分級(jí)體系中有機(jī)磷的生物有效性一致。高活性有機(jī)磷（磷脂類(lèi)）具有顯著促進(jìn)禾谷鐮刀菌生長(zhǎng)的作用；雖然中度活性有機(jī)磷植酸與無(wú)機(jī)磷K2HPO4相比，對(duì)禾谷鐮刀菌生長(zhǎng)促進(jìn)效果不顯著，但這一結(jié)果也表明，植酸與無(wú)機(jī)磷酸根離子對(duì)禾谷鐮刀生長(zhǎng)的有效性相同。由于土壤有機(jī)磷較無(wú)機(jī)磷在土壤中具有更強(qiáng)的移動(dòng)性，因此有機(jī)磷對(duì)禾谷鐮刀菌的有效性更高，這可能是引起土壤環(huán)境中禾谷鐮刀菌種群數(shù)量變化的重要影響因子。
土壤有機(jī)磷種類(lèi)和含量不僅影響禾谷鐮刀菌的生長(zhǎng)，還能提升禾谷鐮刀菌的致病力，高活性有機(jī)磷（磷脂）和中活性有機(jī)磷（植酸）較無(wú)機(jī)磷均可顯著提高禾谷鐮刀菌致病力。與禾谷鐮刀菌侵染小麥時(shí)產(chǎn)生脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）的侵染機(jī)制相似，禾谷鐮刀菌利用有機(jī)磷產(chǎn)生DON毒素侵染玉米，導(dǎo)致玉米莖腐病發(fā)生。
由于土壤有機(jī)磷組分含量因土壤的母質(zhì)、類(lèi)型、特性、質(zhì)地、植被類(lèi)型和氣候季節(jié)等諸多因素的變化以及土地管理措施的不同而有差異，人們的研究結(jié)果并不一致：在施肥方面，王靜等認(rèn)為，增施有機(jī)肥顯著增加土壤中不同組分有機(jī)磷的含量，其中土壤活性有機(jī)磷和高穩(wěn)性有機(jī)磷增幅最大，其次為中穩(wěn)性有機(jī)磷和中度活性有機(jī)磷，但Ahmed等研究表明，使用有機(jī)肥顯著增加土壤活性有機(jī)磷、中度活性有機(jī)磷和非活性有機(jī)磷含量，其中中度活性有機(jī)磷的增幅最大，王飛等研究認(rèn)為，施磷肥總體提高了高活性有機(jī)磷與中等活性有機(jī)磷含量，降低了高穩(wěn)定性有機(jī)磷含量，增施磷肥使活性有機(jī)磷與中等活性有機(jī)磷占有機(jī)磷比重增加，高穩(wěn)定性有機(jī)磷比重降低；在土地利用與管理方面，趙小軍等認(rèn)為，各形態(tài)有機(jī)磷均以免耕秸稈覆蓋含量最高，其次為免耕不覆蓋、耕作結(jié)合秸稈還田，玉米與豆科作物輪作，除中度活性有機(jī)磷略有下降外，其他有機(jī)磷組分均有所上升，而輪作方式不同主要影響土壤中各形態(tài)無(wú)機(jī)磷及不穩(wěn)定態(tài)有機(jī)磷的變化，對(duì)土壤穩(wěn)定態(tài)有機(jī)磷無(wú)影響?？梢?jiàn)，生產(chǎn)過(guò)程中，由于土壤中有機(jī)磷變化而導(dǎo)致禾谷鐮刀菌種群數(shù)量和侵染能力發(fā)生變化，進(jìn)而引起玉米莖腐病的發(fā)生和危害程度存在不確定性。因此，選育和推廣玉米莖腐病高抗品種，仍然是東北玉米主產(chǎn)區(qū)玉米莖腐病防治的主要措施。
土壤有機(jī)磷源卵磷脂和植酸對(duì)禾谷鐮刀菌菌絲生長(zhǎng)和致病力的影響（一）
土壤有機(jī)磷源卵磷脂和植酸對(duì)禾谷鐮刀菌菌絲生長(zhǎng)和致病力的影響（二）
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