香蕉枯萎病是由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense)引发的真菌性土传病害,严重威胁世界的香蕉产业发展,是香蕉的一种毁灭性病害。该病属于土传维管柬病害,病菌蔓延快,很难根治,一旦发病将全株死亡。目前,香蕉枯萎病致病机制的相关研究进展比较缓慢,其中争议较大的是导管堵塞和毒素作用。导管堵塞学说认为病原茵侵染后进入寄主植物维管束,并产生大量的茵丝,同时由于植物的抗病反应会形成胼胝质、胶质和侵填体等,这些物质的形成会妨碍水分的运输,导致植株地上部失水萎蔫。毒素学说认为病原茵的次生代谢产物毒素能够干扰植株的代谢活动、破坏细胞膜,使水分直接从受伤害的细胞中扩散出去,从而破坏植株水分平衡,导致植株枯萎死亡。枯萎病致病机制中,毒素在引发病害中所起的作用逐渐被揭示,但国际上对香蕉枯萎病痛茵毒素的研究相对较少。因此本研究通过探讨与香蕉枯萎病发生相关的生理生化过程,研究香蕉枯萎病病茸的致病机理,以期为制定切实可行的防控病害措施提供理论依据。本研究采用营养液培养方式,研究了病原菌侵染对香蕉植株水分关系、光合特性、毒素产生及作用方式等的影响,探讨了与香蕉枯萎病发病相关的生理生化机制。在发病机制的理论基础上,比较研究了不同氮素形态营养(铵态氮和硝态氮)及铁和硼营养对香蕉枯萎病发生的作用,分析了其相关的抗病机制。主要结果如下：1.病原菌侵染后香蕉植株叶片平均温度(Avg)、气孔导度(gs)、叶片水势及叶片含水量均显著降低；而E/gs显著上升,说明病原茵侵染使叶片非气孔水分散失增加。植株红墨水吸收结果表明,被侵染植株叶片中红墨水吸收量显著高于对照植株。此外,通过测定被侵染植株叶片相对电导率及分析叶片温度频率分布和最大温差(MTD),结果表明被侵染植株叶片细胞膜遭到严重破坏。说明发病植株水分吸收及运输仍能满足叶片需求：病原茵侵染导致叶片细胞膜受伤害,从而使水分直接以非气孔形式散失,叶片水分平衡遭到破坏,最终导致植株萎蔫死亡。2.发病植株叶片中未检测到病原菌的分布,但在病原菌培养基和发病植株中都能检测到病原菌毒素枯萎酸(FA)。并且,随着植株病情加剧,FA在其体内含量越高。FA处理植株后,促使叶片气孔关闭和叶片温度升高。此外,与对照相比,FA处理后使植株水分散失量显著降低,但叶片相对电导率、红墨水吸收和E/gs显著上升,说明FA能破坏叶片细胞膜。同时,提取病原菌培养基中粗毒素处理植株,发现其对植株的破坏作用与FA相同。由此可见,FA与病原菌致病机制有关,能破坏植株叶片水分平衡。3.病原菌侵染后香蕉植株下位叶相对电导率和丙二醛(MDA)含量显著增加,叶绿体最大光化学效率(Fv/Fm)显著降低。此外,通过电镜观察被侵染植株下位叶细胞膜和叶绿体,发现被侵染植株叶片细胞膜和叶绿体遭到严重破坏。同时,被侵染植株上位叶细胞膜和叶绿体仍保持较完好的结构。分离不同叶位FA含量,发现FA仅在被侵染植株下位叶检测到。使用注射器在上位叶叶脉中注射孢子悬浮液和FA,其对下位叶的破坏作用均比上位叶严重。通过提取不同叶位的水溶性和甲醇可溶性物质添加到培养基中离体培养病原菌,发现下位叶的水溶性物质能显著提高病原菌FA的产量。上述结果表明,在病原茵侵染过程中,FA首先累积在下部叶片中,并与香蕉枯萎病特定的叶片发病过程相关。4.在侵染前期,病原菌侵染导致叶片气孔关闭,光合速率降低。在侵染后期,叶片羧化速率(CE)和叶绿体最大光化学效率(Fv/Fm)显著降低。此时,叶片光呼吸速率开始升高。通过测定光呼吸代谢中间产物苹果酸(malate)和过氧化氢(H202)发现,其含量上升与光呼吸速率增加同步。此外,酚类物质和木质素含量也在此时显著提高,说明光呼吸速率与植物抗病反应有关。经过弱光处理降低植株光呼吸速率后,接种病原菌的植株与对照植株相比发病较早。由此可见,病原菌侵染使植株光呼吸速率升高,从而使其在植物抗病反应中发挥作用。5.病原菌侵染后,叶片氨基酸总量显著升高,根系氨基酸总量显著降低。进一步具体分析氨基酸种类与含量变化,发现叶片中丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、异亮氨酸和亮氨酸增幅较大：而根系中丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸和异亮氨酸降幅较大。经HPLC检测,香蕉植株叶片和根系中能检测到5种有机羧酸,分别是草酸、柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和延胡索酸。病原菌侵染后,叶片有机羧酸含量增加,而根系其含量降低。同时,分析叶片与根系酚酸种类和含量的变化,发现叶片中能检测到阿魏酸、肉桂酸和水杨酸,根系中能检测到对羟基苯甲酸和丁香酸。上述结果表明,病原菌侵染使植株体内氨基酸、有机酸和酚酸种类和含量发生变化,但其相互关系有待进一步研究。6.与铵态氮相比,硝态氮营养显著降低香蕉植株枯萎病的发病率。病原菌侵染后,铵态氮处理植株生物量、叶绿素含量和光合速率显著降低,而硝态氮处理植株禾受到显著影响。硝态氮处理植株病原菌侵染后,其体内各组织病原菌数量显著低于铵态氮处理植株。通过测定植株可溶性糖含量表明,病原菌侵染后的植株叶片可溶性糖含量在不同氮素处理中均没有显著变化,但在根系中,硝态氮处理的侵染植株可溶性糖含量显著降低。与此同时,病原茵侵染后,木质素含量在NH4+-N处理植株中变化不显著,但其含量在硝态氮处理侵染后显著上升。由此可见,硝态氮处理对香蕉植株的生长更有益,能够更好的防治枯萎病的发生。因此,在香蕉的栽培中,应适当增加硝态氮肥的施入而减少铵态氮肥的施用以抑制枯萎病的发生。7.病原茵侵染后,高浓度铁和硼组合能促进植株生物量的提高、显著降低香蕉枯萎病病情指数和体内病原茵数量。在不同浓度铁和硼处理侵染植株中均能检测到FA,且叶片中FA含量显著高于根系和假茎,但高浓度铁和硼处理植株体内FA含量显著低于其他处理植株。高浓度铁和硼能显著降低病原菌孢子萌发率和菌丝生长,并且相比低浓度铁和硼,能显著降低病原菌在培养基中的FA产量。通过分析植株体内甘露醇含量,发现高浓度铁和硼能显著提高其含量,且培养基中高比例的甘露醇能降低病原茵FA产量。上述结果表明,高浓度铁和硼能抑制香蕉枯萎病的发生,在香蕉的栽培中,适当增加铁肥和硼肥的投入,对于控制香蕉枯萎病的发生具有较好的效果。