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香蕉枯萎病是一种毁灭性的病害,病原菌是尖孢镰刀菌古巴专化型,严重威胁着我国乃至世界香蕉产业的稳定发展。据报道,世界上大部分香蕉生产国有该病的发生。尽管人们采用了一系列防控措施,如种植组培苗、化学杀菌剂消毒土壤或注射假茎、生物防治、抑菌土等,但是仍然不能够遏制该病害的迅速蔓延。在众多的防控措施中,培育抗病品种被认为是一种有效而且可持续的管理措施,但是由于香蕉杂交育种时间较长,并且杂交品种的果实品质等还不被消费者接受,使得香蕉育种进展缓慢;基于此,我国台湾香蕉研究所筛选得到一些抗病突变体,但是由于生育周期较长、抗性水平较低、产量较低等原因不被市场接受。幸运的是,我国广州市万顷沙镇的农民发现韭菜与香蕉轮作可以极大程度地抑制枯萎病的发生。与化学杀菌剂不同,韭菜是一种蔬菜,对环境友好,其杀菌或抑菌成分有望被开发成一种植物源农药。为了实现这一目的,我们对韭菜的有效抑菌成分进行了提取,并研究了它们对病原菌分生孢子萌发和菌丝生长的影响。主要研究结果如下:
1.韭菜不同组织提取液对病原菌孢子和菌丝生长的影响:分别用水、乙醇、乙酸乙酯浸提韭菜的根、茎、叶等组织,以及水培韭菜,收集根系分泌物,分别试验它们对绿色荧光蛋白(GFP)标记的Foc4病原菌菌丝生长、孢子萌发及形态的影响。结果表明:(1)不同提取液和根系分泌物能够强烈地抑制病原菌菌丝的生长,前者半致死剂量EC50值分布在0.2891~0.1482 g/mL之间,后者EC50值2.015;(2)所有处理都能延缓和抑制孢子的萌发;(3)所有处理都能抑制病原菌分生孢子芽管伸长,其中以乙醇和乙酸乙酯提取液作用表现更为明显;(4)各处理均能使分生孢子出现畸形,萌发出的芽管及长成的菌丝也膨大和扭曲等现象,其中以各组织的水提取液更为显著。
2.韭菜蛋白的抑菌作用:利用硫酸铵沉淀法,将0℃时的不同饱和梯度的的韭菜蛋白析出,纯化,确定蛋白质浓度后,测定对绿色荧光蛋白(GFP)标记的Foc4病原菌孢子生活力的影响。试验结果表明:韭菜蛋白浓度为0.4mg/mL时,对Foc4分生孢子的生活力没有影响。
3.活性成分的初步纯化:韭菜用水浸提后,用乙酸乙酯进行萃取,酯相进行大孔树脂柱层析。大孔树脂最佳条件为:按径高比为1:10装柱,常温下以流速1BV/h,洗脱体积2BV,用不同浓度乙醇溶液进行洗脱。选取其中的10%乙醇洗脱相、20%乙醇洗脱相、80%乙醇洗脱相进行硅胶柱层析。硅胶层析最佳条件为:柱体积300mL,流速1BV/h,洗脱体积2BV,用乙醇与乙酸乙酯不同配比的溶液进行洗脱。随后选出6个洗脱相进行后续试验,从这六个相中选取含5%乙醇的乙酸乙酯洗脱相以及含80%乙醇的乙酸乙酯的洗脱相进行薄层层析,全光谱扫描,高效液相色谱(HPLC)检测。结果表明:在甲醇:氯仿=1:9,再加入1%冰醋酸作为展层剂,用以确定洗脱样品的极性范围;通过全光谱扫描选取380nm,40%甲醇作为流动相时有单峰出现,生物测定结果表明有微弱的菌效果。
4.硅胶柱层析韭菜提取物的杀菌效果:韭菜用水浸提后,用乙酸乙酯进行萃取,萃取后的酯相进行硅胶柱层析。最佳条件为:柱体积300mL,流速1BV/h,洗脱体积2BV,用乙醇与乙酸乙酯不同配比的溶液进行洗脱。经过抑菌检测,洗脱相抑菌效果甚微。韭菜用水、乙酸乙酯分别浸提后进行硅胶柱层析,条件同上,洗脱相抑菌效果也甚微。
5.韭菜挥发油的杀菌效果:利用水蒸气蒸馏法提取了韭菜的挥发性成分,生物测定效果显示挥发油有非常强的杀菌效果;利用GC-MS测定了挥发油的成分,结果显示含有较多含硫的化合物。