大豆胞囊线虫病研究进展*（续三）

许艳丽，王丽芳，战丽莉，李文滨

（1.中国科学院东北地理与农业生态研究所，哈尔滨150081；2.大豆生物学教育部重点实验室，哈尔滨150030；3.中国科学院研究生院，北京100049）

（上接续二）

也有研究认为大豆胞囊线虫侵入大豆8h后，抗病品种Centennial根内有大豆素I在线虫头部周围积累，而感病品种Ransom则没有大豆素积累，认为大豆素可能是大豆抗大豆胞囊线虫的一种机制（吴海燕等，2001）。乔燕祥等（1999）认为防御酶活性与病原物侵染植物有关。乔燕祥等研究了大豆抗源抗大豆胞囊线虫过程中过氧化物酶（POD）活性和酶谱变化认为，在大豆胞囊线虫侵染高峰期（30～35d）高抗抗源体内POD酶活性最强，酶谱着色较深，而感病品种在侵染高峰期POD酶活性降至最低值，并且有一些酶带受损甚至消失。颜清上（1995）研究结果表明，接种大豆胞囊线虫10d感病品种鲁豆1号POD酶活性增加幅度高于抗病品种；接种5～15d抗病品种苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性，均高于感病品种；接种大豆胞囊线虫5d和15d时抗病品种较感病品种根部超氧化物歧化酶（SOD）活性降低程度大于感病品种。但也有不同的结果，Pavlova用盆栽试验接种大豆胞囊线虫卵和幼虫14～15d后，发现抗大豆胞囊线虫的品种根部过氧化物酶（POD）活性增加2.1倍，超氧化物歧化酶（SOD）活性增加1.2倍，而感病品种分别增加5倍和3倍，表明呼吸酶的差异可作为抗线虫品种选择的1个因子（颜清上，1996）。

8.3 大豆抗大豆胞囊线虫的侵入、发育和繁殖

Ross等（1958）研究发现抗病品种Peking坏死细胞附近的雌线虫只发育到3龄幼虫。刘晔等（1988）研究结果表明，抗病品种Peking感染大豆胞囊线虫1号小种13d时，线虫处于蠕虫状态，而感病品种PI88788雌虫虫体已开始膨大呈长卵形。第19d时PI88788雌虫已成熟，虫体膨大呈梨形，末端已突破根表皮露出根外，而抗病品种Peking上虽然有的雌虫已膨大呈长卵形，但仍在根组织内发育。颜清上等（1996）研究了我国筛选的两个小黑豆抗源灰皮支黑豆及元钵黑豆和感病品种鲁豆1号对大豆胞囊线虫4号小种侵染和发育的反应，结果表明，接种大豆胞囊线虫后水培15～17d抗病品种根内J2和J3极显著高于感病对照鲁豆1号，而J4雌成虫和成虫数则是感病品种高于抗病品种。张东升（1995）研究结果显示，大豆胞囊线虫7号小种在不同抗性品种内发育程度明显不同。接种SCN13d时，高抗品种Pickett和Peking3龄以上幼虫占侵入总虫数比例明显小于该小种感病品种PI88788、PI90763和Lee。因此，认为高抗大豆品种并不能阻止大豆胞囊线虫的侵入，但可以抑制线虫在其中的发育，使大多数线虫不能发育到3龄以上虫态，形成的胞囊大幅度减少，从而降低土壤中此线虫的群体密度的增加速度。吴

海燕对不同抗性大豆品种田间种植后根内幼虫和根际土壤中幼虫调查结果表明，不同抗性的品种根内和根际土中二龄幼虫出现高峰有差别，推断抗病品种辽K89102为抗侵入型，抗性品种PI90763为抗发育型[16]。也有研究者认为不同大豆品种抗胞囊线虫不同的发育时期，如抗病品种PI209332主要是影响3～4龄期幼虫、Pickett主要是影响2～3龄期幼虫、而PI89772则影响线虫整个发育期，雄虫发育显著地受PI89772影响，而Pickett和PI209332却不影响雄虫发育[17]。

8.4 大豆对大豆胞囊线虫侵入的细胞病理学反应

大豆胞囊线虫侵入大豆根系组织并在组织内发育，形成合胞体，幼虫吸收大豆营养物质，影响营养向大豆各部分运输。但不同大豆品种形成合胞体与否及形成时期存在着差异。早在1958年Ross以抗病品种Peking为材料研究大豆胞囊线虫侵入后大豆根系变化情况认为，大豆胞囊线虫的二龄幼虫侵入根系后不形成合胞体，围绕幼虫寄主细胞坏死，线虫不能继续发育或死亡。后来Endo在1965年和

1970年发现，Peking在人工接种2～3d时，也能形成合胞体，但5d后合胞体退化，并逐渐坏死，表现了过敏性坏死反应。刘晔等研究表明，大豆胞囊线虫1号小种侵染Peking和磨石黑豆后，幼虫头部周围的寄主细胞发生过敏性坏死。洪权春研究抗源品种

Peking、PI88788、PI90763、小粒黑豆、连毛会黑豆对大豆胞囊线虫3号小种抗性机制认为，线虫在不同抗源体内侵染速率是不同的，可分为两类，一类是小粒黑豆和连毛会黑豆，表现为线虫、幼虫侵入数量减少，并在根内数量逐渐减少，最后在根上形成雌虫也较少；另一类是Peking、PI88788、PI90763，线虫侵入这一类品种数量较多，甚至与感病品种相当，但接种线虫13d后，根内线虫数量逐渐减少，最终在根上形成雌虫较少。这两类的抗病性在幼虫侵入后都能产生合胞体，在接种后10、13d后合胞体瓦解，使最终在根上发育的成虫很少，因而表现抗病。因此认为第一类是抗发育，后一类是抗繁殖(刘维志，2000)。有研究认为大豆胞囊线虫在侵入寄主后形成合胞体具有很高的代谢活性，这种活性对线虫的发育尤为重要，Ross报道,受大豆胞囊线虫侵染的根系核细胞受损伤，在感病品种中形成合胞体，进一步破坏维管组织，但在Peking这类抗病品种中环绕线虫头部的细胞坏死并分解死亡。因此推测抗病品种由此不能为侵入的线虫提供养分而影响其发育，认为这是大豆对大豆胞囊线虫的抗病机制。颜清上研究中国小黑豆抗源对大豆胞囊线虫4号生理小种抗性机制发现，抗病品种元钵黑豆、灰皮支黑豆接种大豆胞囊线虫15d的根内线虫头部有明显的坏死，而感病品种鲁豆1号则根内线虫头部坏死较少。接种4d对大豆根部半薄切片观察到，感病品种中柱内有较大的合胞体形成，抗病品种在鞘细胞处形成的合胞体较小，而且染色较深，呈细胞坏死反应特征（颜清上等，1997）。Acedo等（1984）选择了3个大豆胞囊线虫群体，分别接种3组抗感品种组合研究抗感品种对大豆胞囊线虫侵入后的反应，发现大豆胞囊线虫对抗感品种的幼虫侵入率几乎无差别，24h内幼虫侵入率均在5%～10%，感病品种组织内侵入的幼虫大约有14%最终发育为成熟的雌虫，而抗病品种只有1%侵入的幼虫最终发育为成熟的雌虫；并且感病品种有合胞体出现，抗感品种均有迅速的坏死反应出现，但抗病品种出现的频率较高，在某些感病品种上出现了坏死反应延迟和合胞体较少的现象。Kim等比较了抗病品种Lee和感病品种Forrest和Bedford接种大豆胞囊线虫3号小种后细胞结构反应，发现在侵染初期抗病品种和感病品种都产生合胞体，但在感病品种中合胞体不断地发育，直到线虫成熟，并且在侵染初期细胞核增大、内质网增多，到后期形成细胞壁的内生长，而在抗病品种中则表现为在合胞体周围形成坏死层，导致合胞体最终坏死，抑制大豆胞囊线虫发育[18]。

9 作物根系分泌物及其与作物连作障碍和线虫卵孵化关系

9.1 根系分泌物的定义和组成

根系分泌物是指在植物生长过程中通过根不同部位向土壤、营养液等基质中溢泌或分泌的一组种类繁多的物质。狭义的根系分泌物指通过溢泌作用进入土壤中的可溶性物质。广义的根系分泌物可包括以下4种类型：（1）渗出物，为根细胞中被动扩散出来的低分子量化合物；（2）分泌物，由代谢过程细胞主动释放的物质；（3）粘胶质和脱落物，根冠细胞、未形成次生壁的表皮细胞和根毛上的粘胶状物质及脱落的细胞碎片；（4）分解物，根残体的分解产物（王光华等，1995）。

张福锁研究了不同植物根系分泌物120多个报告汇总表明，健康完整的根，其分泌物中主要含有以下物质:糖类（10多种）、氨基酸（120多种）、有机酸（10多种）、维生素（10多种）、核苷酸（4种）、真菌刺激剂或引诱剂（3种）、线虫孵化剂（4种）、线虫引诱剂（2种）及其他混合物（10多种）（张福锁等，1992）。在作物分泌的有机物中，糖类、氨基酸和有机酸等可溶性物质可供植物吸收利用，并可将土壤中难溶态物质活化为有效态，而肽、维生素、核苷、脂肪酸和酶类等天然化合物可为根际微生物提供能源，作物根系也能分泌对植物有抑制作用的物质[19]。

由于作物不同、作物品种不同或环境条件变化后会影响到根系分泌物的组成成分。豆科作物分泌物主要是黄酮类、异黄酮类物质Coumest rol和酚类物质，其中两种异黄酮类物质，可诱导大豆根瘤菌增值及在根上定殖 (L.A.Darcy,et al.,1987；N.P.Kent,et al.,1988；C.A.Maxwell,et al.,1989；C.A.Marwell,et al.,1990；U.A.Hartwig,et al.,1990；T.L.Graham，et al.,1991)。环境胁迫也可导致某种作物对某种物质的分泌，缺铁导致小麦的植物高铁载体分泌率增加；小麦根部缺锌可降低缺锌小麦高铁载体的分泌率[20]。Graham等研究大豆种子和幼苗根系分泌物中黄酮类和异黄酮类物质分布时发现,黄豆苷原与染料木黄酮是大豆根系的主要代谢产物[21]。

9.2 根系分泌物与植物生化他感作用

植物他感（Allelopathy）作用也有人称生化他感、植物化感作用，是指植物生长过程中，植物、根际微生物或其残体分解产生的化学物质，对该种植植物或周围植物及微生物产生的直接或间接的作用，其作用既有有害的也有有益的。而植物根系分泌物则是植物产生他感物质的重要来源。因此，也可以认为根系分泌物对植物、土壤微生物、土壤中其他生物等的作用也是植物生化他感作用。随着科学技术飞速发展和研究手段的改进，各学科之间不断地相互渗透，许多新的边缘学科在不断产生。近年来，植物病害、植物营养、作物耕作和栽培及植物生物化学研究者们纷纷从不同角度进行植物生化他感作用及根系分泌物研究（李振高等，1994；许艳丽等，1995；阎飞，1998）。

王光华等（1995）研究了大豆残茬根水浸提液、大豆苗期根浸提液对大豆、小麦、莴苣种子萌发过程中生化他感现象。研究结果表明，大豆残茬根水浸提液对大豆不具有生化他感作用；苗期根浸提液经分离后取得的三种组分中，以酸性部分对大豆种子萌发生化他感作用最强，大豆苗期根浸提液对大豆、小麦和莴苣种子都表现出不同程度的生化他感作用。有人研究认为热带牧草牛鞭草（Henarthria altissima）分泌的苯甲酸、肉硅酸和酚类化合物可抑制某些植物种子萌发（高子勤等，1998）。王光华等（1995）进行大豆根残体腐解液对大豆胚根伸长的抑制作用及根残体对大豆生长的影响，试验表明，腐解液在每升水中含有50g残体浓度时，对大豆胚根伸长抑制率达到17.6%，当每千克干土中有20g残茬量时，对大豆生长具有一定的抑制作用，此试验表明，大豆残茬在一定浓度下具有自毒作用。王树起用腐解一个月大豆根茬所得的根茬腐解液处理大豆种子表明，根茬腐解液可显著地抑制大豆种子萌发，抑制率41.79%，使大豆胚根长度降低。用大豆腐解根茬盆栽大豆试验结果表明，大豆腐解根茬降低了大豆根系活力，使大豆抗逆性降低并使大豆植株生物膜结构受到破坏，叶片相对电导率增加。腐解根茬综合效应表现为使大豆产量和百粒重降低（王树起等，2001）。孙文浩等（1993，1998）通过野外试验和实验室无菌苗试验证明了凤眼莲根系分泌物可抑制藻类生长。Darcy等（1987）研究认为大豆根系分泌物中含有的两种异黄酮类物质Coumest rol和黄豆苷原,Coumest rol可使根瘤菌R.japonicum生长量提高30%,根瘤菌R.leguminosarum菌株生长量提高15%,而黄豆苷原可使根瘤菌R.japonicum生长量提高20%。但也有研究认为黄酮类物质是一类有毒的物质,而且分解产物也具有毒性,Rice等从顶极植物群中提出大量的类黄酮,发现其不仅抑制细菌生长，而且抑制种子萌发。

（未完待续）