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叶菌唑对轮枝镰刀菌的活性及作用机制

2023-04-18徐剑宏仇剑波杜予州史建荣LEEYinwon

农药学学报 2023年2期
关键词:镰刀菌丝毒素

赫 丹, 徐剑宏, 仇剑波, 刘 馨, 高 弢,杜予州, 史建荣*,, LEE Yinwon

(1.扬州大学 园艺与植物保护学院,江苏 扬州 225009;2.江苏省农业科学院 农产品质量安全与营养研究所,南京210014;3.江苏省食品质量安全重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,南京 210014;4.农业农村部农产品质量安全控制技术与标准重点实验室,南京 210014;5.Department of Agricultural Biotechnology,Seoul National University, Seoul 08826, South Korea)

玉米穗腐病 (maize ear rot) 是玉米生长后期的重要病害,在世界范围内广泛发生,严重时发病率高达72.48%[1]。自1946 年美国首次报道玉米灰色穗腐病以来,玉米穗腐病已在许多国家陆续被发现[2]。1987 年,我国首次报道了玉米穗腐病的主要致病菌为串珠镰刀菌Fusarium moniliforme,并于2003 年更名为轮枝镰刀菌F.verticillioides[3]。迄今已鉴定出玉米穗腐病病原菌40 余种,轮枝镰刀菌是我国目前报道较多的1种[4]。玉米感染穗腐病后会出现果穗腐烂,导致产量降低,同时影响玉米的品质[5]。此外,轮枝镰刀菌侵染玉米后还会产生一类由不同多氢醇和丙三羧酸组成、结构类似的水溶性双酯化合物,统称B 族伏马毒素 (type B fumonisins,FBs),这些真菌毒素具有神经毒性、细胞毒性、免疫毒性和肝毒性,严重威胁人类和其他动物的生命健康[3]。其中,伏马毒素B1(FB1)更是普遍存在于人类日常饮食之中,并已被国际癌症研究中心 (International Agency for Research on Cancer,IARC) 评定为2B 类致癌物[6]。

尽管玉米穗腐病发生严重,并由此造成了重大经济损失和安全威胁,但其防治策略仍非常有限。目前生产中对该病害的防治主要以种植抗病品种和施用化学药剂为主[7-8]。喷施化学杀菌剂可显著降低玉米穗腐病的发病率,但目前国内暂未见登记用于玉米穗腐病防治的专用杀菌剂。因此,迫切需要引进和开发有效的化学药剂用于防治轮枝镰刀菌感染,以有效和可持续地控制玉米穗腐病的发生。

叶菌唑 (metconazole) 是1986 年由Kureha 公司研发的一种靶向真菌麦角甾醇生物合成的广谱、内吸性杀菌剂[9],具有用量低、活性高且对非靶标生物低毒等优点,契合绿色防控要求,已被广泛用作禾谷类作物上病害的防治,对禾谷镰刀菌、玉米大斑病菌和小麦纹枯病菌等多种病原菌表现出良好的防效[10-12]。自2019 年以来,叶菌唑在我国已被登记用于小麦赤霉病、白粉病及锈病等的防治[13-15]。然而,目前尚未见有关叶菌唑对轮枝镰刀菌的作用以及其在防治玉米穗腐病方面应用的研究报道。

因此,本研究评估了从国内3 个主要的玉米穗腐病发生省份 (山东、河南和江苏) 采集的染病玉米样品中分离的轮枝镰刀菌种群对叶唑菌的敏感性,通过对菌丝麦角甾醇、甘油、丙二醛 (MDA)含量和电导率等生理生化指标的测定以及高效液相色谱-串联质谱 (HPLC-MS/MS) 分析,研究了叶菌唑对轮枝镰刀菌的作用机制,明确了其对轮枝镰刀菌所产真菌毒素的抑制作用,并通过田间试验测定了叶菌唑对玉米穗腐病的防治效果,旨在为该药剂在玉米穗腐病防治方面的推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 菌株 35 株供试菌株由江苏省农业科学院农产品质量安全与营养研究所从国内玉米主产区山东、河南和江苏3 省采集,经分离、鉴定[16],确定为轮枝镰刀菌Fusarium verticillioides,所有菌株以“采集地首字母 + 年份 + 序号”的方式命名,以分生孢子悬浮液的形式于 - 80 ℃保存于30%甘油溶液中,待后续试验使用。

1.1.2 药剂 97%叶菌唑 (metconazole) 原药由武汉鑫如化工有限公司提供,用丙酮溶解并配制成25 mg/mL 的储备液,于4 ℃保存,用于病原菌对杀菌剂的敏感性测定试验;田间试验对照药剂40%丙硫菌唑 • 戊唑醇悬浮剂 (prothioconazole +tebuconazole 40% SC) 由江苏省溧阳中南化工有限公司提供。

1.1.3 玉米品种 迪卡1210,由安徽农业大学植物保护学院提供。

1.1.4 供试培养基 单端孢霉烯生物合成诱导培养基 (TBI):蔗糖30 g,KCl 0.5 g,KH2PO41 g,FeSO40.01 g,MgSO4• 7H2O 0.5 g,腐胺0.8 g,微量元素混合液 (trace elements) 0.2 mL,用蒸馏水定容至1000 mL,调节pH 值至6.5,115 ℃高温高压灭菌30 min。其中微量元素混合液配方为:ZnSO4• 7H2O 50 g,柠檬酸50 g,硼酸0.5 g,CuSO4• 5H2O 2.5 g,MnSO4• H2O 0.5 g,Na2MnO4•2H2O 0.5 g,Na4EDTA 50 g。

1.1.5 试剂盒及主要仪器 Trizol RNA 提取试剂盒 (货号:15596018),Ambion-赛默飞世尔科技(中国);RNA 反转录试剂盒 (货号:DRR036A),TaKaRa 公司;甘油测定试剂盒 (货号:E1012),北京普利莱基因技术有限公司;MDA 检测试剂盒(货号:G0109W),苏州格锐思生物科技有限公司。EVO-LS10 扫描电子显微镜,德国ZEISS 公司。

1.2 试验方法

1.2.1 轮枝镰刀菌对叶菌唑的敏感性测定 采用菌丝生长速率法[17]。向灭菌后的马铃薯葡萄糖琼脂培养基 (PDA) 中加入叶菌唑储备液,使其终浓度 (质量浓度,以下同) 分别为0、0.01、0.05、0.1、0.5 和1 μg/mL,以加入等体积的丙酮溶剂作为空白对照 (以下同)。将35 株轮枝镰刀菌菌株在PDA 平板上于25 ℃活化培养3 d 后,从菌落边缘打取直径5 mm 的菌丝块,分别接种于含不同浓度叶菌唑的PDA 平板中央,每浓度设3 个重复,于25 ℃培养3 d 后,采用十字交叉法测量各处理的菌落直径,计算菌丝生长抑制率。通过SPSS 程序将生长抑制率对药剂浓度的对数值进行回归分析,计算EC50值。

1.2.2 叶菌唑对轮枝镰刀菌菌丝形态的影响测定

根据35 株轮枝镰刀菌对叶菌唑的敏感性测定结果,选取敏感性与平均EC50值接近的菌株JS21-32 作为本研究的代表菌株。将JS21-32 菌株分生孢子悬浮液 (浓度为每毫升含105个孢子,以下同)接种到100 mL 土豆葡萄糖肉汤培养基 (PDB) 中,于25 ℃、180 r/min 下振荡培养24 h。用双层纱布过滤,收集菌丝,用无菌水清洗后,分别用0.012和0.06 μg/mL 的叶菌唑处理12 h。收集菌丝,在2.5%戊二醛中固定过夜,根据Gao 等[18]的方法对样品进行处理后,于1500 倍扫描电子显微镜下观察和拍照。

1.2.3 叶菌唑对分生孢子形成、萌发和芽管伸长的抑制作用测定 分别将35 株轮枝镰刀菌的分生孢子悬浮液接种到2 mL 2%的蔗糖溶液中,加入叶菌唑使其终浓度分别为0、0.012 和0.06 μg/mL,每浓度设3 个重复,于25 ℃、80 r/min 下振荡培养6 h,在显微镜下观察其对菌株分生孢子形成、萌发和芽管伸长的抑制作用,按公式 (1) 计算抑制率 (Ri,%)。

式 (1) 中:C为对照组孢子形成数、孢子萌发数或芽管长度;T为药剂处理组孢子形成数、孢子萌发数或芽管长度。

1.2.4 叶菌唑对轮枝镰刀菌产毒素能力的影响测定 将JS21-32 菌株分生孢子悬浮液接种到30 mL TBI 培养液中,加入叶菌唑储备液,使其终浓度分别为0、0.012 和0.06 μg/mL,每浓度设3 个重复,置于28 ℃黑暗环境下培养7 d,用于产生伏马毒素。分别收集滤液和菌丝,经液氮速冻后进行冷冻干燥。滤液用50%乙腈 (含0.01%的甲酸)复溶后,采用HPLC-MS/MS 测定样品中伏马毒素B1、B2和B3的含量[19]。菌丝冻干后称重,用RNA 提取试剂盒提取菌丝RNA,反转录cDNA,以cDNA 为模板,选取5 对特异性引物,以微管蛋白抗体基因 (β-tubulin) 为内参基因 (表1),通过荧光定量PCR 技术测定伏马毒素合成相关基因的表达,采用2-△△Ct法计算目的基因的相对表达量[20]。

表1 轮枝镰刀菌FUM、CYP51 基因扩增及荧光定量分析引物Table 1 Primers used for amplifying FUM and CYP51 genes of F.verticillioides and qRT-PCR

1.2.5 叶菌唑对菌丝麦角甾醇含量的影响测定 将JS21-32 菌株分生孢子悬浮液接种至PDB 培养液中,于25 ℃、180 r/min 下振荡培养24 h 后,经双层纱布过滤,收集菌丝,用无菌水冲洗。将菌丝放入50 mL PDB 培养液中,加入叶菌唑储备液使其终浓度分别为0、0.012 和0.06 μg/mL,每浓度设3 个重复,于25 ℃、180 r/min 下继续振荡培养24 h 后取出,菌丝经过滤后冻干。取0.1 g菌丝,加入2 mL 无水乙醇,浸提过夜后,超声提取40 min,静置分层,取1 mL 上清液过0.22 μm滤膜,采用HPLC-MS/MS 测定麦角甾醇的含量[21]。

1.2.6 叶菌唑对菌丝甘油和丙二醛含量的影响测定 同1.2.5 节方法处理JS21-32 菌株菌丝,分别采用甘油含量试剂盒和MDA 含量试剂盒进行测定。使用紫外分光光度计在570 nm 下测量吸光度值,根据标准曲线,计算菌丝中甘油含量;分别在532 nm 和600 nm 下测量吸光度值,通过公式(2) 计算MDA 含量 (CMDA,nmol/g)。

式 (2) 中:A532为532 nm 处的吸光度值;A600为600 nm 处的吸光度值;m为样本菌丝的质量,g。

1.2.7 叶菌唑对菌丝相对电导率的影响测定 同

1.2.5 节方法处理JS21-32 菌株菌丝,将处理后的菌丝悬浮于20 mL 双蒸水中,分别于0、30、60、90、120、150 和180 min 时测量电导率;180 min 后,将菌丝煮沸5 min,测定最终电导率。按公式 (3)计算菌丝的相对电导率 (RC,%)。

式 (3) 中:R1为不同时间电导率;R2为最终电导率。

1.2.8 叶菌唑对轮枝镰刀菌CYP51基因表达的影响测定 同1.2.5 节方法培养、收集JS21-32 菌株菌丝。将菌丝放入50 mL PDB 培养液中,加入叶菌唑储备液使其终浓度分别为0、0.0012、0.006 和0.012 μg/mL,每浓度设3 个重复;于25 ℃、180 r/min 下振荡培养3 h,菌丝过滤后冻干。用RNA 提取试剂盒提取菌丝RNA,反转录cDNA,以所得cDNA 为模板,选取3 对特异性引物,以actin为内参基因 (表1),通过荧光定量PCR 测定CYP51基因的表达,采用2-△△Ct法计算目的基因的相对表达量[20]。

1.2.9 叶菌唑对田间玉米穗腐病的防治效果测定

田间试验玉米品种为迪卡1210,种植密度约5.4 株/m2。试验共设5 个处理 (均为有效成分用量):20%叶菌唑SC 90、135 和180 g/hm2,40%丙硫菌唑 • 戊唑醇SC 300 g/hm2以及清水空白对照。每处理3 次重复,小区面积16 m2,随机区组排列。于玉米抽雄期穗部喷雾施药1 次。待玉米成熟后,每小区按照对角线五点法取样[22],每点随机采集10 穗,每小区共计50 穗,参照文献方法调查发病情况,按枯穗面积占调查穗总面积的百分率分级[23],从0 (无明显症状) 到9 (完全坏死损伤) 级分别记录各级病穗数及总穗数,计算病情指数和相对防效。将调查玉米穗自然晒干,经过脱粒、混匀后,测定千粒重,计算增产率;随后参照文献方法[24]进行样品中FBs 毒素含量测定。

2 结果与分析

2.1 轮枝镰刀菌对叶菌唑的敏感性

叶菌唑对供试轮枝镰刀菌菌丝生长具有强烈的抑制作用 (图1A)。通过扫描电子显微镜观察发现:对照组菌丝形态圆润饱满,呈圆柱形;而叶菌唑处理组菌丝结构被破坏,出现干瘪皱缩现象,并且随着叶菌唑质量浓度增加,皱缩现象更加明显 (图1B)。2019 至2021 年采自山东、河南和江苏3 省的35 株轮枝镰刀菌对叶菌唑的敏感性测定结果见表2,从中可以看出:同一省份中不同菌株对叶菌唑的敏感性存在差异,其中差异较大的是河南省,而不同省份菌株之间对叶菌唑的敏感性差异不显著。供试菌株群体对叶菌唑的敏感性频率分布呈近似正态的连续性单峰曲线,EC50值范围为0.005~0.029 μg/mL,平均值为(0.012 ± 0.006) μg/mL (图1C)。

表2 不同省份轮枝镰刀菌对叶菌唑的敏感性Table 2 Sensitivity of F.verticillioides from different provinces to metconazole

2.2 叶菌唑对轮枝镰刀菌分生孢子生理表型的影响

叶菌唑对轮枝镰刀菌分生孢子形成、萌发及芽管伸长均有显著的抑制作用 (图2)。6 h 后,空白对照组分生孢子正常萌发,芽管伸长,最终形成新的菌丝,而0.012 和0.06 μg/mL 叶菌唑处理组分生孢子形成、萌发和芽管伸长均被抑制,且随着药剂浓度增加,抑制效果更显著;12 h 后,药剂处理组芽管几乎不再伸长 (图2A)。0.012 和0.06 μg/mL 叶菌唑对轮枝镰刀菌分生孢子形成的抑制率范围分别在7.04%~31.92% 和28.17%~56.15% 之间,平均值为 (20.59 ± 5.75)% 和(40.78 ± 5.88)% (图2B);对分生孢子萌发的抑制率范围分别在9.85%~33.22%和37.78%~60.77%之间,平均值为 (24.88 ± 5.15)%和 (46.88 ± 5.59)%(图2C);对芽管伸长的抑制率范围分别在34.86%~84.54%和64.76%~93.80%之间,平均值为 (59.98 ±9.11)%和 (82.37 ± 4.93)% (图2D)。

图2 叶菌唑对35 株轮枝镰刀菌分生孢子形成、萌发和芽管伸长的影响Fig.2 Effect of metconazole on conidia production, germination and germ tube elongation of 35 strains of F.verticillioides

2.3 叶菌唑对轮枝镰刀菌伏马毒素生物合成的影响

利用HPLC-MS/MS 检测叶菌唑处理后轮枝镰刀菌JS21-32 菌株产生FBs 毒素的变化,结果 (图3A) 表明:空白对照组FBs 毒素含量为1252.57 μg/g,而 0.012 和0.06 μg/mL 叶菌唑处理组FBs 毒素含量分别为888.80 和390.72 μg/g,比对照组分别降低了29.04%和68.81%。表明叶菌唑对轮枝镰刀菌的产毒有显著抑制作用,且随着叶菌唑浓度增大,其抑制作用增强。

利用qRT-PCR 对与FBs 毒素生物合成相关的5 个FUM基因 (FUM1、FUM3、FUM6、FUM7和FUM8) 进行分析,结果如图3B 所示。与空白对照组相比,0.012 和0.06 μg/mL 叶菌唑处理组5 个FUM基因相对表达水平均显著下调,结合图3A 的菌丝产毒能力结果分析,说明叶菌唑能显著抑制FBs 产毒相关基因的表达,最终影响FBs 毒素的产生和积累。

图3 叶菌唑对轮枝镰刀菌产毒的抑制作用 (A) 及对产毒基因表达的影响 (B)Fig.3 Inhibition of different concentrations of metconazole on FBs production (A) and the expression level of toxigenic genes (B) of F.verticillioides

2.4 叶菌唑对轮枝镰刀菌细胞膜通透性的影响

通过测定叶菌唑处理后轮枝镰刀菌菌丝中麦角甾醇、甘油和MDA 含量以及相对电导率的变化,可判断药剂对细胞膜通透性的影响,从而反映细胞膜的受损情况。利用HPLC-MS/MS 分析菌丝中麦角甾醇的含量,结果表明:叶菌唑处理显著抑制了轮枝镰刀菌菌丝中麦角甾醇的生物合成,且该影响呈剂量依赖性 (图4A)。根据甘油标准曲线及样品在570 nm 下的吸光度值,计算发现:经不同浓度叶菌唑处理24 h 后,处理组菌丝内甘油的含量显著高于对照组,且该影响也呈剂量依赖性 (图4B)。说明叶菌唑可诱导菌丝内甘油的积累,使其难以维持细胞内外渗透平衡。MDA的浓度常被用作评价细胞膜上脂质过氧化程度的指标,能够表明细胞膜的氧化损伤程度[25]。测定结果表明:叶菌唑处理组菌丝内MDA 含量显著高于对照组 (图4C),说明叶菌唑可诱导菌丝内MDA 的积累,引起细胞膜的脂质过氧化,导致氧化损伤。此外,经不同浓度叶菌唑处理后3 h 内,菌丝的胞外电导率呈上升趋势,且处理组电导率显著高于对照组 (图4D)。以上结果表明,叶菌唑能够通过提高菌丝细胞膜的通透性而使得电解质外渗,从而触发真菌的渗透胁迫反应。

图4 叶菌唑对轮枝镰刀菌菌丝麦角甾醇 (A)、甘油 (B) 和丙二醛 (C) 含量以及相对电导率 (D) 的影响Fig.4 Effects of metconazole on ergosterol (A), glycerol (B), MDA (C) production and the electrical conductivity (D) in mycelia of F.verticillioides

2.5 叶菌唑对轮枝镰刀菌CYP51 基因表达的影响

利用qRT-PCR 检测不同浓度叶菌唑处理轮枝镰刀菌后参与菌丝麦角甾醇生物合成的3 个CYP51基因 (CYP51A、CYP51B和CYP51C) 的相对表达水平。结果表明:当叶菌唑质量浓度分别为 0.0012、0.006 和0.012 μg/mL 时,CYP51A基因的表达水平分别上调了1.26、3.19 和3.48 倍,CYP51B基因的表达水平分别上调了6.65、8.28 和7.06 倍,CYP51C基因的表达水平分别上调了1.13、2.75和1.19 倍 (图5)。说明叶菌唑主要作用于靶标基因CYP51尤其是CYP51B基因,通过影响病原菌细胞麦角甾醇的生物合成,进而破坏细胞稳态。

图5 叶菌唑对轮枝镰刀菌菌丝CYP51 基因表达水平的影响Fig.5 Effect of metconazole on the expression level of CYP51 genes in mycelia of F.verticillioides

2.6 叶菌唑悬浮剂对田间玉米穗腐病的防治效果

田间试验结果 (表3) 表明,与空白对照组相比,叶菌唑喷雾处理显著降低了玉米穗腐病的发生,提高了玉米产量。其中,20%叶菌唑SC 有效成分90 和135 g/hm2处理组防效比对照药剂40%丙硫菌唑 • 戊唑醇SC 有效成分300 g/hm2处理组略好,但无显著性差异;叶菌唑180 g/hm2处理组防效则显著高于丙硫菌唑 • 戊唑醇300 g/hm2处理组 (P<0.05),且在使用剂量范围内对玉米安全,肉眼观察玉米生长未见明显药害。经不同剂量叶菌唑SC 处理后,玉米千粒重与空白对照组相比均存在显著差异 (P<0.05),并且随着药剂剂量增加千粒重呈增长趋势;180 g/hm2叶菌唑处理后的增产率 (33.20%) 显著高于对照药剂丙硫菌唑 •戊唑醇处理组 (3.95%)。

表3 叶菌唑悬浮剂对玉米穗腐病的田间防治效果Table 3 Field control efficacy of metconazole SC against maize ear rot

此外,经叶菌唑SC 处理后,玉米籽粒中B 族伏马毒素 (FBs) 含量与空白对照组相比存在显著差异,且该毒素含量随药剂剂量的增加而减少。其中,叶菌唑SC 有效成分135、180 g/hm2处理组FBs 毒素含量和对照药剂丙硫菌唑 • 戊唑醇SC 有效成分300 g/hm2处理组间存在显著差异,且3 个药剂处理组FBs 毒素含量比空白对照分别降低了48.69%、69.90%和15.56%。

3 结论与讨论

玉米穗腐病是一种禾谷类作物上的真菌病害,在许多干旱和半干旱种植区均有发生,可造成世界范围内的粮食减产和重大经济损失,且由病原菌产生的各种有害真菌毒素还严重威胁着人类及其他动物的生命及健康[26-27]。玉米穗腐病的主要致病菌包括镰刀菌、曲霉及木霉等,其中由镰刀菌引起的穗腐病分布最为广泛,又以轮枝镰刀菌F.verticillioides为最常见的致病菌[4]。

本研究表明,三唑类杀菌剂叶菌唑对引起我国玉米穗腐病的主要病原菌轮枝镰刀菌的菌丝生长以及孢子形成、萌发和芽管伸长均有较强的抑制作用,说明叶菌唑能抑制轮枝镰刀菌在植物体内的定殖和传播,进而有效控制该病害。已有研究表明,在防控病害的同时,三唑类杀菌剂还能有效抑制真菌毒素的产生[28],但Audenaert 等[29]的研究发现,低剂量的三唑类杀菌剂丙硫菌唑反而可能会诱导禾谷镰刀菌F.graminearum产生单端孢霉烯族毒素。本研究发现,在EC50(0.012 μg/mL)和5 倍 EC50(0.06 μg/mL) 质量浓度下,叶菌唑处理能显著抑制液体培养基中轮枝镰刀菌产生FBs毒素,未出现文献报道的低剂量下刺激真菌产毒的现象。qRT-PCR 分析表明,经叶菌唑处理后,与FBs 毒素合成相关的5 个基因 (FUM1、FUM3、FUM6、FUM7和FUM8) 的相对表达水平均显著下调,说明叶菌唑能显著抑制与FBs 毒素产生相关基因的表达,从而影响毒素的产生和积累。相比其他传统三唑类杀菌剂,叶菌唑在低剂量下杀菌活性较高、抑制产毒效果明显,且暂未发现诱导产毒现象,符合绿色防控要求。

田间试验表明,有效成分90、135 和180 g/hm2剂量的叶菌唑SC 喷雾处理,对玉米穗腐病的防效、增产效果以及对玉米籽粒中FBs 毒素的抑制作用均优于对照药剂丙硫菌唑 • 戊唑醇SC 300 g/hm2处理,但后续还需通过进一步的田间试验,以确定叶菌唑在种子处理、叶面喷施以及智能高效热雾飞防等施药技术下对玉米整个生育期穗腐病的防治效果及对毒素产生的控制作用。

三唑类杀菌剂的作用靶标是参与麦角甾醇生物合成的CYP51(ERG11) 基因,该基因编码细胞色素P450 甾醇C14α-脱甲基化酶,且有3 个同源基因 (CYP51A、CYP51B和CYP51C)。研究结果显示,低浓度叶菌唑可以诱导靶标基因CYP51B的表达,作为病原菌响应药剂诱导及抵御药剂胁迫的一种机制,该现象在其他镰刀菌 (如禾谷镰刀菌) 中也有类似报道[30];随着叶菌唑浓度升高,药剂胁迫强度增大,诱导表达效果逐渐减弱,甚至受到抑制。本研究表明,叶菌唑主要通过作用于CYP51B基因,影响细胞麦角甾醇的生物合成而发挥作用,但CYP51基因具体如何介导病原菌对叶菌唑的敏感性差异以及准确的转录调控因子及调控机制还有待进一步解析。

经叶菌唑处理后,轮枝镰刀菌菌丝中麦角甾醇的含量显著降低。麦角甾醇是真菌细胞膜的重要组成部分,对于调节细胞膜的通透性及完整性均有重要意义,麦角甾醇合成的减少将会损害细胞膜的功能[31-32]。丙二醛含量经常被用作评价细胞脂质过氧化程度的指标,表明细胞质膜的氧化损伤情况[33]。与空白对照组相比,在叶菌唑作用下,轮枝镰刀菌菌丝中丙二醛含量显著增加,表明叶菌唑可导致轮枝镰刀菌细胞膜的氧化损伤,而细胞膜损伤导致的电解质外渗会引发真菌的渗透胁迫反应。胞内甘油在真菌对渗透胁迫的响应中发挥着重要作用[34]。本研究发现,叶菌唑处理后轮枝镰刀菌菌丝中甘油含量显著增加,且呈剂量依赖性,表明叶菌唑可诱导菌丝中的甘油积累以维持渗透平衡。与对照组相比,叶菌唑处理还导致了轮枝镰刀菌相对电导率的显著增加,表明叶菌唑可通过增强菌丝细胞膜的通透性而诱导电解质外渗。

综上所述,叶菌唑可通过脂质过氧化引起的细胞膜损伤和阻碍麦角甾醇生物合成等方式,对轮枝镰刀菌表现出潜在的抗真菌活性。这一发现不仅为叶菌唑的抗真菌作用机理提供了新的线索,而且为控制由轮枝镰刀菌引起的玉米穗腐病提供了一种新的防治策略。

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