土传黄瓜枯萎病发病机制研究

黄瓜连作土传枯萎病严重限制了设施农业和大田黄瓜的生产。本项目在田间防治的基础上，拟采用室内盆栽培养、土壤-营养液联合培养的方法，研究黄瓜在连作土壤上病原菌侵染与黄瓜枯萎病发病的内在联系。通过分析发病植株体内的水分关系，及其在病原菌侵染后的变化情况，探讨不同发病情况的植株水分吸收与运输之间的内在联系。研究病原菌侵染与毒素产生部位及其作用方式，阐明黄瓜叶片萎蔫的原因，理论上揭示土传黄瓜枯萎病发病的生理生化机制。本研究将植物营养生理学与植物病理学有机结合起来，项目研究成果不仅为研究土传黄瓜枯萎病发病机制开拓新的思路，也有助于为生产中进一步提高黄瓜抗枯萎病提供理论依据。

黄瓜枯萎病是一种真菌性土传病害，严重影响了黄瓜的产量和品质。本研究采用土壤培养及营养液培养的方式，研究了病原菌侵染对黄瓜植株水分、光合特性、毒素产生及作用方式等的影响，探讨了黄瓜枯萎病的发病生理机制。结果表明：（1）病原菌侵染后黄瓜植株的蒸腾速率（E）、气孔导度（gs）、叶片含水量及叶片水势均显著降低；而E/gs显著上升，说明病原菌侵染促进了叶片非气孔水分散失。虽然病原菌侵染显著降低了导水率，但植株红墨水吸收结果表明，侵染植株叶片中红墨水的吸收量显著高于健康植株。此外，通过电镜观察侵染植株的叶片细胞膜，及分析叶片H+-ATPase酶活性及叶片电导率，发现侵染植株叶片细胞膜遭到严重破坏，说明尽管发病植株茎秆萎缩，但植株的水分吸收及运输仍能满足叶片的需求；病原菌的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。（2）在侵染前期，病原菌的侵染导致叶片ABA含量升高、气孔关闭、叶片温度升高。叶片温度与蒸腾速率之间呈显著负相关关系。然而，植株叶片在光下和暗处呈现不同的响应：在光下，发病植株的叶片温度显著高于健康植株；在暗处，发病植株的叶片温度却显著低于健康植株，说明发病植株中叶片的水分散失不是通过气孔，而是从伤害细胞中扩散出去的。在侵染后期，侵染植株叶片水分平衡遭到严重破坏，叶片组织脱水坏死，从而导致植株叶片温度持续上升。上述结果说明，FOC的侵染能够导致叶片细胞膜伤害，使水分直接从受伤害的细胞中扩散出去，破坏叶片水分平衡，最终导致植株萎蔫。通过监测叶片在光下和暗处的温度响应，红外热像仪不仅可以直接非损伤的监测土传病害的发生过程，同时还能揭示植株体内与水分状况相关的生理过程。（3）病原菌毒素（FA）处理后，叶片气孔关闭、叶片温度上升。在光暗交替环境中，FA处理植株在光下的叶片温度显著高于健康植株；在暗处，FA处理植株的叶片温度却显著低于健康植株。此外，FA处理后黄瓜植株叶片细胞膜遭到了严重的破坏。韧皮部烫伤对黄瓜植株FA的吸收以及分布无影响，FA主要通过木质部进行运输。由此可见，FA能够诱导植株叶片细胞膜伤害，使水分以非气孔途径散失，最终导致植株萎蔫。