黄花蒿抑制三七尖孢镰刀菌根腐病发生的机制研究

The planting and production of Panax notoginseng has been seviously limited by root-rot disease. It is of important theoretical and practical significance to study the pathogenesis and prevention mechanism. Early studies of applicants were showed that Artemisia annua cover could promote the growth and improve the chlorophyll content of Panax notoginseng. It also decrease the occurence of Panax notoginseng F.oxysporum root-rot disease. However, the prevention mechanism of Artemisia annua to root-rot disease is unclear. In this project, Panax notoginseng and Artemisia annua were studied through adopting quartz sand culture, quartz sand-solution combined culture, root separation culture and plot test arrangement in greenhouse to study nutrient and disease resistance physiological characteristics, F.oxysporum infection process, root exudates type features and microbial community characteristics of rhizosphere soil. Panax notoginseng/Artemisia annua intercropping were adopted to discuss the effect of nutrient absorption and transportation on occurrence of root-rot disease, reveal the inter-relationship between root exudates types and the occurrence of Panax notoginseng root-rot disease, and clarify the temporal and spatial variation pattern among pathogen infection and toxin production and root-rot disease, and analyze influence mechanisms of rhizosphere microbial community structure on Panax notoginseng Fusarium root-rot disease. This study, which is on the basis of plant-microbes interactions and integrate the plant physiology and plant pathology. The results of this study were to provide theoretical basis for enhancing the Panax notoginseng resistance to F.oxysporum root-rot disease.

三七根腐病严重限制了三七的种植和生产，研究其发病及防控机制具有重要的理论和现实意义。申请者前期研究表明，黄花蒿覆盖在三七土壤表面，能促进三七生长和提高其叶绿素含量，且能抑制三七尖孢镰刀菌根腐病的发生，但黄花蒿对三七该病害的防控机制仍有待深入研究。本项目以三七与黄花蒿为研究对象，采用室内石英砂培养、石英砂—溶液联合培养，根系分隔培养和温室小区培育的方式，主要研究黄花蒿与三七间作条件下，三七养分和抗病性生理特征、病原菌对三七根系的侵染特性，根系分泌物类型特征以及根际土壤微生物区系特征，探讨三七对养分的吸收和运输对根腐病发生的影响机制，揭示根系分泌物类型与根腐病发生的内在联系，阐明病原菌侵染与毒素产生以及根腐病发生的时空变化模式，分析根际微生物群落结构对根腐病的影响机制。本研究以植物—微生物互作为基础，将植物生理学与植物病理学有机结合起来，项目研究成果将为生产中提高三七抗根腐病能力提供理论依据。

三七根腐病严重限制了三七的种植和生产，研究其发病及防控机制具有重要的理论和现实意义。申请者前期研究表明，黄花蒿覆盖在三七土壤表面，能促进三七生长和提高其叶绿素含量，且能抑制三七尖孢镰刀菌根腐病的发生，但黄花蒿对三七该病害的防控机制仍有待深入研究。本项目以三七与黄花蒿为研究对象，采集连作三七根际土壤，对其次生代谢产物成分与含量进行分析测定，并采用培养基中添加不同含量各类酚酸的离体试验，确定了酚酸对尖孢镰刀菌次生代谢产物产生的作用，从而明确了酚酸对三七根腐病发生的“双刃剑”作用，揭示根际次生代谢产物与根腐病发生的内在联系；对田间发病三七植株病原菌进行分离鉴定，采用室内培养三七接种病原菌，分析病原菌对三七根系的侵染特性，阐明病原菌侵染与毒素产生以及根腐病发生的时空变化模式；通过对黄花蒿不同极性成分的分离和提取，发现抑制致病菌生长的主要是低级性组分，尤其挥发油，抑菌效果最显著；通过对黄花蒿挥发油组分进行GC-MS分析，并测定了其主成分对病原菌生长（尖孢镰刀菌和腐皮镰刀菌）的作用，发现抑制作用显著的为几种单体化合物DL-樟脑，莰烯和β-石竹烯的复混物；受该项目研究结果启发，结合中医特色理论“芳香辟秽”，着眼于天然低毒、易挥发少残留的植物挥发油对三七根际微生态进行优化，本课题组提取了100余种中药材的挥发油，发现多种中药材的挥发油对引起三七根腐病的主要致病真菌尖孢镰刀菌、腐皮镰刀菌和毁坏柱孢霉的孢子萌发和菌丝生长都有显著的抑制作用，同时利用GC-MS分析技术检测了多个代表性中药材的挥发油组分，发现了多个对病原菌有显著抑制作用的单体化合物。此较为完善的研究体系为解决连作障碍提供新思路，为新型绿色化肥或农药研制夯实了基础，也最终为借助“中医农业”原理实现中药材绿色种植发挥助推作用。本项目是通过本课题组成员长期田间试验和调查走访，在实践过程中发现的重要防控措施，研究思路来源于生产实践，既合理利用了资源，大大降低了生产成本，对生态环境的持续发展又是一个较好的保护措施。本研究以植物—微生物互作为基础，将植物生理学、植物病理学和有机化学有机结合起来，项目研究成果将为生产中提高三七抗根腐病能力提供理论依据。