6-戊基-2H-吡喃-2-...菌活性及其对病害的防治效果_刘曼.pdf

研究论文doi:10.16801/j.issn.1008-7303.2022.01226-戊基-2H-吡喃-2-酮对草坪币斑病菌的抑菌活性及其对病害的防治效果刘曼,牛启尘,尹淑霞*,王子玥(北京林业大学草业与草原学院，北京100083)摘 要：由 Clarireediaspp.引起的草坪币斑病是对草坪最具有破坏性的病害之一，6-戊基-2H-吡喃(6-pentyl-2H-pyran-2-one,6PP)是木霉菌属(Trichodermaspp.)重要的抗菌次生代谢产物。为探究 6PP 对草坪币斑病菌的抑菌活性、防治效果以及草坪币斑病菌对 6PP 的生理响应，本研究采用菌丝生长速率法测定了 6PP 对草坪币斑病菌的抑制活性，分别采用室内离体叶片和盆栽试验测定了 6PP 对草坪币斑病的预防和治疗作用，并分析了在 6PP 影响下草坪币斑病菌菌丝结构及抗逆相关酶活性的变化。结果显示，6PP 对两种草坪币斑病菌 C.jacksonii 和 C.monteithiana均具有高抑制活性，其中对 C.monteithiana 的平均有效抑制中浓度(EC50)为 0.37g/mL，对C.jacksonii 的 EC50值为 0.04g/mL；经 6PP 处理后，C.jacksonii 和 C.monteithiana 菌丝生长异常，细胞膜通透性增加，相对电导率上升，细胞膜脂过氧化，细胞膜受损；C.jacksonii 过氧化物酶(POD)的活性显著上升，但 pH 值不变，而 C.monteithiana 超氧化物歧化酶(SOD)活性、pH 值和胞外多糖(EPS)显著上升。1g/mL 的 6PP 在离体条件下对币斑病的预防效果为91.14%；盆栽条件下，防治效果为 72.21%。6PP 对草坪币斑病菌抑制作用显著，且在离体和盆栽条件下对病害均有良好的防治效果，具备开发成生态友好型杀菌剂的潜力。关键词:草坪币斑病菌；6-戊基-2H-吡喃；抑菌活性；草坪币斑病；防治效果；病原生理响应中图分类号：S482.7；TQ458文献标志码：AInhibitory activity of 6-pentyl-2H-pyran-2-one against thepathogenesis fungi of dollar spot and its control efficacyLIUMan,NIUQichen,YINShuxia*,WANGZiyue(School of Grassland Science,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)Abstract:Turfdollarspot,causedbyClarireediaspp.,isoneofthemostdestructivefungaldiseasesonturf.6-Pentyl-2H-pyran-2-one(6PP)isacriticalantifungalsecondarymetaboliteproducedbyTrichodermaspp.Inordertoexploretheantifungalactivityof6PPagainstClarireediaspp.anditscontrolefficacytoTurfdollarspot,theinhibitionactivityof6PPonClarireediaspp.wasmeasuredby收稿日期：2022-03-18；录用日期：2022-10-11；网络首发日期：2022-10-14.Received:March18,2022;Accepted:October11,2022;Published online:October14,2022.URL:https:/doi.org/10.16801/j.issn.1008-7303.2022.0122http:/ Journal of Pesticide ScienceE-mail:mycelialgrowthratemethod,andtheprotectiveandcurativeactivitiesof6PPagainstthediseasewasmeasuredondetachedleavesandpottedplants.Thechangesinmycelialstructureandactivitiesofstressresistancerelatedenzymeofthepathogensunder6PPtreatmentwereanalyzed.Theresultsshowedthat6PPhadefficientinhibitionactivityonC.jacksoniiandC.monteithiana.Theaverageeffectiveinhibitorymediumconcentration(EC50)of6PPtoC.monteithianawas0.37g/mL,andtheaverageEC50valuetoC.jacksoniiwas0.04g/mL.Afterbeingtreatedwith6PP,mycelialofbothC.jacksoniiandC.monteithianagrewabnormally,cellmembranepermeabilityandrelativeconductivityaswellasperoxidatedcellmembraneincreased.Theperoxidase(POD)activityofC.jacksoniiincreasedsignificantlyalthoughitspHremainedunchanged,whilethesuperoxidedismutase(SOD)activity,pHandexopolysaccharides(EPS)ofC.monteithianaincreasedsignificantly.Thepreventiveeffectsof1g/mL6PPondollarspotwere91.14%in vitroand72.21%inpots.6PPhasasignificantinhibitoryeffectonTurfdollarspotandhasagoodcontrolefficacyonthediseasein vitroandinpots.Thestudyrevealedthepotentialof6PPtobeaneco-friendlyfungicidepreventingTurfdollarspot.Keywords:Clarireedia spp.;6-pentyl-2H-pyran-2-one;antifungalactivity;Turfdollarspot;controlefficacy;pathogenphysiologicalresponse草坪币斑病是温带地区精细化养护草坪上最严重的真菌性病害之一。研究显示，草坪币斑病的致病菌为 Clarireedia 属真菌，共有 6 个种，其中 C.jacksonii 和 C.monteithiana 在世界范围内分布广泛，其寄主范围广，几乎能侵染所有的草坪草1-2。近年来，广泛使用多菌灵、二甲酰亚胺、脱甲基抑制剂(DMI)和琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)等化学杀菌剂保护草坪草免受草坪币斑病菌侵害，但已有文献表明，币斑病菌株对上述杀菌剂均产生了不同程度的抗性3-5。此外，化学杀菌剂可能通过地表径流和土壤入渗进入地下水，对环境、动物以及人类健康产生危害6-7，因此亟需开发绿色、安全、高效的新型杀菌剂防治草坪币斑病。自 20 世纪 30 年代以来，木霉菌 Trichodermaspp.以其优良的抑菌效果引起了研究学者们的广泛关注8-10。木霉菌具有对环境友好、病菌不易产生抗药性等优点，但在实际生产应用中易受立地条件影响，导致田间防治时存在防治效果不稳定的问题11-12。木霉菌次生代谢物与木霉菌的生物活性功能密切相关13-14。研究表明，木霉菌代谢产物可以激活葡萄藤对霜霉病病原菌 Plasmoparaviticola 的防御机制15。康宁木霉 T.koningii 和哈茨木霉 T.harzianum 产生的哈茨酮内酯具有抗真菌活性和调节植物生长的双重作用16。木霉菌产生的可溶性代谢物对由 Colletotrichum falcatum 引起的甘蔗红腐病表现出良好的生防效果，且在大田条件下防治效果依然高效稳定17。使用人工合成或提取的木霉菌抑菌代谢物代替木霉菌防治植物病害，可以减少活体微生物在田间使用过程中出现的效果不稳定的问题，同时兼具利用木霉菌活体生物防治病害的优势。6-戊基-2H-吡喃-2-酮(6-pentyl-2H-pyran-2-one,以下简称 6PP，结构式见图式 1)于 1972 年在绿色木霉 T.viride 中首次发现并分离提纯。它是一种无毒的、具有椰子香味的不饱和内酯，能从多种木霉菌的培养物中分离得到，包括橘绿木霉T.citrinoviride、哈茨木霉、康宁木霉、深绿木霉T.atroviride 和绿色木霉 T.viride。6PP 具有广谱性抗真菌活性，对菜豆大斑病菌 Macrophominaphaseolina、立枯丝核菌 Rhizoctonia solani、罗氏菌核 Sclerotium rolfsii、尖孢镰刀菌 Fusariumoxysporum、辣椒疫霉 Phytophthora capsica 和甜瓜疫霉 P.melonis 具有良好的抑菌作用，极具应用潜力18-21。目前尚未见有关利用 6PP 防治草坪币斑病的相关报道，其抑菌活性、防治效果和机理有待验证和探索。本文研究了 6PP 对 2 种草坪币斑病菌的抑菌活性和防治效果，并通过一系列生理生化指标的测定，探究 6PP 对草坪币斑病菌的抑菌活性以及对病害的防治效果，旨在为草坪币斑病的低毒科学防治提供参考。No.1刘曼等:6-戊基-2H-吡喃-2-酮对草坪币斑病菌的抑菌活性及其对病害的防治效果105 1 材料与方法 1.1 供试材料供试菌株来自北京林业大学草地保护实验室，菌株编号为 N8、N13、N14、N18、73 和 112，其中 N8、73、112 为 Clarireedia jacksonii，N13、N14、N18 为 C.monteithiana；供试草坪草为匍匐翦股颖 A4Agrostis stoloniferaL.A4。基本培养基(MM)：10g 葡萄糖、1.5gK2HPO4、2gKH2PO4、1g(NH4)2SO4、0.5gMgSO47H2O、2g 酵母提取物、15g 琼脂粉加去离子水定容到1L，灭菌；马铃薯葡萄糖液体培养基(PDB)：20g 葡萄糖、6g 马铃薯浸粉加去离子水定容到1L，灭菌。6PP购自北京迈瑞达科技有限公司，纯度为 97%。1.2 仪器DZF-6020MBE 真空干燥箱(上海博讯有限公司)；DL-CJ-2NDI 型超净工作台(北京东联哈尔仪器制造有限公司；SX700 高压灭菌锅(天美科学仪器有限公司)；SPX 型智能生化培养箱(宁波江南仪器厂)；DDSJ-318 型电导率仪(北京扬海伟业科技公司)；FE28pH 计(大连贝尔分析仪器有限公司)；岛津 UV-2600i 型紫外线分光光度计(上海滴冠有限公司)；MultifugeX1R型高速冷冻离心机(赛默飞世尔科技有限公司)；ECLIPSEE100 型电子显微镜(南京江南永新光学有限公司)。1.3 试验方法1.3.1菌株的鉴定参照 Hu 等22的方法，将6 株供试菌株在 MM 平板上于 25 下黑暗培养3d 后，刮取菌丝，使用 OMEGA真菌 DNA 提取试剂盒(百迈客生物科技有限公司)提取病原菌DNA。随后利用真菌通用正向引物 ITS-1(5-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3)和反向引物 ITS-4(5-AACTTGCAATGTGG-3)对币斑病菌的I