番茄粗提物对香蕉枯萎病菌FocTR4的抑制效果

刘 范, 田 娜, 孙雪丽, 郝向阳, 项蕾蕾, 赖钟雄, 程春振

(福建农林大学园艺学院/福建农林大学园艺植物生物工程研究所，福建 福州 350002)

番茄是一种药食兼用的果蔬类食物[1]，不但营养丰富，还具有一定的抑菌作用[2-3]。番茄茎叶挥发性成分[4]和水粗提物活性成分[5]对细菌和霉菌都具有抑制作用，且叶挥发性成分和水粗提物的抑菌效果均优于茎；青果粗提液对青霉、黑曲霉和灰霉葡萄孢等也具有较好的抑制效果[6]。此外番茄提取物对植物病原菌也有较好的抑制效果。杨从军等[7]发现，200 g·L-1番茄茎叶水提取物对苹果轮纹病菌和棉花枯萎病菌的抑制率大于78%，对瓜类枯萎病菌的抑制率大于67%。杨柳等[8]发现，200 mg·mL-1番茄茎叶乙醇提取物对葡萄白腐病菌和棉花枯萎病菌的抑制率大于90%，且对番茄早疫病菌和苹果斑点病菌也有一定的抑制作用。

由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusariumoxysporumf.sp.Cubense,Foc)引起的香蕉枯萎病是严重威胁香蕉产业发展的毁灭性土传真菌病害，尚无有效的根治方法[9-11]。目前防治香蕉枯萎病主要通过生物、化学技术及轮作等途径[12]。黄永红等[13]研究发现，韭菜提取物和韭菜残体处理能够减少香蕉枯萎病的发生，因此韭菜—香蕉轮作常被用作防治香蕉枯萎病的重要手段。鉴于番茄提取物具有较好的抑菌效果，本研究拟对番茄不同器官粗提物对香蕉枯萎病菌热带4号小种(Foctropical race 4,FocTR4)生长的影响展开研究，以探索番茄提取物应用于香蕉枯萎病防治的可能性。

1 材料与方法

1.1 材料

香蕉枯萎病菌FocTR4和2月龄的抗番茄枯萎病、黄萎病以及灰霉病的‘倍盈’番茄植株均由福建农林大学园艺植物生物工程研究所提供。

1.2 番茄粗提物的提取

取‘倍盈’番茄植株根、茎、叶，自来水冲洗干净后再用无菌水冲洗2～3次。用滤纸吸干表面水分，分别称取20 g置于榨汁机中。加入50 mL无菌水打磨成匀浆，用两层纱布过滤收集滤液。向滤液中加无菌水至总体积100 mL，5 000 r·min-1离心5 min后吸取上清液。在超净工作台中使用0.22 μm过滤头(MILLEX公司生产)将上清液过滤除菌，加无菌水定容至100 mL，即获得200 g·L-1番茄根、茎、叶粗提物溶液。

1.3 番茄粗提物培养基制备

将10、6.67、5 mL番茄叶提取物分别加到50 mL离心管中并加入50～60 ℃的PDA培养基定容至20 mL，摇匀后倒入直径为8.5 cm的培养皿中，获得含有高浓度(100.0 g·L-1)、中浓度(66.7 g·L-1)、低浓度(50.0 g·L-1)番茄叶粗提物的PDA培养基。含有相同浓度的茎、根粗提物的PDA培养基配制方法同上。以加入等体积无菌水的PDA培养基作为对照。

1.4 FocTR4菌落培养与观察

使用灭菌的黄色枪头(内径为5 mm)在培养7 d的FocTR4菌落边缘打孔，获得FocTR4菌块。将菌块倒置于含有不同浓度番茄根、茎、叶粗提物的PDA培养基中央。于28 ℃生化培养箱中倒置培养，每种处理重复3次。以接种在等浓度无菌水PDA培养基中的菌落为对照。接种后每天测量菌落直径并拍照，直至所有FocTR4长满培养皿。参照李吉庆等[14]的方法计算番茄粗提物对FocTR4的抑制率。

1.5 统计与分析

采用Excel和SPSS进行数据统计和显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 番茄粗提物对FocTR4生长的影响

2.1.1 叶粗提物 从表1～3可看出，FocTR4菌落在含有番茄叶粗提物的PDA培养基上生长最慢。含有高浓度(100 g·L-1)叶粗提物培养基上，FocTR4菌丝覆盖1/2、2/3和全皿的时间分别比同浓度对照(分别为第4、5、8天)推迟2、3、5 d(表1)；中浓度(66.7 g·L-1)分别比同浓度对照推迟1、1、2 d(表2)；低浓度(50 g·L-1)分别推迟1、1、0 d(表3)。含高浓度叶粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在1～11 d时极显著小于对照(P<0.01)；含中浓度叶粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在1～9 d时极显著小于对照(P<0.01)；而含低浓度叶粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在1～7 d时极显著小于对照(P<0.01)，第8天显著小于对照(P<0.05)。

2.1.2 茎粗提物 番茄茎和根粗提物对FocTR4生长也表现出一定影响，茎的抑制作用略优于根(表1～3)。在含高浓度茎粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在第1天时显著小于对照(P<0.05)，2～8 d时极显著小于对照(P<0.01)；在含中浓度茎粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在第1天时显著小于对照(P<0.05)，2～7 d时极显著小于对照(P<0.01)；而在含低浓度茎粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在第1天时显著大于对照(P<0.05)，第2、5天极显著小于对照(P<0.01)，第3、6天显著小于对照(P<0.05)。

表1 高浓度(100.0 g·L-1)番茄粗提物对FocTR4生长的影响1)Table 1 Effect of high concentration (100.0 g·L-1) tomato crude extracts on the growth of FocTR4

1)加粗为菌丝直径超过全板的1/2；下划线为菌丝直径超过全板的2/3；相同培养天数附不同大小写字母者分别表示差异达0.01、0.05显著水平。

表2 中浓度(66.7 g·L-1)番茄粗提物对FocTR4生长的影响1)Table 2 Effect of medium concentration (66.7 g·L-1) tomato crude extracts on the growth of FocTR4

1)加粗为菌丝直径超过全板的1/2；下划线为菌丝直径超过全板的2/3；相同培养天数附不同大小写字母者分别表示差异达0.01、0.05显著水平。

2.1.3 根粗提物 番茄根粗提物对FocTR4生长的影响较小(表1～3)。在含高浓度根粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在4～8 d极显著小于对照(P<0.01)；在中浓度根粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在第2天和第4～8天极显著小于对照(P<0.01)，第9天显著小于对照(P<0.05)；而低浓度根粗提物的培养基上，FocTR4菌落直径在第1、第4天极显著大于对照(P<0.01)，第5天极显著小于对照(P<0.01)。

表3 低浓度(50 g·L-1)番茄粗提物对FocTR4生长的影响1)Table 3 Effect of low concentration (50 g·L-1) tomato crude extracts on the growth of FocTR4

1)加粗为菌丝直径超过全板的1/2；下划线为菌丝直径超过全板的2/3；相同培养天数附不同大小写字母者分别表示差异达0.01、0.05显著水平。

2.2 番茄粗提物对FocTR4的抑制效果比较

通过计算不同部位番茄粗提物对FocTR4的抑制率，发现叶粗提物抑制率最高，且各浓度叶粗提物对FocTR4的抑制率均在培养第2天达到最大值(图1A)。番茄茎、根粗提物对FocTR4的抑制作用较弱，均低于20%，茎的抑制作用略优于根(图1B、1C)。

A.叶粗提物;B.根粗提物;C.茎粗提物。图1 番茄叶、茎、根粗提物对FocTR4的抑制率Figure 1 Inhibitory rates of crude extracts from tomato leaves, stems and roots on FocTR4

不同部位番茄粗提物对FocTR4抑制率的变化趋势也有所不同。番茄叶粗提取物对FocTR4的抑制率大致表现为“先升后降”的趋势(图1A)。与叶粗提物抑制率变化趋势不同，茎和中低浓度根粗提物对FocTR4的抑制率大致呈现“升—降—升—降”的趋势(图1B、1C)。而高浓度根粗提物的抑制率则表现为“先升后降”的趋势(图1C)。

不同浓度的番茄叶、茎粗提物对FocTR4的抑制效果由高到低依次为：高浓度>中浓度>低浓度(图1A、1B)。而不同浓度番茄根粗提物对FocTR4的抑制效果则以中浓度最佳，略优于高浓度，低浓度抑制效果最差(图1C)。

3 讨论

番茄含有大量α-番茄碱和脱氢番茄碱等抑菌活性成分[15-16]。Arneson et al[17]发现番茄碱对30种病原菌具有抑制作用。Itkin et al[18]发现番茄次碱可以显著抑制炭疽菌的生长。陶永霞等[16]发现番茄生物碱提取液对细菌和酵母菌有较强的抑制作用。Irving et al[19]发现番茄碱对尖孢镰刀菌具有一定的抑制作用。本研究发现，番茄粗提物对FocTR4的生长具有一定的抑制作用，抑制效果依次为：叶>茎>根。已有研究表明，番茄根茎叶中番茄碱含量也依次为：叶>茎>根[20-23]，说明不同番茄粗提物对FocTR4抑制效果的差异可能与番茄碱含量有关。

本研究表明，番茄不同部位粗提物对FocTR4抑制率的变化趋势差异较大。不同浓度叶粗提物对FocTR4的抑制率均在2 d达到最大值，之后开始缓慢下降。这可能由于FocTR4在培养初期(1 d)需要一个适应阶段因而长势均较慢、抑制率略低，在培养2 d时表现出较高的抑制率，之后随着抑制物质和营养成分的消耗或降解，抑制效果逐步降低。高浓度的番茄根粗提物对FocTR4的抑制率呈“先升后降”的趋势，并且7 d才达到最高值。根系是FocTR4等土生病原菌侵染和定殖的主要部位[24]，在植物—病原菌互作过程中，病原菌可以从根系中获得养分以维持自身生长[25]。高浓度番茄根粗提物对FocTR4的抑制率缓慢上升可能与根系中含有大量营养成分供给其生长有关。随着利于FocTR4生长的营养物质的消耗，抑制率逐步提高。茎和中低浓度根粗提物抑制率大致呈“升—降—升—降”的趋势，这可能与番茄提取物及培养基营养成分和抑菌物质含量消耗及FocTR4生长势有关。

综上可知，番茄叶和茎粗提物对香蕉枯萎病菌表现出较好的抑制效果，具有应用于香蕉枯萎病防治的潜质，但粗提物的有效抑菌成分及最佳抑菌浓度需进一步分离、鉴定。此外，本研究所用‘倍盈’番茄是抗枯萎病、黄萎病以及灰霉病的番茄品种。李伟明等[26]指出，含有番茄枯萎病抗性基因的番茄品种在接种FocTR4后不会出现枯萎病的症状，说明番茄枯萎病抗性品种中含有某些抑制FocTR4生长或侵染的物质。Friedman[27]指出，衰老叶中番茄碱含量最高，推测将废弃茎叶还田可能会起到更好的抑菌效果。番茄秸秆还田具有改良土壤的功效[28]，因此在香蕉枯萎病防治过程中可以尝试将番茄枯萎病抗性品种与香蕉轮作，之后将番茄茎叶还田，不仅能够改良土壤，还有可能起到降低土壤中病原菌含量的作用。