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放线菌农用研究(21):放线菌对魔芋的促生及抗氧化功能

已有 586 次阅读 2019-9-14 16:53 |个人分类:科研进展|系统分类:论文交流| 放线菌, 魔芋

 

  魔芋,单子叶植物纲,泽泻目,天南星科魔芋属,多年生宿根块茎草本植物。在我国秦岭大巴山地区、四川盆地、云南、贵州等地均有分布。

  魔芋的主要成分葡甘露聚糖是良好的膳食纤维,具有极好的保健功能、水溶性、成膜性、黏附性及保水性等特性,在食品、化工及医药等行业有广泛用途。

  魔芋在同一田块连续种植就会发生连作障碍,软腐病严重,常导致绝收。

  魔芋连作障碍防治对魔芋产业持续健康发展具有重要意义。

    2010年,我们在陕西岚皋县蔺河乡立新村进行了放线菌剂对魔芋的抗病促生试验,发现放线菌对魔芋的促生效应显著(图1),还能提高发病块茎组织的抗氧化防褐变能力。

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1.放线菌对魔芋的促生作用

2010.10.23,陕西岚皋县蔺河乡立新村)

    1.促生增产作用

  在图1中,上图为魔芋全株,下图为魔芋块茎的俯视形态。在魔芋块茎图片中,上排6个块茎为菌剂穴施后收获时的形态,下排6个块茎为未施用放线菌的对照。

  图1中,左图均为正常魔芋,未发生软腐病;右图均为收获时软腐病发病魔芋。

  图1中的“处理”表示穴施放线菌剂,“CK”表示未施用放线菌的对照。“直”与“倒”分别 表示魔芋健株与软腐病株。

  从图1看出,施用放线菌剂的魔芋块茎远大于对照,放线菌对魔芋的促生效果非常明显。经测定,未发病的正常魔芋,单株平均增加428g,增产51.5%;生长后期发病的魔芋,单株平均增加905g,增产239%

  此外,从图1下图的魔芋块茎上可以看出,在施用菌剂的魔芋块茎上,不定根(块茎顶部分布的细根)很多,而对照CK魔芋块茎上的不定根很少,发病魔芋块茎上的不定根更少。由此可知,放线菌能增加魔芋不定根数量,有利于提高魔芋吸收水分与养分的能力。

    2.抗氧化防褐变功能

  当我们把魔芋块茎切开,暴露在空气中半小时以上时,发现了一个更为有趣的现象:在发病魔芋块茎中,施用放线菌剂的魔芋块茎切片呈白色微黄(图2右侧1列切片),未施用放线菌的对照魔芋切片则呈褐色(图2左侧3列切片)。

  褐变机理:魔芋块茎组织中含有多酚类物质,同时含有多酚氧化酶PPO,将魔芋切开暴露在空气中时,由于氧气存在,在PPO催化作用下,魔芋块茎中原来无色的多酚类物质转化为呈褐色的醌类物质。马铃薯块根切开也会发生类似现象,也是多酚氧化酶催化作用所致。

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2.发病魔芋球茎切片

  需要特别注意的是:从图2可以获得一个重要信息,穴施放线菌剂能防止发病魔芋切片表面发生氧化褐变。换言之,放线菌剂能显著增强发病魔芋块茎的抗氧化能力,其机理尚不清楚。

  放线菌抗氧化的可能机理:放线菌通过未知途径大幅度降低了魔芋块茎中多酚氧化酶PPO的活性,阻止了多酚类物质向醌的转化,阻止了褐变发生。但该推测尚待证明。

  对图2的另一种解释:放线菌阻止了魔芋中多酚类物质的合成,即使有氧气和多酚氧化酶存在,也无醌类物质合成,不产生褐变反应。但这种可能性极小。

    3.发病导致魔芋块茎组织褐变

  图3左侧3列切片为未施用放线菌的对照,右侧2列切片施用放线菌,均为健康魔芋块茎。图3显示,施用放线菌剂与对照魔芋切片的颜色均呈白色微黄,未发生褐变,表明健康魔芋切片均具有抗氧化褐变能力,推测此时多酚氧化酶PPO活性均较低。

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image.png3.健康魔芋球茎切片

  图4显示,健康魔芋块茎组织切片(图4右侧3列切片)未褐变,发病魔芋块茎组织切片(图4左侧3列切片)发生褐变。即软腐病导致魔芋块茎组织遇氧发生褐变,意味着发病提高了块茎中多酚氧化酶活性,促进魔芋块茎组织发生褐变。

  结合图23及图4,可以得出以下结论:发病魔芋块茎组织易发生褐变,降低加工产品的质量。放线菌可以抑制发病魔芋球茎中多酚氧化酶活性提高,提高发病魔芋块茎组织暴露于空气时的抗氧化能力。

  但该结论尚待证明,放线菌的抗氧化机理及对魔芋的促生机理尚待深入研究。

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4.发病与健康魔芋块茎组织遇氧褐变比较




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1 杨正瓴

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