Identification of root exudates from continuous cropping potato in dry land and their allelopathy to Fusarium oxysporum

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00001

Journal of Desert Research ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (3): 7-15.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00001

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Identification of root exudates from continuous cropping potato in dry land and their allelopathy to Fusarium oxysporum

Kuizhong Xie¹^,²(), Huizhen Qiu¹(), Xinyuan Hu², Aihua Luo²

^1.College of Resources and Environmental Sciences / Gansu Provincial Key Lab. of Aridland Crop Science，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China
^2.Potato Research Institute，Gansu Academy of Agricultral Sicences，Lanzhou 730070，China

Received:2020-10-26 Revised:2021-01-04 Online:2021-05-26 Published:2021-05-26
Contact: Huizhen Qiu

Abstract

Abstract:

In order to reveal the relationship between Fusarium wilt and allelochemicals of potato continuous cropping. The root exudates of continuous cropping potato were collected by hydroponics and long-term field experiments. The results showed that 30 kinds of organic acids were detected in 48 compounds secreted by potato roots. Comparing the relative organic acids contents of rotation， 5 years continuous cropping and 10 years continuous cropping， it was found that there was significant difference between malic acid and palmitic acid. The allelopathic effects of malic acid and palmitic acid on Fusarium oxysporum were studied by exogenous addition method. The results showed that malic acid and palmitic acid promoted the growth of F. oxysporum in the concentration range of 0.10-0.50 and 0.05-0.10 mmol·L^-1， respectively.The results from the pot experiment showed that malic acid and palmitic acid could significantly promote potato Fusarium wilt in the concentration range of 0.05-0.50 mmol·L^-1. The results showed that malic acid and palmitic acid were allelochemicals secreted by potato roots， and the promoting effect of malic acid and palmitic acid on F. oxysporum was the main cause of potato Fusarium wilt.

Key words: potato, root exudates, malic acid, palmitic acid, allelopathy, Fusarium oxysporum, Fusarium wilt

CLC Number:

Q945.79

Kuizhong Xie, Huizhen Qiu, Xinyuan Hu, Aihua Luo. Identification of root exudates from continuous cropping potato in dry land and their allelopathy to Fusarium oxysporum[J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(3): 7-15.

Figures/Tables 9

References 25

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峰	停留时间/min	化合物	相对丰度/%	峰	停留时间/min	化合物	相对丰度/%
1	7.31	丙酮酸	0.04	25	15.86	阿拉伯糖醇	0.05
2	7.46	乳酸	1.23	26	15.99	岩藻糖	0.08
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4	8.07	丙氨酸	3.28	28	17.10	柠檬酸	0.08
5	8.66	3-羟丙酸	0.01	29	17.51	右旋奎宁酸	0.01
6	9.05	NG-甲基-L-精氨酸	0.05	30	17.75	果糖	13.06
7	9.67	缬氨酸	3.22	31	17.79	甘露糖	0.08
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9	10.76	异亮氨酸	2.32	33	18.11	半乳糖	1.32
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18	13.31	苹果酸	1.27	42	20.99	反油酸	0.03
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20	13.85	4-氨基丁酸	0.46	44	24.32	蔗糖	0.02
21	15.01	苯丙氨酸	0.21	45	24.40	二十二酸	0.01
22	15.29	五碳醛糖	0.12	46	24.82	纤维二糖	0.05
23	15.37	核糖	0.13	47	25.11	海藻糖	0.06
24	15.49	天冬酰胺	0.09	48	25.64	龙胆二糖	0.04

峰	停留时间/min	化合物	相对丰度/%	峰	停留时间/min	化合物	相对丰度/%
1	7.31	丙酮酸	0.04	25	15.86	阿拉伯糖醇	0.05
2	7.46	乳酸	1.23	26	15.99	岩藻糖	0.08
3	7.68	乙醇酸	0.06	27	17.00	莽草酸	0.02
4	8.07	丙氨酸	3.28	28	17.10	柠檬酸	0.08
5	8.66	3-羟丙酸	0.01	29	17.51	右旋奎宁酸	0.01
6	9.05	NG-甲基-L-精氨酸	0.05	30	17.75	果糖	13.06
7	9.67	缬氨酸	3.22	31	17.79	甘露糖	0.08
8	10.39	乙醇胺	0.76	32	17.92	无水葡萄糖	38.38
9	10.76	异亮氨酸	2.32	33	18.11	半乳糖	1.32
10	10.84	脯氨酸	8.07	34	18.23	甘露醇	0.02
11	10.94	甘氨酸	0.36	35	18.26	山梨醇	9.73
12	11.04	丁二酸	0.15	36	18.37	L-酪氨酸	1.17
13	11.23	甘油酸	0.01	37	19.22	棕榈油酸	0.03
14	11.36	尿嘧啶	0.03	38	19.43	棕榈酸	2.43
15	11.54	富马酸	0.06	39	19.80	肌醇	0.77
16	11.65	丝氨酸	0.44	40	20.94	亚油酸	0.60
17	11.99	别苏氨酸	0.28	41	20.94	L-色氨酸	1.45
18	13.31	苹果酸	1.27	42	20.99	反油酸	0.03
19	13.75	焦谷氨酸	2.52	43	21.22	硬脂酸	1.76
20	13.85	4-氨基丁酸	0.46	44	24.32	蔗糖	0.02
21	15.01	苯丙氨酸	0.21	45	24.40	二十二酸	0.01
22	15.29	五碳醛糖	0.12	46	24.82	纤维二糖	0.05
23	15.37	核糖	0.13	47	25.11	海藻糖	0.06
24	15.49	天冬酰胺	0.09	48	25.64	龙胆二糖	0.04

峰	停留时间 /min	化合物	相对丰度/%			峰	停留时间 /min	化合物	相对丰度/%
峰	停留时间 /min	化合物	轮作	连作 5年	连作 10年	峰	停留时间 /min	化合物	轮作	连作 5年	连作 10年
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峰	停留时间 /min	化合物	相对丰度/%			峰	停留时间 /min	化合物	相对丰度/%
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1	7.2	2-羟基吡啶	1.50	1.51	1.12	27	15.99	岩藻糖	0.08	0.11	0.15
2	7.31	丙酮酸	0.02	0.05	0.52	28	17.00	莽草酸	2.13	1.14	0.03
3	7.46	乳酸	1.61	1.63	1.91	29	17.10	柠檬酸	2.69	3.22	4.75
4	7.68	乙醇酸	2.98	2.18	0.08	30	17.51	右旋奎宁酸	0.01	0.02	0.03
5	8.07	丙氨酸	1.68	1.70	1.28	31	17.75	果糖	17.40	16.22	15.23
6	8.66	3-羟丙酸	0.28	0.01	0.02	32	17.79	甘露糖	0.07	0.11	0.13
7	9.05	NG-甲基-L-精氨酸	0.04	0.07	0.08	33	17.92	无水葡萄糖	12.64	16.51	21.53
8	9.67	缬氨酸	4.26	4.06	3.76	34	18.11	半乳糖	1.73	1.75	1.55
9	10.39	乙醇胺	0.98	1.00	3.22	35	18.23	甘露醇	0.01	0.02	0.03
10	10.76	异亮氨酸	3.06	3.07	2.71	36	18.26	山梨醇	12.96	12.87	11.35
11	10.84	脯氨酸	5.42	5.40	2.45	37	18.37	L-酪氨酸	1.53	1.55	1.38
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14	11.23	甘油酸	0.28	0.01	0.02	40	19.67	N-乙酰-D-甘露糖胺	0.01	0.04	0.05
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17	11.65	丝氨酸	0.56	0.58	0.63	43	20.94	L-色氨酸	1.91	1.92	1.70
18	11.99	别苏氨酸	0.34	0.37	0.34	44	20.99	反油酸	0.01	0.04	0.05
19	13.31	苹果酸	3.52	5.10	7.76	45	21.22	硬脂酸	2.32	2.26	2.07
20	13.75	焦谷氨酸	3.87	3.57	2.96	46	24.32	蔗糖	0.01	0.02	0.03
21	13.85	4-氨基丁酸	0.58	0.61	0.55	47	24.4	二十二酸	0.02	0.01	0.02
22	15.01	苯丙氨酸	0.25	0.27	0.28	48	24.82	纤维二糖	0.03	0.06	0.07
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24	15.37	核糖	0.14	0.17	0.16	50	25.64	龙胆二糖	0.02	0.05	0.06
25	15.49	天冬酰胺	0.09	0.12	0.12	51	26.41	肌醇半乳糖苷二水合物	0.20	0.22	0.21
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处理	培养时间/d						菌丝鲜质量 /g
	3		5		7
	菌落直径/mm	化感指数RI	菌落直径/mm	化感指数RI	菌落直径/mm	化感指数RI
对照	32.02^c	—	49.09^c	—	63.08^c	—	0.0096^d
轮作	33.61^b	0.047^c	50.72^b	0.032^c	65.89^b	0.043^c	0.0183^c
连作5年	34.58^ab	0.074^b	52.96^ab	0.073^b	68.92^ab	0.085^b	0.0362^b
连作10年	35.62^a	0.101^a	54.93^a	0.106^a	71.38^a	0.116^a	0.0568^a

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处理	15 d		30 d
处理	发病级别	病情指数	发病级别	病情指数
对照	1.10^c	27.50	1.20^c	30.00
轮作	1.20^bc	30.00	1.40^bc	35.00
连作5年	1.40^b	35.00	1.70^b	42.50
连作10年	1.90^a	47.50	2.30^a	57.50

有机酸	浓度/ （mmol·L^-1）	15 d		30 d
有机酸	浓度/ （mmol·L^-1）	发病级别	病情指数	发病级别	病情指数
苹果酸	0.00	1.10^c	27.50	1.40^c	35.00
	0.05	1.30^bc	32.50	1.60^c	40.00
	0.10	1.50^bc	37.50	2.00^b	50.00
	0.50	2.00^a	50.00	2.50^a	62.50
棕榈酸	0.00	1.10^c	27.50	1.40^c	35.00
	0.05	1.20^c	30.00	1.50^c	37.50
	0.10	1.60^b	40.00	1.90^b	47.50
	0.50	1.90^a	47.50	2.40^a	60.00

[1]	Yan Shipeng, Jiao Runan, Li Chaozhou, Zhang Junlian, Wang Wen. Influence of Irrigation Regime on Potato Assimilate Distribution Andits Mechanism at Different Developmental Stages [J]. Journal of Desert Research, 2019, 39(4): 35-45.
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有机酸	浓度 /（mmol·L^-1）	培养时间/d						菌丝鲜质量/g
		3		5		7
		菌落直径/mm	化感指数RI	菌落直径/mm	化感指数RI	菌落直径/mm	化感指数RI
苹果酸	0.00	32.08^b	—	50.34^b	—	65.04^b	—	0.0102^c
	0.05	33.98^ab	0.056^b	52.30^b	0.037^c	66.32^ab	0.019^b	0.0239^b
	0.10	34.67^ab	0.075^b	54.58^ab	0.078^b	67.82^ab	0.041^a	0.0389^b
	0.50	35.88^a	0.106^a	57.12^a	0.119^a	68.72^a	0.054^a	0.0767^a
棕榈酸	0.00	32.08^bc	—	50.34^b	—	65.04^bc	—	0.0102^c
	0.05	33.25^ab	0.035^b	52.72^ab	0.045^b	66.96^ab	0.029^b	0.0223^b
	0.10	34.12^a	0.060^a	53.62^a	0.061^a	67.24^a	0.033^a	0.0448^a
	0.50	32.37^c	0.009^c	50.22^b	-0.002^c	64.78^c	-0.004^c	0.0237^b

有机酸	浓度 /（mmol·L^-1）	培养时间/d						菌丝鲜质量/g
		3		5		7
		菌落直径/mm	化感指数RI	菌落直径/mm	化感指数RI	菌落直径/mm	化感指数RI
苹果酸	0.00	32.08^b	—	50.34^b	—	65.04^b	—	0.0102^c
	0.05	33.98^ab	0.056^b	52.30^b	0.037^c	66.32^ab	0.019^b	0.0239^b
	0.10	34.67^ab	0.075^b	54.58^ab	0.078^b	67.82^ab	0.041^a	0.0389^b
	0.50	35.88^a	0.106^a	57.12^a	0.119^a	68.72^a	0.054^a	0.0767^a
棕榈酸	0.00	32.08^bc	—	50.34^b	—	65.04^bc	—	0.0102^c
	0.05	33.25^ab	0.035^b	52.72^ab	0.045^b	66.96^ab	0.029^b	0.0223^b
	0.10	34.12^a	0.060^a	53.62^a	0.061^a	67.24^a	0.033^a	0.0448^a
	0.50	32.37^c	0.009^c	50.22^b	-0.002^c	64.78^c	-0.004^c	0.0237^b