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甜叶菊白绢病的特性研究

2018-01-17刘录德

中国糖料 2018年1期
关键词:甜叶菊生长率菌核

刘录德

(甘肃省武威市凉州区金河镇人民政府农业技术服务中心,武威733000)

在印度引起甜叶菊枯萎病的3种土传病害是白绢病(Sclerotium rolfsii)、镰刀菌枯萎病(Fusarium solani)和立枯丝核菌根腐病(Rhizoctonia bataticola),其中白绢病的威胁较大,发病率高达39.65%,是分布在甜叶菊种植任何地区的主要病害,17个地点调查获得14个甜叶菊白绢病分离物:SrNID(Nidshoshi)、SrHOS(Hosagudda)、SrGKVK (UAS,Bengaluru)、SrTHI (Thindlu)、SrKAL (Kalenahalli)、SrSAI (Saidapur)、SrSIR(Sirsi)、SrTHIR(Thirthalli)、SrRIP(Rippenpete)、SrGAN(Gangavati)、SrBGM(Belgaum)、SrGDG(Gadag)、SrRCR(Raichur)、SrMYS(Mysore)。对其特性进行详细研究,对综合预防和控制其发生有重要意义。本文综述了甜叶菊白绢病的特性研究情况,以期为我国甜叶菊病害控制提供参考和借鉴。

1 甜叶菊白绢病形态、生理生化及分子水平特性

1.1 甜叶菊白绢病形态、生理生化特性

1.1.1 生长率 不同的甜叶菊白绢病菌株生长速率为0.63~1.25mm/h。根据生长率,将菌株分为3组。Ⅰ组快速生长 (1.25mm/h):SrGKVK、SrKAL、SrSAI、SrRCR 和 SrBGM;II组中等生长(≥0.94mm/h):SrTHI、SrNID、SrSIR、SrMYS、SrGDG 和 SrHOS;III组慢速生长(≥0.63 mm/h):SrRIP、SrTHIR 和 SrGAN。 S.rolfsii分支发生在菌丝顶端,细胞壁合成和降解之间的微妙平衡调节着生长。β-1-3葡聚糖酶和葡聚糖合成酶两种酶参与这个活动,这两种酶的平衡控制S.rolfsii菌丝的生长和分支。

1.1.2 菌核萌动时间 不同菌株的菌核形成的时间不同。菌株分为3组。Ⅰ组 (第4天萌动):SrGKVK、SrKAL、SrSAI、SrRCR 和 SrBGM;II组(第 5 天萌动):SrTHI、SrNID、SrSIR、SrMYS、SrGDG 和 SrHOS;III组(第7天萌动):SrRIP、SrTHIR和SrGAN。所有的菌株,菌体最初白色,后变成深褐色。菌核颜色的变化也可能是由于营养物质的利用或缺乏。

1.1.3 菌落颜色和类型 所有的菌株菌落除SrGAN、SrTHIR和SrRIP显示白色外均呈淡白色。SrKAL、SrNID、SrTHI、SrGKVK、SrSIR、SrSAI、SrHOS、SrMYS、SRRCR、SrGDG 和 SrBGM 菌丝体呈紧密状, 而 SrGAN、SrTHIR和SrRIP菌丝体呈蓬松状。

1.1.4 菌核数和形状、大小、重量 菌株SrKAL、SrNID、SrTHI、SrGKVK、SrSIR生产的菌核数较多(241~324个/板); 菌株 SrGAN、SrTHIR、SrSAI、SrHOS、SrMYS、SrGDG、SrRCR 和 SrBGM 生产的菌核数最多 (310~346个/板);SrRIP生产的菌核数很少(142个/板)。菌株SrNID、SrTHIR、SrMYS和SrRIP的菌核表现椭圆形而其它的为圆形。菌株菌核体大小的变化显著。SrRIP、SrTHIR和SrGAN菌株最大,平均直径分别为2.00mm、1.67mm 和 1.43mm;SrTHI、SrNID、SrSIR、SrMYS、SrGDG 和 SrHOS 菌核为中型 (1.00~1.25mm); 而 SrGKVK、SrKAL、SrRCR、SrSAI和SrBGM生产的菌核较小,分别为0.85、0.82、0.95、0.83和0.82 mm。 菌核体重量测试显示差异明显。SrTHIR菌株的百菌核最重(436mg),SrSAI菌株的最轻(272mg)。分为3类。I组重量270~304mg:SrGKVK、SrKAL、SrRCR、SrBGM 和 SrSAI;II组重量 310~342 mg:SrTHI、SrNID、SrSIR、SrMYS、SrGDG和SrHOS;III组重量426~436mg:SrRIP、SrGAN和SrTHIR。结果清楚地表明分离物间菌核重量差异显著。

1.1.5 菌核在培养皿的位置 关于菌核的位置,SrTHI、SrGKVK、SrRIP、SrSAI、SrHOS、SrBGM和SrGDG菌株的菌核最大达培养皿边缘;SrGAN和SrSIR菌株的菌核集在中心;而菌株SrKAL、SrNID、SrTHIR、SrMYS和SrRCR产生的菌核在培养皿呈不规则分布。

1.1.6 菌丝体兼容性、生长兼容群 PDA板被标记成3个部分,活跃生长菌落(3~4d)的菌丝盘直径为5mm,各分离物接种于PDA板各部位。接种后的板,在28℃培养5~15d。在14个菌株中发现7个生长兼容组。I组:兼容所有的 13 个菌株(SrKAL);II组:兼容 12 个株(SrRIP);III组:兼容 11 个菌株(SrNID);IV 组:兼容 10 个菌株(SrBGM、SrHOS、SrMYS、SrTHI和 SrSIR);V 组:兼容 9 个菌株(SrSAI、SrGDG 和 SrTHIR);VI组:兼容 8个菌株(SrRCR);VII:兼容表7个菌株(SrGAN和SrGKVK)。其中,SrKAL与其他菌株高度兼容。在相容反应中,两个菌株的菌丝在相互作用区混合;然而,在不兼容反应中,出现大片的菌丝死亡区。在大多数的拮抗反应,菌核均沿两菌株溶解边界形成,尽管有些菌丝可沿边缘生长。

1.1.7 草酸生产 每个S.rolfsii菌株单独在马铃薯葡萄糖液(PDB)培养基上培养,测定草酸生产量。结果表明,不同菌株草酸生产有显著变化,SrKAL的草酸生产量最大 (5.90mg/mL),其次是SrGKVK(5.80mg/mL)、SrBGM(5.12mg/mL)和 SrRCR(4.93mg/mL)。 然而,在 SrRIP 草酸生产量最少(1.33mg/mL),其次是 SrGAN(1.45mg/mL)和 SrTHIR(1.80mg/mL)。 其他菌株(SrTHI、SrNID、SrSIR、SrMYS、SrGDG 和 SrHOS)为中等(2.90~3.80mg/mL)。草酸生产量和毒力呈正相关。

1.1.8 毒力指数 将14株菌株接种于甜叶菊上,研究其致病性变化。毒力最大的是SrKAL(指数10.00),在10d 使甜叶菊植株完全萎蔫;其次是 SrGKVK(8.33)、SrBGM(7.64)、SrSAI(6.41)和 SrRCR(6.11),分别需要12、13、15和15d使甜叶菊植株枯萎;毒力最小的是SrRIP,毒力指数为1.98,植株萎蔫所需时间最长。菌株最大毒力指数需要较少的时间导致植株萎蔫。基于毒力指数将菌株分为3组。I组(毒力指数6~10):SrGKVK、SrGKVK、SrSAI、SrRCR、SrBGM;II组 (毒力指数>3、<6):SrTHI、SrNID、SrSIR、SrMYS、SrGDG 和 SrHOS;III组(毒力指数≤3):SrGAN、SrTHIR 和 SrRIP。

1.1.9 综合分组 毒力与萎蔫时间、菌核成熟、菌核大小、毒力指数和草酸生产有关。菌株生长率高,菌核成熟时间少,菌核小,毒力指数和草酸生产量高,短时间植株萎蔫的属高剧毒;而生长率、菌核成熟度、菌核大小、毒力指数和草酸生产量都中等,那么需要中长的时间植株萎蔫的属剧毒;而菌株生长速度缓慢,菌核成熟时间长,菌核大,毒力指数和草酸生产量都低,那么需要长时间植株萎蔫的属低毒。根据萎蔫天数、生长率、菌核成熟度和大小,毒力指数、草酸生产量,S.rolfsii菌株分成3组。I组-高毒力菌株:SrGKVK、SrKAL、SrSAI、SrRCR 和 SrBGM,10~15d 植株萎蔫、真菌生长率高(1.25mm/h),6~7d 内菌核成熟、菌核大小 0.85~0.95mm、毒力指数 6~10、生产草酸 4~6mg/mL;II组-中等毒力株:SrTHI、SrNID、SrSIR、SrMYS、SrGDG 和 SrHOS ,18~22d植株萎蔫、真菌生长速度中等(0.94mm/h)、菌核成熟时间中等、菌核大小1~1.50mm、毒力指数为3~6、草酸生产 2~4mg/mL;III组-低毒力菌株:SrTHIR、SrGAN 和 SrRIP,21~38d 植株萎蔫、真菌生长率低(0.63 mm/h)、菌核大小 1~3mm、毒力指数 1~2.5、草酸生产 1~2mg/mL。

1.2 甜叶菊白绢病分子研究

1.2.1 RAPD-PCR特性描述 使用传统的形态差异很难区分这些菌株,使用RAPD和ITS检测S.rolfsii菌株的变异很适用。用OPA、OPB和OPF系列引物来确定分离株之间的遗传距离和构建。24个引物用于扩增,其中OPA02、OPA04、OPA06、OPA09、OPB02、OPB4和OPF显示100%的多态性。根据简单匹配系数的遗传相似性矩阵构建评价S.rolfsii菌株间的遗传相关性,相似系数为0.63~0.93。SrGDG (Gadag)和SrNID(Nidshoshi)之间的遗传相似性最大;SrRIP(Rippenpete)和SrMYS(迈索尔)之间的遗传相似性最小。聚类分析显示 3大集群。SrMYS、SrKAL、SrRCR、SrSAI、SrBGM、SrTHI和 SrGKVK 为一类,SrTHIR 和 SrRIP 是在一个单独的集群,SrGDG、SrNID、SrHOS、SrGAN和SrSIR在一个集群。

1.2.2 ITS-PCR特性描述 ITS-1和ITS-4引物用于14个S.rolfsii菌株rDNA的ITS区PCR扩增。14个菌株两引物各得到一个650~700 bp单一条带。这些结果证实,所有的菌株属于Sclerotium属。SrHOS、SrKAL、SrMYS和SrTHIR菌株的18S、5.8S和28SrDNA基因序列片段与NCBI公布的序列有100%的相似度,即,分别为 Athelia rolfsii菌株 HUTC1T1 (HQ895874.1)、Athelia rolfsii菌株 AS-1(JN241563.1)、Athelia rolfsii菌株NAGC12T1(HQ895931.1)和Athelia rolfsii 18S核糖体RNA基因(HM222638.1)。SrGAN和SrGDG与Athelia rolfsii菌株兰花18S核糖体RNA基因序列(GQ358518.1)有99%相似性;SrNID和SrTHI与Athelia rolfsii菌株 AS-1 (JN241563.1) 有 99%相似性;SrBGM、SrRCR 和 SrSIR 与 Athelia rolfsii菌株 srpo3(KC460985.1)、Athelia rolfsii菌株 SR001 18S核糖体 RNA 基因(HQ420816.1)和 Athelia rolfsii菌株 LS341-1(GQ358518.1)有99%的相似性;SrGKVK和SrRIP菌株与Athelia rolfsii 18S核糖体RNA基因(HM222638.1)和Sclerotium delphinii菌株Sd-1(JQ982485.1)有98%相似性;而SrSAI与Athelia rolfsii菌株KACC42087 18S核糖体RNA基因(HM355751.1)有98%相似性。

1.2.3 系统发育分析 系统树是所有14个菌株18SrDNA区核苷酸序列通过邻近连接树的结构方法。发表的Athelia rolfsii菌株BeanScRs(登录号:KC293992.1)序列从NCBI下载,被用于系统树的构建。14个S.rolfsii菌株的系统树主要分为两个集群。A集群包含甜叶菊的所有S.rolfsii(Athelia rolfsii)种,而B集群包括Athelia rolfsi i菌株BeanScRs(登录号:KC293992.1)。由系统树可见,14个S.rolfsii多样性不丰富。Athelia rolfsii菌株BeanScRs(登录号:KC293992.1)在树状图与上述14菌株呈独立分支。

2 环境条件对白绢病的影响

2.1 土壤温度

土壤温度是影响真菌生长的重要因素之一。S.rolfsii产生最大生长是在30℃(65.35%菌落),显著优于其它土壤温度;而20℃和40℃温度间没有显著差异;在50℃没有菌落生长。菌核萌发率,在30℃达最大(92.67%),高于其它温度;在45℃萌发最少(14.33%);在50℃没有菌核萌发。真菌在较高的温度下活性降低,可能是由于缺乏最佳生长所需要的氧。

2.2 土壤水分

S.rolfsii在低含水量土壤存活好于高含水量土壤。在10%的土壤含水量真菌腐生活动达32.33%,在20%的土壤含水量真菌腐生活动达56.87%,在30%的土壤含水量真菌腐生活动达84.13%,土壤含水量>30%,真菌腐生活动开始下降,至70%土壤含水量,真菌腐生活动降为12.67%。对于菌核萌发,在30%土壤含水量萌发率达100%;其次是20%、40%土壤含水量,萌发率各为80.13%、73.67%;70%土壤含水量萌发率最少(25.69%)。增加土壤含水量可能使土壤中的通气量减少使病原菌由于供氧不足而失去活性。

2.3 土壤pH值

在pH 5.5~6.5真菌表现出中度到良好的生长,S.rolfsii最大真菌菌落为pH 6.0,pH 6.5真菌腐生活动是79.10%,pH 7.0和7.5真菌腐生活动分别为66.12%和53.33%,在pH 9.5腐生活动32.42%。菌核萌发不同处理也差异显著。在pH 6.0时菌核萌发最高(92.25%),其次是 pH 6.5(90.00%)、pH 7.0(85.00%)和 pH 5.5(83.33%),在 pH 9.5(24.48%)和 pH 9.0(38.33%)菌核萌发最低。

2.4 土壤深度

在土壤1cm深度菌核萌发达最大(87.57%),随着深度的增加菌核萌发率逐渐降低,在土壤深度15和16cm菌核萌发率仅2%,在土壤深度17~20cm,没有菌核萌发。

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