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多穗柯炭疽病病原鉴定及其不同杀菌剂的室内毒力测定

2019-09-10宋慧云段志豪韦嘉怡王军毛子翎单体江

南方农业学报 2019年3期
关键词:炭疽病病原

宋慧云 段志豪 韦嘉怡 王军 毛子翎 单体江

摘要:【目的】分离鉴定多穗柯炭疽病病原,并筛选出最佳防治药剂,为多穗柯炭疽病的识别和防治提供理论依据。【方法】采用组织块分离法分离多穗柯炭疽病病原菌,通过柯赫氏法则确定致病菌,结合形态学和分子生物学对多穗柯炭疽病病原菌进行鉴定;采用菌丝生长速率法测定8种不同杀菌剂对多穗柯炭疽病菌的室内毒力,根据供试杀菌剂的半数有效浓度(EC50)筛选出最佳的防治药剂。【结果】引起多穗柯炭疽病的病原为暹罗炭疽菌(Colletotrichum siamense);不同杀菌剂对多穗柯炭疽病菌菌丝生长的抑制效果存在一定差异,其中98.4%多菌灵的抑菌效果最强,所有供试浓度对多穗柯炭疽病菌的抑制率均为100.00%;其次是97%吡唑醚菌酯和98%福美双,EC50分别为0.04和0.05 mg/mL。【结论】多穗柯为暹罗炭疽菌的新寄主。98.4%多菌灵、97%吡唑醚菌酯和98%福美双可作为防治多穗柯炭疽病的化学杀菌剂。

关键词: 多穗柯;炭疽病;病原;室内毒力测定

中图分类号: S763.11                       文獻标志码: A 文章编号:2095-1191(2019)03-0593-07

0 引言

【研究意义】多穗柯(Lithocarpus polystachyus Rehd.)又名甜茶、甘茶、多穗石柯等,属壳斗科柯属野生常绿乔木,主要分布于广西、湖南、江西和广东等地(尹峰等,2017)。多穗柯是我国传统中草药和保健饮料植物,其茶甘甜清爽,具有消除疲劳、生津止渴的功效,现已成为许多国家新兴的茶、糖、药兼具的茶源(任子蓓等,2018;Yang et al,2018)。由于多穗柯潜在的利用价值,近年来引种多穗柯的地区和种植规模不断扩大,其病害的发生和危害也日趋严重,因此,开展多穗柯病害研究,对促进其产业发展具有重要意义。【前人研究进展】目前对于多穗柯的研究多集中在化学成分、药用价值、保健功能及苗木的繁育等方面,尚未见其病害的相关研究报道。多穗柯根皮苷常用于药品、食品,是一种具有保健功能的甜味剂(王慧莹,2014)。曾祥艳等(2014)研究了不同栽培密度对多穗柯幼林生长的影响,结果表明,当多穗柯幼林密度为100 cm×100 cm时,幼林的综合生长指标达到较优水平。多穗柯中的黄酮、根皮苷等具有显著的抗糖尿病、抗高血压和细胞毒活性(Li et al.,2014;Lin et al.,2014)。Wang等(2014)从多穗柯中鉴定出14种新化合物,其主要成分对藤黄微球菌和枯草芽孢杆菌具有一定的抑制作用。由于多穗柯结实率较低,采用半木质化的多穗柯枝条在150 mg/L ABT 6号生根剂中浸泡1 h后插入基质(黄心土∶泥炭土=4∶1)是最佳的扦插育苗方式(陈金艳等,2016)。多穗柯幼苗具有一定的抗镉能力,在镉浓度为50 mg/L时可促进幼苗生长,而在浓度为250 mg/L时镉不仅抑制幼苗的生长,对其生理及光合作用也具有显著的抑制作用(罗文姬等,2017)。蓝光和红光对多穗柯幼苗的生长有促进作用(蓝金宣等,2018)。【本研究切入点】本课题组前期调查发现,多穗柯叶片发病严重,疑似为炭疽病。炭疽病是危害林木的常见病害,其种类繁多,寄主广泛,多穗柯是否为炭疽病的新寄主值得进一步研究。【拟解决的关键问题】采集多穗柯发病的叶片和组织,通过组织块分离法并结合形态学和分子生物学方法分离和鉴定引起病害的病原,明确致病病原的分类地位,进一步通过室内毒力测定筛选出防治多穗柯炭疽病的有效杀菌剂,以期为多穗柯炭疽病的识别和鉴定提供理论依据,为该病害的综合防控打下基础。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

1. 1. 1 供试植物材料 多穗柯健康叶片和疑似病叶采自广州市天河区华南植物园。

1. 1. 2 主要试剂 供试杀菌剂共8种,分别为98.4%多菌灵、98%嘧菌酯、98%溴菌腈、96.8%苯醚甲环唑、97%吡唑醚菌酯、81%氨基寡糖素、97%嘧霉胺和98%福美双,所有杀菌剂均为原药,购自中国农业科学院植物保护研究所廊坊农药厂。升汞(天津市富宇精细化工有限公司);葡萄糖和二甲基亚砜(DMSO)(分析纯,购自天津市大茂化学试剂厂);真菌基因组DNA抽提试剂盒[生工生物工程(上海)股份有限公司]。试验所用培养基为PDA培养基,PDB培养基为未加琼脂的PDA培养基。

1. 1. 3 主要仪器设备 BX43F生物显微镜[奥林巴斯(中国)有限公司];SW-CJ-2G型超净工作台(苏州净化设备有限公司);MLS-3870三洋高压灭菌锅(松下电器产业株式会社);Exceed-C超纯水机(成都唐氏康宁科技发展有限公司);JA2003N分析天平(上海精密科学仪器有限公司);LRH-50型生化培养箱(上海恒科科技有限公司)。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 病害症状观察和描述 通过观察疑似炭疽病的多穗柯叶片,描述并记录病斑的发生和危害情况,同时观察和描述病害植株林间的生长状态。

1. 2. 2 病原菌的分离和纯化 参照席中刚等(2018)的方法分离引起多穗柯叶部病害的病原。采集新鲜的感病叶片,蒸馏水冲洗干净后,用无菌剪刀在病健交界处剪取10块以上、大小为3 mm×5 mm的叶片组织,先用75%酒精表面消毒20 s,用无菌水冲洗3次,再用0.1%升汞表面消毒1 min,然后用无菌水冲洗3~4次去除残留的升汞,最后用滤纸将表面水分吸干后接种于PDA培养基上,28 ℃暗培养。纯化2~3次后,即可获得纯培养的菌株。将纯化后的菌株接种在PDA斜面培养基上,4 ℃保存备用。

1. 2. 3 致病性测定 参照宋慧云等(2018)的方法,利用柯赫氏法则确定其致病菌。

1. 2. 4 病原菌的鉴定 采用形态学和分子生物学相结合的方法对分离得到的病原菌进行鉴定。病原菌的形态学鉴定参照《真菌鉴定手册》(魏景超,1979)及《植物病原真菌学》(陆家云,2001)。采用光学显微镜观察并记录病原菌的菌丝、产孢情况及孢子特征等。分子生物学鉴定参照宋慧云等(2018)的方法。首先利用真菌基因组DNA抽提试剂盒提取病原菌的基因组DNA,然后利用真菌的通用引物ITS4(5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3')和ITS5(5'-G GAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3')进行PCR扩增、测序。将测序成功的ITS-rDNA序列提交至GenBank数据库,获得登录号,经同源性比对后采用最大似然法构建系统发育树,结合形态学的鉴定结果最终确定病原菌的分类地位。

1. 2. 5 不同杀菌剂对病原菌室内毒力测定 采用菌丝生长速率法测定不同杀菌剂对多穗柯炭疽病菌的室内毒力,供试杀菌剂浓度参照单体江等(2019)的方法。分别以30% DMSO为阴性对照、无菌水为空白对照、98.4%多菌灵为阳性对照,每处理重复3次。待空白对照的菌落生长至培养皿面积的2/3时,采用十字交叉法测得不同处理的菌落直径,计算抑制率。

计算出不同浓度下的抑制率,以杀菌剂浓度的对数值为横坐标、抑菌率的生物统计机率值为纵坐标,采用Excel 2010处理得到毒力回归方程和回归系数,计算半数有效浓度(EC50),通过SAS 9.4进行差异性分析,比较不同杀菌剂的相对抑制效果。

2 结果与分析

2. 1 病害症状观察结果

该病害的林间危害症状,主要危害多穗柯叶片,发病叶片的叶尖或边缘出现近圆形褐色小斑点,随后病斑不断扩大,不规则;病斑中心灰白色,干枯,边缘灰褐色,坏死,病斑周围组织黄化。后期部分叶片干枯,干枯面积达叶片的1/3~1/2,严重时叶片脱落。

2. 2 病原菌分离及致病性测定结果

通过组织块分离法从多穗柯病叶的病健交界处共分离得到2株不同的菌株,分别为Lpf-L1和Lpf-L2。采用针刺回接法将Lpf-L1和Lpf-L2分别接种到离体健康的多穗柯叶片上。观察发现,接种3 d后,Lpf-L1菌株能使多穗柯叶片表现出发病症状,接种部位出现深褐色坏死病斑,随后病斑逐渐扩大,危害症状与自然发病症状类似。左侧病斑上进行病原菌的分离,能分离得到与Lpf-L1相同的菌株,而接种Lpf-L2菌株的叶片未发病。结果表明Lpf-L1菌株是多穗柯病害的病原菌。

2. 3 病原菌鉴定结果

Lpf-L1菌株在PDA培养基上菌落为圆形,规则,白色,气生菌丝发达,菌落背面中心呈浅灰色。培养7 d左右,菌落可长满整个培养皿(d =7.5 cm)。菌丝为有隔菌丝,分生孢子长椭圆形或圆柱形,两端钝圆,无色,单孢,内含多个油滴,分生孢子大小平均为15.71 μm×7.50 μm。根据病原菌分生孢子、菌丝和菌落的形态特征,将该病原菌初步鉴定为炭疽病菌。

通过基因组DNA提取、PCR扩增和测序,获得大小为603 bp的ITS-rDNA序列,GenBank登录号为MH397500。在GenBank数据库中进行同源性比对分析,并构建系统发育进化树。Lpf-L1菌株与暹罗炭疽菌(Colletotrichum siamense,MH005091.1)聚在同一分支上。

结合上述形态学特征,确定引起多穗柯叶部病害的病原菌为半知菌类,炭疽菌属(Colletotrichum sp.)真菌。

2. 4 不同杀菌剂对病原菌的室内毒力测定结果

不同杀菌剂对多穗柯炭疽病菌室内毒力测定结果见表1。从表1可看出,除81%氨基寡糖素外,其他7种供试杀菌剂对多穗柯炭疽病菌菌丝生长均表现出一定的抑制活性,但不同供试杀菌剂对炭疽病菌菌丝生长的抑制存在明显差异。阳性对照98.4%多菌灵对多穗柯炭疽病菌的抑制效果最好,在不同供试浓度下的抑制率均为100.00%,其次是97%吡唑醚菌酯,EC50为0.04 mg/mL,98%福美双也表现出较好的抑菌活性,EC50为0.05 mg/mL,以上三者的EC50均小于0.10 mg/mL,说明多穗柯炭疽病菌对98.4%多菌灵、97%吡唑醚菌酯和98%福美双非常敏感;98%溴菌腈和96.8%苯醚甲环唑的EC50在0.10~1.00 mg/mL,即多穗柯炭疽病菌对98%溴菌腈和96.8%苯醚甲环唑较敏感;97%嘧霉胺和98%嘧菌酯的EC50分别为3.08和6.77 mg/mL,对多穗柯炭疽菌的抑制效果较差。综上所述,98.4%多菌灵、97%吡唑醚菌酯和98%福美双是防治多穗柯炭疽病菌的有效杀菌剂。

3 讨论

本研究结果表明,多穗柯是炭疽病菌的新寄主,其病原为暹罗炭疽菌(C. siamense)。暹罗炭疽菌最早在泰国咖啡上被发现可引起咖啡炭疽病,是胶孢炭疽菌(C. gloeosporioides)復合种之一,可寄生多种热带和亚热带植物,造成叶、枝、花和果腐烂,导致严重的经济损失(韩永超等,2014;蒋仕强等,2016)。最新的研究表明,暹罗炭疽菌可侵染印度水黄皮(Pongamia pinnata)的果实等(Dwarka et al.,2016)、鸢尾(Iris tectorum)(Liu et al.,2017)、台湾荔枝(Litchi chinensis)(Ni et al.,2017)、核桃(Juglans regia L.)(Wang et al.,2017)、韩国柿树(Diospyros kaki L. f.)(Chang et al.,2018)、阿根廷苹果(Malus pumila)(Fernandez et al.,2018)、中国鹧鸪茶(Mallotus oblongifolius)(Liu et al.,2018)和红心火龙果(Hylocereus polyrhizus)(Zhao et al.,2018)等。

室内毒力测定结果表明,多菌灵、福美双和吡唑醚菌酯是有效抑制多穗柯炭疽病菌的杀菌剂。多菌灵化学性质稳定,高效低毒,对多种真菌性病害有较好的防治效果(贺君等,2016)。福美双低毒、杀菌谱广,广泛应用于水果和蔬菜的病害防治(邓之亮等,2015;马珂,2016),但相关研究也表明福美双会造成斑马鱼早期原始生殖细胞移动分布的延迟,诱导细胞凋亡及肉鸡胫骨软骨发育不良等(于永利等,2014;张宁等,2017),因此在病害防治中应合理使用。吡唑醚菌酯应用范围广,且具有内吸传导性和耐雨水冲刷等性能,持效期较长(袁传卫等,2015)。近年来关于暹罗炭疽菌化学防治的相关报道较少,Hu等(2015)测定了从不同水果中分离到的C. siamense孢子悬浮液对嘧菌酯的敏感性,发现其EC50在0.016~0.035 μg/mL,明显强于本研究结果,可能与测定方法不同有关,同时嘧菌酯对孢子的抑制效果比对菌丝的抑制效果更明显。氨基寡糖素作为植物免疫诱抗剂,是通过激发植物自身的免疫反应使其获得系统抗性,而非直接作用于有害生物(杨普云等,2013),本研究中氨基寡糖素对多穗柯炭疽病菌菌丝生长的抑制作用最弱,可能与测定的方法不同有关。菌丝生长速率法是测定供试药剂与真菌菌丝直接接触时产生的抑制效果,但不同杀菌剂的作用机理不同,且作用效果还受杀菌剂的特效性及寄主的生长环境和气候等因素影响(杨友联等,2014),因此在后续研究中可进一步测定其在林间的药效,同时测定杀菌剂的残留量,从而为植物病害防治提供更加科学的依据。

4 结论

引起多穗柯炭疽病的致病菌为暹罗炭疽菌(C. siamense),多穗柯是炭疽病菌的新寄主。98.4%多菌灵、97%吡唑醚菌酯和98%福美双对多穗柯炭疽病菌菌丝生长的抑制作用最强,可作为防治多穗柯炭疽病的化学杀菌剂。

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(責任编辑 麻小燕)

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