閔凡祥,王曉丹,胡林雙,魏 琪,董學志,劉偉婷,郭 梅
(黑龍江省農業(yè)科學院植物脫毒苗木研究所,黑龍江 哈爾濱 150086)
由致病疫霉Phytophthora infestans(Mont.)de Bary引起的晚疫病是目前危害馬鈴薯生產最嚴重的病害之一[1]。每年因此病的發(fā)生導致全世界損失約 170億美元,我國損失約10億美元[2]。馬鈴薯晚疫病菌具有A1和A2兩種交配型,一旦兩種交配型同時存在,通過異宗配合進行有性生殖,從遺傳學角度分析,意味著馬鈴薯晚疫病菌適應性和變異性將更強,并且,有性生殖產生卵孢子,卵孢子能夠在土壤中越冬,成為次年主要的初侵染源。而且,卵孢子多集中在較低部位葉片,從而避開殺菌劑,且對殺菌劑也不敏感,使得化學防治更加困難。因此,A2交配型的出現對抗病育種和晚疫病藥劑防治提出了新的挑戰(zhàn)。黑龍江省是我國重要的馬鈴薯種薯、商品薯及加工原料薯的生產基地之一,馬鈴薯晚疫病每年均有發(fā)生,并造成巨大損失,嚴重制約我省馬鈴薯產業(yè)的發(fā)展。黑龍江省一旦存在A2交配型,那么對晚疫病抗病育種和晚疫病藥劑防治工作將更加艱難,其傳統(tǒng)防治策略和方法均要作出相應的調整。因此,開展馬鈴薯晚疫病菌A2交配型的研究,明確A2交配型在黑龍江省的存在與否,對提高黑龍江省馬鈴薯晚疫病抗病育種,促進馬鈴薯生產發(fā)展,尤其是對晚疫病防治策略和方法均具有指導意義。
1.1.1 培養(yǎng)基
黑麥培養(yǎng)基用于馬鈴薯晚疫病菌的分離培養(yǎng)、保存和鑒定交配型,其制備方法參考Caten等[3]。
1.1.2 交配型標準菌株
A1交配型標準菌株來自北京、A2交配型標準菌株來自荷蘭,均由中國農業(yè)科學院提供。
1.2.1 病害標本的采集
2004~2009年在黑龍江省各馬鈴薯產區(qū),為大興安嶺、嫩江、訥河、克山、海倫、綏棱、綏化、巴彥、呼蘭、哈爾濱等地的馬鈴薯田塊采集晚疫病病葉。用消毒小刀在健康薯塊上切一小口,然后在田間將病葉的單個病斑剪下并夾入薯塊中,最后用吸水紙和線繩包扎好后放入紙袋中帶回實驗室。
1.2.2 病原菌的分離、純化
將分離的病原菌在18℃下黑暗培養(yǎng)5~7 d,用滅菌水洗下孢子囊。將孢子囊懸浮液在4℃下黑暗處理1 h促進游動孢子產生,調節(jié)游動孢子濃度至每毫升103個孢子囊,用移液槍吸取200 μL游動孢子囊懸浮液均勻涂布在黑麥培養(yǎng)基平板上,18℃下黑暗培養(yǎng)24 h,待游動孢子萌發(fā)長出芽管后在10×40倍顯微鏡下用消毒解剖刀挑取單個萌發(fā)的孢子至黑麥培養(yǎng)基平板上,5~7 d后即可在平板上形成小菌落,挑取菌落邊緣菌絲塊轉移至黑麥培養(yǎng)基斜面上培養(yǎng)保存待試。
1.2.3 交配型的鑒定
采用對峙培養(yǎng)技術鑒定各菌株的交配型。將標準菌株和待測菌株分別預培養(yǎng),然后取待測菌株的菌絲塊單獨培養(yǎng)及分別與A1和A2標準菌株對峙培養(yǎng),菌絲塊之間距離1.5 cm。在18℃黑暗條件下培養(yǎng)2周后,在顯微鏡下觀察各待測菌株單獨培養(yǎng)及與標準菌株的菌落交界處是否產生卵孢子。若待測菌株單獨培養(yǎng)能產生卵孢子,說明該菌株自交可育;若單獨培養(yǎng)和與A2配對不產生卵孢子,與A1配對產生卵孢子,說明該菌株為A2交配型。
2004~2009年對采集的病菌,進行分離和單孢純化后,最后獲得124個菌株,其中:克山14個;海倫11個;訥河3個;大興安嶺2個;哈爾濱35個;呼蘭7個;雙城4個;綏化13個;巴彥13個;綏棱8個;望奎5個;林口5個;嫩江4個。研究表明,所測試的124個菌株單獨培養(yǎng)均未觀察到產生卵孢子,說明在這些菌株中不存在自交可育的菌株。此外,這些菌株與A1標準菌株配對也未觀察到卵孢子產生,而與A2配對在菌落交界處均產生了大量卵孢子,說明在測試的124個菌株中沒有A2交配型,均為A1交配型(表1,圖1、2)。
表1 2004~2009年黑龍江省馬鈴薯晚疫病菌交配型的鑒定Table1 Identification of mating type of P.infestans isolates collected from Heilongjiang Province from 2004 to 2009
圖1 對峙培養(yǎng)Figure1 Dual culture
圖2 對峙培養(yǎng)產生卵孢子Figure2 Oospores formation in dual culture
晚疫病菌屬于異宗配合卵菌,其交配型有A1和A2兩種,A1交配型存在歷史較久,A2交配型直到1956年才在墨西哥被發(fā)現[4]。1984年,晚疫病菌A2交配型在瑞士被報道[5],這是A2首次出現在墨西哥以外的地方。自此不斷有國家報告A2交配型的出現,到目前為止,A2交配型已傳播至歐洲、非洲、亞洲等許多國家[6-7]。中國是否受到A2交配型的侵入一直是國內外學術界十分關注的問題,河北農業(yè)大學張志銘教授等[8]1995年從內蒙古和山西分離到了P.infestans A2交配型。1999年趙志堅等[9]在云南省發(fā)現馬鈴薯晚疫病菌A2交配型。2000年朱杰華等[10]報道了我國的河北、內蒙、四川、云南均存在馬鈴薯晚疫病菌A2交配型,并推斷在我國馬鈴薯主產區(qū)可能已普遍存在A2交配型。黑龍江省是否具有A2交配型,金光輝等[11]對黑龍江省馬鈴薯晚疫病菌的交配型進行研究,研究顯示黑龍江省還沒有發(fā)現A2交配型,但據其研究馬鈴薯晚疫病生理小種結果顯示,黑龍江省馬鈴薯生理小種由簡單到復雜,因此,推斷很可能存在A2交配型。
本研究集中2004~2009年采集菌株,對黑龍江省A2交配型進行研究,研究表明,至今還未發(fā)現馬鈴薯A2交配型。因此防治馬鈴薯晚疫病重點將是防止晚疫病菌A2交配型的侵入,加強植物檢疫工作,嚴格禁止從已發(fā)現A2交配型的疫區(qū)調入種薯,繼續(xù)對全省馬鈴薯產區(qū)進行A2交配型的監(jiān)測。
[1]宋伯符,王軍,張志銘,等.我國馬鈴薯晚疫病的研究進展和建議[J].馬鈴薯雜志,1996,10(3):138-141.
[2]Fry W E,Goodwin S B.Historical and recent migrations of Phytophthora infestans:chronology,pathways and implications[J].Plant Disease,1993,77:653-661.
[3]Caten C E,Jinks L L.Spontane ous variability of Phytophthor infestans.I.cutural variation[J].Can J Bot,1968,46:329-348.
[4]Niederhauser J S.The blight,the blighter,and the blighted[J].Transactions of the New York Academy of Science,1956,19:55-63.
[5]Zhang Z M,Li Y Q,Tian S M,et al.The occurrence of potato late blight pathogen(Phytophthora infestans)A2 mating type in China[J].Journal of Agricultural University of Hebei,1996,19(4):62-66.
[6]Dehal K L,Goth R W,Young R.Occurrence of the A2 matingtype of Phytophthora infestans in potato fields in the United States and Canada[J].American Potato Journal,1991,68:717-725.
[7]Mosa A A,Kato M,Kobayashi N K,et al.Occurrence of the A2 mating type of Phytophthora infestans on potato in Japan[J].Phytopath Soc Japan,1989,55:615-620.
[8]張志銘,李玉琴,田世民.中國發(fā)現馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)A2交配型[J].河北農業(yè)大學學報,1996,16(4):63-65.
[9]趙志堅,何云昆,李成云,等.云南省發(fā)現馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)A2交配型[J].西南農業(yè)學報,1999,12(3):1-3.
[10]朱杰華,張志銘,李玉琴.馬鈴薯晚疫病菌(Phytophthora infestans)A2交配型的分布[J].植物病理學報,2000,30(4):375.
[11]金光輝,白雅梅,孫秀梅,等.黑龍江省馬鈴薯晚疫病菌A2交配型的測定[J].中國馬鈴薯,2006,20(4):212-214.