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        蓮藕腐敗病病原菌致病性及遺傳差異性的研究

        2010-11-12 13:04:26梁志懷魏林安哲宇
        長江蔬菜 2010年14期

        梁志懷,魏林,安哲宇

        (1.湖南省植物保護(hù)研究所,湖南長沙,410125;2.中南大學(xué)研究生院隆平分院)

        蓮藕是近幾年農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整、生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要水生蔬菜之一,大田種植、池藕開發(fā)已成為農(nóng)民增收的主要經(jīng)濟(jì)來源。蓮藕腐敗病為蓮藕生產(chǎn)上的主要病害,給蓮藕生產(chǎn)造成較大的損失,嚴(yán)重的可使蓮藕商品價(jià)值減少60%以上[1]。由于藕農(nóng)常習(xí)慣于周年和連年的重茬種植,該病的發(fā)生有逐年加重的趨勢(shì)。蓮藕腐敗病的初侵染源是帶菌的種藕和帶病的土壤,最初發(fā)病受害部位為地下莖,不易觀察,常失去最佳防治時(shí)期,化學(xué)防治收效不大。因此,利用抗病品種是防治蓮藕腐敗病最為有效的措施,這就有必要確定腐敗病菌的致病力與優(yōu)勢(shì)種群。本文研究確定了測(cè)定蓮藕腐敗病菌致病性的快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便鑒定的方法,并對(duì)供試菌株間的致病性分化與遺傳背景間差異性的關(guān)系作了初步分析,結(jié)果如下。

        1 材料與方法

        1.1 供試病原菌

        選取蓮藕腐敗病主要致病菌鐮刀菌作為供試菌株,7個(gè)鐮刀菌菌株中有5個(gè)菌株為不同區(qū)域發(fā)病藕上分離、純化培養(yǎng)獲得,另2個(gè)菌株為從百合、黃瓜枯萎病病株上分離、純化培養(yǎng)獲得。7個(gè)供試菌株來源分別為 F1:長沙縣藕田病株;F2:湘鄉(xiāng)藕田病株;F3:超市病藕;F4、F5:長沙市菜市場(chǎng)病藕;F6:百合枯萎病株;F7:黃瓜枯萎病株。

        1.2 供試藕塊

        從藕田里取長勢(shì)較為一致的健康嫩藕節(jié),取中間段6 cm,從中間縱切后供試。

        1.3 不同接種方法測(cè)定供試病原菌致病性[2,3]

        ①病原菌菌絲牙簽接種 接種物培養(yǎng):將供試鐮刀菌移植于PDA培養(yǎng)基平板上,于25℃下恒溫培養(yǎng)4~5 d,備用;選用軟木質(zhì)牙簽,水煮2~3次(防止牙簽上的化學(xué)酚類物質(zhì)等抑制鐮刀菌的生長),每次煮1 h,煮后用清水沖洗2~3次,晾至半干后將牙簽尖部輕放于裝有PDA培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿中,牙簽的尾部用滅菌的直徑0.5 cm的濾紙托起,每皿放3根,將7個(gè)供試鐮刀菌菌塊(0.5 cm×0.5 cm)分別接種于培養(yǎng)皿的中央,置于25℃下培養(yǎng),使病原菌從培養(yǎng)基向牙簽上蔓延生長,當(dāng)牙簽從尖部被病原菌覆蓋至牙簽的1/4后,用于供試藕塊的接種。

        病原物接種:先用滅菌的大號(hào)注射針頭在藕塊要接種的部位刺1 cm深(防止直接用牙簽插入時(shí)附著在牙簽上的病原菌脫落),再將帶菌牙簽插入藕塊接孔中,每孔接牙簽2根,每藕塊接3個(gè)孔。接種后的藕塊置于(26±1)℃溫度條件下的培養(yǎng)箱中保濕培養(yǎng)。

        ②病原菌菌絲塊接種 藕塊接種:將在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)7 d的各供試鐮刀菌用7 mm無菌打孔器在無菌的條件下,自菌落邊緣切取菌餅,用接種器將菌餅接種于藕塊的中央,菌絲面朝下,每藕塊接種1個(gè)菌餅,接種后將藕塊置(26±1)℃溫度條件下的培養(yǎng)箱中保濕培養(yǎng)。

        藕葉接種:配置植物營養(yǎng)液,將初展的嫩葉插入裝有基本植物營養(yǎng)液的燒杯中,將藕塊接種中制備的菌絲塊接種在葉片距邊緣8 cm處,相距10 cm放置1塊,菌絲塊上放置滅菌的棉花團(tuán)保濕,再將藕葉連同燒杯置(26±1)℃溫度條件下的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。以接種不含菌絲體的等體積瓊脂塊為對(duì)照。

        ③病原菌孢子懸浮液接種 病原菌孢子懸浮液的制備:將在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)7 d的各供試菌株的菌絲體,加適量的無菌水清洗,用4層滅菌紗布過濾后,用無菌水將孢子量調(diào)整為1×108個(gè)/mL,制備成供試孢子懸浮液。

        藕塊接種:將縱切的藕塊置于保濕的培養(yǎng)皿內(nèi),每藕塊均勻噴霧15 mL孢子懸浮液,置于(26±1)℃溫度條件下的培養(yǎng)箱中保濕培養(yǎng)。以噴霧蒸餾水為對(duì)照。

        藕葉接種:采用與藕塊接種的相同方法處理藕葉,將孢子懸浮液均勻地噴霧于葉片上,接種后的葉片連同燒杯置于(26±1)℃溫度條件下的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。以噴霧蒸餾水為對(duì)照。

        不同菌株藕塊接種15塊,葉片接種6片。9 d后記錄各處理發(fā)病率;按調(diào)查的病級(jí)數(shù),計(jì)算病指。

        1.4 病害發(fā)病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

        根據(jù)腐敗病在蓮藕葉片、地下莖的發(fā)病特點(diǎn),確定病害發(fā)病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

        ①接種藕塊病級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 0級(jí):藕塊生長正常、完好;1級(jí):藕塊有輕微病變,病變尚未侵入藕塊組織;2級(jí):藕塊組織有明顯病變,維管束呈褐色;3級(jí):藕塊維管束呈深褐色,變色部分占總面積的10%以下;4級(jí):變色部分占藕塊總面積的10%~30%;5級(jí):變色部分占藕塊總面積的30%以上。每個(gè)藕塊為一計(jì)量單位。

        ②接種葉片病級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) a.菌絲塊接種葉片。0級(jí):葉片上未見癥狀;1級(jí):淺褐色病斑環(huán)在葉片上擴(kuò)展 0~3.0 cm;3 級(jí):水浸狀病斑環(huán)在葉柄上擴(kuò)展 3.0~3.5 cm;5 級(jí):水浸狀病斑環(huán)在葉柄上擴(kuò)展 3.5~4.0 cm;7 級(jí):水浸狀病斑環(huán)在葉柄上擴(kuò)展 4.0~4.5 cm;9 級(jí):水浸狀病斑環(huán)在葉柄上擴(kuò)展4.5 cm以上。以每個(gè)菌絲塊為一計(jì)量單位。

        b.孢子懸浮液噴霧接種葉片。0級(jí):無病癥;1級(jí):接種葉出現(xiàn)可見的褪綠小點(diǎn)或黃色小點(diǎn);2級(jí):接種葉出現(xiàn)1~5個(gè)黑色斑點(diǎn);3級(jí):接種葉上出現(xiàn)10個(gè)黑色斑點(diǎn)或葉尖出現(xiàn)黑斑;4級(jí):接種葉上出現(xiàn)11~15個(gè)黑色斑點(diǎn);5級(jí):接種葉上出現(xiàn)16~20個(gè)黑色斑點(diǎn);6級(jí):接種葉上出現(xiàn)20個(gè)以上黑色斑點(diǎn)。整個(gè)葉片十字交叉分為4等份,每1份為1個(gè)計(jì)量單位。

        1.5 供試病原菌遺傳差異性分析

        ①供試病原菌菌絲體的培養(yǎng) 在PDA平板上培養(yǎng)5 d的供試菌株菌落邊緣取10 mm×10 mm的菌絲塊,轉(zhuǎn)入100 mL的PD液體培養(yǎng)基中,25℃條件下?lián)u床120 r/min震蕩培養(yǎng)6 d,真空抽濾獲得菌絲體后,分別用無菌水和滅菌的生理鹽水洗滌2次后,45℃烘干備用。

        ②DNA的提取 具體操作參照曹宜等方法[4],略作修改。

        ③引物篩選和RAPD擴(kuò)增 從18條擴(kuò)增條帶數(shù)量適中、條帶清晰可辨的隨機(jī)引物(均由上海生工生物公司合成)中,進(jìn)一步篩選出主帶明顯、穩(wěn)定的3條隨機(jī)引物作為試驗(yàn)用引物。其引物序列分別為:S6 5'TGCCGAGCTG 3';S11 5'TGGACCGGTG 3';S16 5'AGATGCAGCC 3'。

        PCR反應(yīng)體系總體積為25 uL。其中:模板DNA 1 μL(50 ng),隨機(jī)引物 1 μL(約 5 pmol),10×PCR Buffer(含 Mg2+) 2.5 μL,dNTP 2 μL,Taq 酶 1 單位(U)0.5 U,加 ddH2O 至 25 μL。

        PCR反應(yīng)程序:94℃ 預(yù)變性4 min; 循環(huán):94℃變性30 s,37℃退火30 s,72℃ 延伸1 min,共35輪循環(huán);循環(huán)結(jié)束后,72℃ 延伸8 min,16℃保溫。

        檢驗(yàn): 取 PCR 產(chǎn)物 7.5 μL 加 2.5 μL 上樣緩沖液于2% 瓊脂糖膠(含0.5 μg/mL溴化乙錠) 上穩(wěn)壓100~110 V電泳1.5 h。紫外檢測(cè)儀觀察、拍照。

        ④數(shù)據(jù)分析 根據(jù)供試菌株RAPD-PCR擴(kuò)增條帶的有無,以1,0記數(shù)。統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定、清晰的條帶,采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 供試病原菌不同接種方法對(duì)寄主發(fā)病的影響

        試驗(yàn)中采用5種方法對(duì)供試病原菌進(jìn)行人工接種,接種藕塊和葉片發(fā)病情況表明,所有接種方法都可導(dǎo)致接種體發(fā)病,且人工接種植株的感染癥狀與大田中自然發(fā)病的相同,在接種病株的再分離中所得病原菌的形態(tài)和培養(yǎng)性狀與接種菌完全一致。

        供試藕塊和葉片發(fā)病情況見表1。如表1所示,所有供試菌株中以菌絲塊對(duì)藕塊接種所致發(fā)病率最高,且發(fā)病最嚴(yán)重,病情指數(shù)最高。用病原菌菌絲體牙簽接種,藕塊的發(fā)病率雖然也較高,但與菌絲塊接種相比,無顯著差異,但接種藕塊的發(fā)病嚴(yán)重度則低于菌絲塊接種。孢子懸浮液噴霧接種,則是葉片接種的較好方法,該方法接種病原菌后,葉片的發(fā)病率及發(fā)病程度均高于藕塊的。試驗(yàn)結(jié)果還表明,不同接種方法,接種物出現(xiàn)癥狀的時(shí)間不同,菌絲塊接種的藕塊4 d左右即出現(xiàn)典型的癥狀,孢子懸浮液噴霧接種的葉片6 d左右才出現(xiàn)典型的癥狀。

        表1 供試病原菌不同接種方式的發(fā)病程度

        試驗(yàn)結(jié)果表明,用藕塊進(jìn)行腐敗病病原菌致病性測(cè)定時(shí),可選擇病原菌菌絲塊接種的方法;用藕葉進(jìn)行測(cè)定時(shí),可選擇孢子懸浮液噴霧接種的方法。綜合考慮接種物發(fā)病嚴(yán)重度,病情調(diào)查時(shí)記數(shù)的復(fù)雜性和接種后保濕效果好壞等因素,最適宜的方法應(yīng)首選藕塊菌絲塊接種測(cè)定的方法。

        2.2 不同來源病原菌對(duì)寄主致病性存在著分化

        試驗(yàn)中所采用的5種接種方法測(cè)定蓮藕腐敗病菌的致病力,試驗(yàn)表明,供試的7個(gè)菌株間的致病力均表現(xiàn)出差異性,存在明顯的致病性分化,但這種菌株間致病力差異與菌株地域來源并未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。并且,各供試菌株在不同接種方法下,其所表現(xiàn)出的致病力強(qiáng)度具有一致性,如F1菌株,其在5種不同接種方法下,均表現(xiàn)出較強(qiáng)的致病力;F6菌株在5種接種方法下,致病力表現(xiàn)得都較弱。從表1中還看出,從發(fā)病的藕塊上分離的鐮刀菌菌株對(duì)藕塊、葉片致病力較強(qiáng);從百合、黃瓜上分離獲得的鐮刀菌菌株對(duì)供試藕塊、葉片也具有一定的侵染性。

        2.3 不同來源病原菌遺傳多樣性

        引物S16對(duì)6個(gè)供試鐮刀菌病原菌菌株的RAPD擴(kuò)增圖譜見圖1,根據(jù)擴(kuò)增出的譜帶繪制的聚類樹狀圖??梢钥闯?,來自同一植株(蓮藕)的鐮刀菌菌株間既有共同的特征性譜帶,又有自己特異性的譜帶,菌株間存在著較大的遺傳多態(tài)性。這種多態(tài)性似乎同地域沒有關(guān)系。如分離自湘鄉(xiāng)藕田病株的病原菌與分離自超市病藕的病原菌遺傳相似性非常高(但超市病藕產(chǎn)地不詳);與分離自長沙病株上的病原菌則存在較大的遺傳距離。而來自百合和黃瓜兩寄主的鐮刀菌,與來自蓮藕寄主的鐮刀菌菌株多存在較大的遺傳差距。

        圖1 引物S16對(duì)供試鐮刀菌的RAPD擴(kuò)增圖譜

        3 小結(jié)與討論

        筆者初步摸索了蓮藕腐敗病菌(鐮刀菌)致病性測(cè)定的室內(nèi)人工接種方法。結(jié)果表明,病原菌菌絲塊對(duì)嫩藕藕塊接種,可達(dá)到發(fā)病率高、發(fā)病程度高的效果,這為鑒定我國蓮藕主產(chǎn)區(qū)不同致病菌之間的小種差異、蓮藕抗病性品種的篩選提供了簡(jiǎn)便、易行、準(zhǔn)確的抗性鑒定人工接種方法,但這種實(shí)驗(yàn)室內(nèi)病原菌與藕塊單純的一對(duì)一的互作結(jié)果所篩選出的蓮藕對(duì)病原菌的抗性與田間表現(xiàn)是否一致,還需要進(jìn)一步研究。

        試驗(yàn)結(jié)果表明,不同蓮藕腐敗病鐮刀菌病原菌間致病力表現(xiàn)出了一定差異,對(duì)供試菌株基因組DNA應(yīng)用RAPD技術(shù)進(jìn)行多態(tài)性分析,結(jié)果表明,各菌株間存在一定的遺傳多態(tài)性,因此確定蓮藕主栽區(qū)腐敗病致病菌是否存在生理小種的分化及其強(qiáng)致病性生理小種的篩選,對(duì)該病害的有效防治及抗病品種的選育,就顯得尤為重要。此外,非蓮藕寄主中分離獲得的鐮刀菌對(duì)蓮藕也具有一定的侵染能力,能引起蓮藕腐敗病,在對(duì)蓮藕腐敗病進(jìn)行防治及耕作時(shí)應(yīng)對(duì)這些因素加以考慮。

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