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        花生網(wǎng)斑病不同病斑類型及其病原菌致病力差異

        2018-05-14 12:17:24李紹建高蒙王娜崔小偉劉春燕王振宇
        植物保護(hù) 2018年3期
        關(guān)鍵詞:豫花網(wǎng)紋病斑

        李紹建 高蒙 王娜 崔小偉 劉春燕 王振宇

        摘要

        本文描述了河南省發(fā)生日趨嚴(yán)重的花生網(wǎng)斑病在田間出現(xiàn)的一種新的病斑類型,并結(jié)合已報(bào)道的兩種病斑類型,對(duì)3種病斑類型的病原菌開展致病力差異研究。研究結(jié)果表明:田間新發(fā)現(xiàn)的花生網(wǎng)斑病病斑特征明顯,綜合分析后將花生網(wǎng)斑病病斑類型分別定為網(wǎng)紋型、類褐斑型和污斑型;同一花生品種上3種病斑類型病原菌菌株間存在明顯的致病力差異,同一病斑類型菌株對(duì)不同花生品種的致病力也表現(xiàn)出顯著差異。

        關(guān)鍵詞

        花生網(wǎng)斑病; 病斑類型; 病原菌; 菌株; 致病力差異

        中圖分類號(hào):

        S 435.652

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

        DOI: 10.16688/j.zwbh.2017295

        Different lesion types of peanut web blotch and virulence

        differences of their pathogens

        LI Shaojian, GAO Meng, WANG Na, CUI Xiaowei, LIU Chunyan, WANG Zhenyu

        (Henan Key Laboratory of Crop Pest Control, Key Laboratory of Integrated Pest Management on

        Crops in Southern Region of North China, Institute of Plant Protection,Henan Academy of

        Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China)

        Abstract

        A new lesion type of peanut web blotch caused by Peyronellaea arachidicola was described and the virulence differences of the pathogens resulting in different lesion types were investigated in this research. By a comprehensive analysis of the lesion features, three lesion types of peanut web blotch were sorted, including type of reticulate elongation, type of brown spot like and type of irregular stain. Furthermore, virulence test showed that virulence was significantly different not only among pathogens caused three lesion types on the same peanut cultivar, but also among the peanut cultivars caused by same pathogen with the same lesion type.

        Key words

        peanut web blotch; lesion type; pathogen; strain; virulence difference

        花生Arachis hypogaea Linn.是重要的油料和經(jīng)濟(jì)作物,其生產(chǎn)遍布世界各大洲100多個(gè)國(guó)家。目前,中國(guó)是世界上最大的花生生產(chǎn)、消費(fèi)和貿(mào)易出口國(guó),花生在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)外貿(mào)易中占有重要地位[1]。河南省是中國(guó)傳統(tǒng)花生大省,其花生種植面積自2004年以來(lái)一直穩(wěn)居我國(guó)第一位[23]。近年來(lái),河南省花生網(wǎng)斑病發(fā)生日趨嚴(yán)重,造成葉片提早脫落,影響花生后期灌漿成熟,嚴(yán)重影響產(chǎn)量。

        花生網(wǎng)斑病最早于1972在美國(guó)德克薩斯州發(fā)現(xiàn)[4]。在我國(guó),該病于1982年在山東、遼寧等省的花生主產(chǎn)區(qū)首次發(fā)現(xiàn),隨后陜西、河南等省也相繼報(bào)道了該病[56]。目前,普遍被學(xué)者接受的花生網(wǎng)斑病病原菌為花生莖點(diǎn)霉Phoma arachidicola,這一名稱最早是由Marasas等[7]于1974年研究南非發(fā)現(xiàn)的花生網(wǎng)斑病時(shí)據(jù)其形態(tài)學(xué)特征而命名的。一直以來(lái),花生網(wǎng)斑病病原菌的屬級(jí)分類地位較為混亂,出現(xiàn)了許多不同的命名,直至2010年Aveskamp等[8]對(duì)莖點(diǎn)霉屬Phoma進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析,將原莖點(diǎn)霉屬下的派倫霉節(jié)(section)升為派倫霉屬,并將花生網(wǎng)斑病病原菌歸到此屬,因此本文沿用上述最新的名稱花生派倫霉Peyronellaea arachidicola。

        截至目前,有關(guān)花生網(wǎng)斑病發(fā)生危害及防治的研究報(bào)道較多,而對(duì)于其病原菌致病力的系統(tǒng)研究較少。有鑒于此,結(jié)合本課題組在田間調(diào)查時(shí)新發(fā)現(xiàn)的一種花生網(wǎng)斑病病斑類型,本文對(duì)花生網(wǎng)斑病3種病斑類型進(jìn)行特征區(qū)分,并進(jìn)一步對(duì)3種病斑類型的病原菌致病力差異開展研究,以期指導(dǎo)田間病害識(shí)別,并為病害的深入研究及抗性品系篩選提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 供試菌株及花生品種

        花生網(wǎng)斑病不同病斑類型病葉分別采集于河南省南陽(yáng)市新野縣高廟鄉(xiāng)仁橋村(網(wǎng)紋型)、新野縣北王莊(類褐斑型)及河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原陽(yáng)基地(污斑型),經(jīng)室內(nèi)組織分離并純化后保存菌株。

        供試花生品種為‘開農(nóng)1760、‘興花6號(hào)、‘豫花9327、‘豫花22、‘豫花15、‘遠(yuǎn)雜9102。

        1.2 病害癥狀描述

        根據(jù)花生網(wǎng)斑病田間危害癥狀特點(diǎn)進(jìn)行描述記載。

        1.3 病原菌鑒定

        1.3.1 病原菌形態(tài)特征

        刮取病原菌菌落,顯微觀察,并參考《中國(guó)真菌志》[9]及《The genera of hyphomycetes》[10]描述其形態(tài)特征;將純化的病原菌菌株用PDA平板活化,25℃光照培養(yǎng)箱培養(yǎng),觀察菌落顏色、形狀以及菌絲疏密程度等。

        1.3.2 柯赫氏法則驗(yàn)證

        選用有6~8片真葉的‘豫花22進(jìn)行致病性測(cè)定。病原菌接種采用菌絲懸浮液涂抹法(菌絲片段長(zhǎng)度約100~200 μm,濃度為1.6×10-3g/mL),以清水接種為對(duì)照。每處理3次重復(fù),每次重復(fù)6片復(fù)葉。接種后每片復(fù)葉套自封袋保濕,花生植株均置于28℃條件下培養(yǎng),逐日觀察并記錄接菌植株葉片發(fā)病情況。

        1.3.3 病原菌rDNAITS序列分析

        采用上海萊楓生物科技有限公司的真菌基因組DNA小量提取試劑盒提取菌株基因組DNA。選用真菌通用引物ITS1(5′TCCGTAGGTGAACCTGCGG3′)和ITS4(5′TCCTCCGCTTATTGATATGC3′)對(duì)病原菌基因組DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增。

        PCR反應(yīng)體系25 μL:2×Taq PCR Master Mix 12.0 μL,引物ITS1/ ITS4各1 μL, 模板DNA 1 μL,ddH2O 10 μL。PCR擴(kuò)增反應(yīng)條件為:94℃預(yù)變性3 min;94℃變性30 s,53℃退火30 s,72℃延伸50 s,32個(gè)循環(huán);72℃延伸10 min,4℃保存。

        PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)后委托生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行測(cè)序,測(cè)序結(jié)果在GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行BLAST比對(duì)分析。

        1.4 致病力測(cè)定

        1.4.1 接種體制備

        分別挑取3種病斑類型的病原菌菌株移植于PDA平板中,25℃的光照培養(yǎng)箱(L∥D=12 h∥12 h)中恒溫培養(yǎng)10 d,隨后在超凈工作臺(tái)內(nèi)分別將菌絲刮入裝有滅菌玻璃珠的2 mL PE離心管中,在離心管內(nèi)加入200 μL無(wú)菌水,于Bullet Blender STORM研磨儀(Next Advance)8檔研磨45 s,取出研磨液并稀釋至菌絲濃度為1.6×10-3g/mL,按0.15%加入吐溫20后搖勻備用。

        1.4.2 接種及調(diào)查

        選取長(zhǎng)勢(shì)一致的花生幼苗(苗齡20~30 d),采用菌絲懸浮液涂抹法接種,用無(wú)菌棉簽蘸取菌絲懸浮液,均勻涂抹到葉片正面,接種完成后做好標(biāo)記并將每片復(fù)葉套封口袋保濕,所有接種的花生植株置于25℃的人工氣候箱(L∥D=12 h∥12 h)內(nèi)培養(yǎng),每個(gè)菌株接種設(shè)3次重復(fù)。

        接種后14 d調(diào)查,記錄總?cè)~數(shù)、發(fā)病葉片數(shù),所有的發(fā)病葉片拍照留存,計(jì)算發(fā)病率及病情指數(shù)。葉片發(fā)病分級(jí)方法如下:0級(jí),無(wú)病斑;1級(jí),病斑面積占整片葉面積的6%以下;3級(jí),病斑面積占整片葉面積的6%~25%;5級(jí),病斑面積占整片葉面積的26%~50%;7級(jí),病斑面積占整片葉面積的51%~75%;9級(jí),病斑面積占整片葉面積的75%以上[11]。病情指數(shù)計(jì)算公式為:

        病情指數(shù)=[Σ(相對(duì)級(jí)值×各級(jí)發(fā)病葉片數(shù))/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×9)]×100。

        1.5 數(shù)據(jù)分析

        運(yùn)用IBM SPSS Statistics 22軟件對(duì)文中數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,顯著性測(cè)驗(yàn)選用LSD法。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 病害癥狀描述

        調(diào)查發(fā)現(xiàn),河南省花生網(wǎng)斑病共可分為3種病斑類型:網(wǎng)紋型、類褐斑型和污斑型(圖1)。三者的病狀表現(xiàn)區(qū)分較為明顯,網(wǎng)紋型:病斑較大,直徑1~2 cm,在葉片正面形成邊緣網(wǎng)狀擴(kuò)展,中間為褐色的病斑。病斑不規(guī)則,邊緣不清晰,一般不穿透葉片,田間發(fā)生往往多個(gè)病斑連在一起形成更大的病斑,嚴(yán)重時(shí)甚至可以遍布整片葉片(圖1a);類褐斑型:病斑相對(duì)較小,直徑0.1~0.5 cm,近圓形,病斑中央黑褐色,邊緣清晰,周圍有黃色暈圈,可以穿透葉片(圖1b);污斑型:病斑一般較類褐斑型大,直徑0.4~1 cm,病斑不規(guī)則形,黑褐色,邊緣清晰,周圍無(wú)黃色暈圈,可以穿透葉片(圖1c)。

        2014年-2016年對(duì)花生網(wǎng)斑病的采樣結(jié)果顯示,在河南省境內(nèi),花生網(wǎng)斑病的3種病斑類型以網(wǎng)紋型分布最廣,類褐斑型次之,污斑型分布最少。類褐斑型與污斑型分布地區(qū)相對(duì)重合,目前僅在新鄉(xiāng)、焦作、洛陽(yáng)和南陽(yáng)四市范圍內(nèi)采集到病害樣本(圖2);對(duì)不同地區(qū)3種病斑類型的發(fā)病率調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,3種病斑類型在河南省境內(nèi)均分別表現(xiàn)為由南向北發(fā)病率逐漸升高的趨勢(shì),并且隨2014年至2016年的時(shí)間順序,3種病斑類型田間發(fā)病率均分別逐年降低(表1)。

        2.2 病原菌鑒定結(jié)果

        2.2.1 病原菌菌落形態(tài)特征

        3種病斑類型的病原菌在PDA培養(yǎng)基上的菌落特征存在差異。網(wǎng)紋型病原菌菌絲致密,灰白色,菌落邊緣內(nèi)側(cè)有輪紋;類褐斑型病原菌菌絲較稀疏,菌落中央菌絲淺綠色,外圍灰白色,菌落邊緣菌絲生長(zhǎng)茂盛,內(nèi)側(cè)有輪紋;污斑型病原菌菌絲致密,灰白色,菌落中央氣生菌絲茂盛,菌落邊緣菌絲生長(zhǎng)茂盛,內(nèi)側(cè)無(wú)輪紋(圖3)。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相同條件分別繼代培養(yǎng)后,3種病斑類型的病原菌菌落特征穩(wěn)定。

        2.2.2 柯赫氏法則驗(yàn)證結(jié)果

        3種病斑類型的病原菌均引起花生葉片發(fā)病,而相應(yīng)的清水對(duì)照處理的葉片均未發(fā)病。接種15 d后,3種病斑類型病原菌接種的花生葉片均分別表現(xiàn)出與原病斑類型一致的癥狀;分別取3種病斑類型的葉片進(jìn)行再次分離,均獲得了與原菌株相同的病原菌,證明3個(gè)類型的菌株均為花生網(wǎng)斑病的致病菌且回接后葉部癥狀表現(xiàn)與原病斑類型一致。

        2.2.3 病原菌rDNAITS序列分析結(jié)果

        利用引物ITS1/ITS4分別對(duì)3種病斑類型的病原菌進(jìn)行rDNAITS序列擴(kuò)增,均擴(kuò)增出大小為530 bp的條帶(圖4)。將測(cè)序所得序列上傳至NCBI進(jìn)行BLAST比對(duì)分析,結(jié)果顯示,3種病斑類型的病原菌均與GenBank登錄號(hào)為JX898682的花生派倫霉Peyronellaea arachidicola,即目前普遍被學(xué)者接受的花生莖點(diǎn)霉Phoma arachidicola序列相似性達(dá)到99%,因此鑒定3種病斑類型的病原菌均為花生派倫霉Peyronellaea arachidicola。

        基于3種病斑類型病原菌的ITS序列,用Clustal X(1.83)[12]多序列對(duì)位排列程序?qū)?個(gè)序列進(jìn)行對(duì)位排列,由分析結(jié)果可知,3種病斑類型病原菌的ITS序列完全一致。

        2.3 不同病斑類型病原菌菌株的致病力

        通過(guò)菌絲懸浮液涂抹接種法,將花生網(wǎng)斑病3種不同病斑類型的病原菌菌株分別接種在6個(gè)河南省花生主栽品種上,對(duì)菌株的致病性進(jìn)行測(cè)定。接種7 d后,網(wǎng)紋型病原菌菌株接種葉片上顯現(xiàn)不規(guī)則的黑色小病斑,病斑邊緣不明顯且呈不規(guī)則網(wǎng)狀延伸;類褐斑型病原菌菌株接種葉片上顯現(xiàn)近圓形褪綠斑,隨著病斑發(fā)展,病斑中央褐色,周圍有黃色暈圈;污斑型病原菌菌株接種葉片上顯現(xiàn)不規(guī)則的黑色病斑,病斑中央黑色,邊緣分界明顯。

        不同病斑類型的病原菌菌株對(duì)不同的花生品種表現(xiàn)出不同的致病力(表2)。接種網(wǎng)紋型菌株的6個(gè)花生品種全部發(fā)病,其中發(fā)病率最高為‘豫花9327,達(dá)95.00%,病情指數(shù)最高為‘開農(nóng)1760(17.78),發(fā)病率與病情指數(shù)最低均為‘遠(yuǎn)雜9102;接種類褐斑型菌株的花生品種中,除‘興花6號(hào)沒有發(fā)病外,其他5個(gè)品種均發(fā)病,‘遠(yuǎn)雜9102上的發(fā)病率與病情指數(shù)分別為10.00%和0.56,相較其他品種均較低,發(fā)病率與病情指數(shù)最高均為‘豫花22;接種污斑型菌株的6個(gè)花生品種全部發(fā)病,其中發(fā)病率與病情指數(shù)最高均為‘開農(nóng)1760,分別為90.00%和22.22,最低均為‘遠(yuǎn)雜9102,分別為50.00%和9.36。另外,除接種類褐斑型菌株的‘豫花22上發(fā)病率與病情指數(shù)均高于接種網(wǎng)紋型的菌株外,其他品種上均表現(xiàn)為接種類褐斑型菌株的發(fā)病率和病情指數(shù)最低。

        3 結(jié)論與討論

        目前,文獻(xiàn)報(bào)道的花生網(wǎng)斑病田間表現(xiàn)型通常有兩種:一是污斑型,病斑較小,近圓形,周圍有黃色暈圈;另一種是網(wǎng)紋型,病斑較大,病斑網(wǎng)紋狀或星芒狀,病斑不規(guī)則形,邊緣不清晰,周圍無(wú)黃色暈圈[13]。本研究通過(guò)田間采樣調(diào)查,發(fā)現(xiàn)一種新的花生網(wǎng)斑病的病斑類型,病狀表現(xiàn)為病斑相對(duì)較小,不規(guī)則形,邊緣清晰,周圍無(wú)黃色暈圈。經(jīng)室內(nèi)分離、柯赫氏法則驗(yàn)證及ITS測(cè)序,證實(shí)新發(fā)現(xiàn)病斑類型確為花生網(wǎng)斑病所致病癥。文獻(xiàn)表述的污斑型周圍有黃色暈圈,在田間識(shí)別時(shí)與花生褐斑病難以區(qū)分;本文新發(fā)現(xiàn)病斑類型周圍雖無(wú)明顯黃色暈圈,但其余特征均與文獻(xiàn)報(bào)道污斑型病狀相似。因此,為更好指導(dǎo)田間花生網(wǎng)斑病識(shí)別,本文擬將之前文獻(xiàn)報(bào)道原污斑型改為類褐斑型,新發(fā)現(xiàn)病斑類型擬定為污斑型,網(wǎng)紋型保持不變,即花生網(wǎng)斑病病斑的3種表現(xiàn)類型:網(wǎng)紋型、類褐斑型和污斑型?;诒狙芯恐?014年至2016年花生網(wǎng)斑病病斑類型的調(diào)查數(shù)據(jù),3種病斑類型在河南省境內(nèi)3年內(nèi)均分別表現(xiàn)為由南向北發(fā)病率逐漸升高的趨勢(shì),說(shuō)明花生網(wǎng)斑病近3年來(lái)在河南省的發(fā)病規(guī)模正不斷擴(kuò)大,對(duì)3種病斑類型在地理上的發(fā)病趨勢(shì)還有待進(jìn)一步深入研究。

        一直以來(lái),關(guān)于花生網(wǎng)斑病病原菌的屬級(jí)分類比較混亂。自1974年西方學(xué)者M(jìn)arasas等在南非發(fā)現(xiàn)花生網(wǎng)斑病并據(jù)其形態(tài)學(xué)特征將該菌定名為莖點(diǎn)霉屬一新種——花生莖點(diǎn)霉Phoma arachidicola Marasas, Pauer & Boerema[7]以來(lái),針對(duì)該菌曾陸續(xù)有過(guò)Mycosphaerella arachidicola Chochrjakov, M. argentinensis Frezzi, Didymella arachidicola (Chochrjakov) Tomilin, D. arachidicola (Chochrjakov) Taber, Pettit & Philley和Didymosphaeria arachidicola (Chochrjakov) Alcorn, Punithalingam & McCarthy的不同命名[14]。隨著近代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,2010年Aveskamp等[8]通過(guò)對(duì)莖點(diǎn)霉屬真菌進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析,將原來(lái)莖點(diǎn)霉屬Phoma下的派倫霉Peyronellaea節(jié)(section)及另外一些節(jié)的真菌歸類并升為派倫霉屬,花生網(wǎng)斑病病原菌即被劃至此屬內(nèi)。因此,本文中花生網(wǎng)斑病病原菌使用拉丁學(xué)名為Peyronellaea arachidicola。

        對(duì)不同病斑類型菌株致病力研究結(jié)果表明,同一病斑類型菌株對(duì)不同花生品種的致病力差異明顯。以田間危害范圍最廣的網(wǎng)紋型菌株為例,網(wǎng)紋型菌株對(duì)‘開農(nóng)1760、‘興花6號(hào)和‘豫花9327的致病力相對(duì)較強(qiáng),而對(duì)‘豫花22、‘豫花15和‘遠(yuǎn)雜9102的致病力相對(duì)較弱。綜合分析3種病斑類型對(duì)不同品種的致病力,可知‘遠(yuǎn)雜9102為對(duì)3種病斑類型菌株抗性均較好的花生品種。此外,不同病斑類型菌株對(duì)同一花生品種的致病力差異也十分明顯,在‘開農(nóng)1760、‘豫花15及‘遠(yuǎn)雜9102上均表現(xiàn)為污斑型>網(wǎng)紋型>類褐斑型;在‘興花6號(hào)和‘豫花9327上表現(xiàn)為網(wǎng)紋型>污斑型>類褐斑型;而在‘豫花22上,污斑型菌株的致病力最強(qiáng),類褐斑型次之,網(wǎng)紋型最弱。這說(shuō)明在供試的6個(gè)花生品種中,除‘豫花22外,污斑型和網(wǎng)紋型的致病力均明顯大于類褐斑型。董煒博等鑒定了來(lái)自中國(guó)山東、河南、遼寧、湖北和美國(guó)的20多個(gè)花生品種(系)對(duì)花生葉部病害的抗性[15],袁虹霞等測(cè)定了河南13個(gè)花生品種(系)對(duì)褐斑病、黑斑病和網(wǎng)斑病的抗性[16],結(jié)果均表明供試品種中缺乏免疫和高抗花生網(wǎng)斑病的花生品種(系)。近年來(lái),花生網(wǎng)斑病的發(fā)生危害規(guī)模逐漸增大,危害程度逐年加深,加之抗性品種(系)相對(duì)缺乏,因此生產(chǎn)上急需一批抗性良好的花生品種(系)來(lái)改善花生生產(chǎn)現(xiàn)狀。本文結(jié)合花生網(wǎng)斑病病斑類型分布特點(diǎn),分病斑類型進(jìn)行花生抗性品種(系)的篩選,將為花生抗性品種(系)選育及品種推廣提供一種新的思路。

        本文研究結(jié)果明確了田間花生網(wǎng)斑病的3種不同病斑類型以及其在河南省各地區(qū)的分布情況,這極大地方便了花生網(wǎng)斑病的田間識(shí)別調(diào)查。同時(shí)還創(chuàng)造性地對(duì)3種不同病斑類型病原菌菌株開展了致病力差異研究,為更好地研究花生網(wǎng)斑病發(fā)生發(fā)展規(guī)律、田間防治及花生品種推廣提供了重要的理論依據(jù)。

        參考文獻(xiàn)

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        (責(zé)任編輯:楊明麗)

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