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        香料煙灰霉病和菌核病病原鑒定及室內藥劑篩選

        2020-01-18 13:35:41盧燦華藺忠龍甄安忠馬俊紅王嵐鋒羅宇卿蓋曉彤秦西云夏振遠
        中國煙草科學 2020年6期

        盧燦華 藺忠龍 甄安忠 馬俊紅 王嵐鋒 羅宇卿 蓋曉彤 秦西云 夏振遠

        摘要:為明確保山地區(qū)香料煙新發(fā)生的“黑稈病”和“白稈病”病原及候選化學防治藥劑,本研究依據柯赫氏法則,分離驗證病原物致病性,以形態(tài)學和分子生物學技術結合鑒定病原物種類,同時運用平板法檢測11種殺菌劑對病原菌菌絲生長的抑制效果。結果表明,“黑稈病”,病原為灰葡萄孢菌(Botr-ytis cinerea Pers.r.),命名為香料煙灰霉病,病原菌對509%6多菌靈、70%甲基硫菌靈高度敏感,對55%菌核凈錳鋅中度敏感,ECs分別為0.03、0.80和6.50mgL:“白稈病”,病原為核盤菌(Sclerotinias clerotiorm(Lib)de Bary,命名為香料煙菌核病,該病原菌對50%6多菌靈、45%王銅-菌核凈、709%甲基硫菌靈和55%菌核凈-錳鋅高度敏感,ECs分別為0.60、1.05、113和1.90mgL。本研究明確了保山地區(qū)香料煙2種未知病害的病原物,并獲得了敏感性較高的殺菌劑。

        關鍵詞:香料煙;真菌病害;灰霉病菌核病病害鑒定

        香料煙(Aromatic tobacco)是生產混合型卷煙的重要原料。目前有20多個國家和地區(qū)生產香料煙,其中希臘、土耳其和中國是優(yōu)質香料煙主產國。我國主要香料煙產區(qū)有云南保山、新疆、湖北十堰和浙江新昌,常年總產量在100~250t,其中云南保山香料煙總產量占全國年產量的909%以上2列保山香料煙通常在9月中旬開始播種育苗,11月上移栽,移栽50d后開始采收,翌年4月采收結束。采收時按下部葉、中部葉、上部葉自下而上依次分層采摘,每次5~6片葉頂部葉片成熟后一次性砍采。有部分煙農也將砍采后的新生枝作為二茬煙采摘。作為無機鹽、水分、營養(yǎng)物質和煙堿的運輸器官,莖稈的健康與否與中上部煙葉的產量與質量息息相關。

        2018年筆者在保山調查發(fā)現(xiàn)部分田塊出現(xiàn)為害率達409%以上的未知莖部病害,發(fā)病后期病株直立干枯,莖稈變黑或白化,局部著生黑色或白色霉層,當?shù)胤Q之為“黑稈病”或“白稈病”。目前國內香料煙上暫無該類病害的報道。本研究從病害癥狀、病原學和室內藥劑生測等方面開展研究,確定病原菌及候選化防藥劑,以期為病害防治提供參考。

        1材料與方法

        1.1田間調查與病樣采集

        2018年3月和2019年3月于云南省保山市昌寧縣勐統(tǒng)鎮(zhèn)、卡斯鎮(zhèn)香料煙煙田內對“黑稈病”和白稈病”的癥狀和發(fā)病率進行調查分析,并采集病株莖、葉和花(圖1)。

        1.2病原分離與鑒定

        1.2.1分離純化病原菌分離與純化采用組織分離法。用無菌刀片切取0.5cmx0.5cm的病健交界處組織35塊;75%酒精表面消毒5s,5%次氯酸鈉溶液消毒90s,無菌水漂洗3次;用無菌濾紙吸干組織塊,置于PDA培養(yǎng)基表面,25℃恒溫培養(yǎng)2~3d挑取菌落邊菌絲轉接2次,定期觀察記錄菌落形態(tài),顯微觀察測量菌絲與孢子的形態(tài)、大小。

        1.2.2致病性測定病原菌致病性測定采用菌絲塊貼接保濕法。在25℃、光暗交替(12h:12h)恒溫溫室接種病原菌。用牙簽在煙株莖部造傷,打孔器(8mm)打取培養(yǎng)5~7d的菌餅,貼接于傷口處,用無菌水潤濕的棉花保濕對照煙株接種無菌PDA培養(yǎng)基。記錄發(fā)病情況,顯癥后再次分離病原物,并與原分離物進行顯微比對。

        1.23rDNA-HTS序列測定病原菌基因組DNA采用FungalDNAKit(Omega,No.D3390-02)試劑盒提取。用真菌核糖體內部轉錄間隔區(qū)(internal transcribed spacer,S)通用引物ITS(TCCGTAGGTGAACCTGCGG)FAITS4(TCCTCCGCTTATTGATATGC)擴増病原菌rDNA-ITS序列交由英濰捷基(上海)貿易有限公司測序。用NCBI數(shù)據庫BLASTN分析IIS序列相似性。采用MEGA7.0軟件程序包中Neighbor-Joining法(bootstrap500)構建系統(tǒng)發(fā)育樹。

        1.3室內毒力測定

        1.3.1供試藥劑45%王銅-菌核浄可濕性粉劑(江西禾益化工股份有限公司)、50%烯酰嗎啉可濕性粉劑(山西奇星農藥有限公司)、58%甲霜靈-錳鋅可濕性粉劑(西安鼎盛生物化工有限公司)、70%甲基硫菌靈可濕性粉劑(濟源艾格弗作物保護有限公司)、15%三唑酮可濕性粉劑(江蘇省鹽城利民農化有限公司)、55%菌核-錳鋅可濕性粉劑(浙江斯佩斯植保有限公司)、4%春雷霉素可濕性粉劑(吉林省延邊春雷生物藥業(yè)有限公司)、50%福美雙-異菌脲可濕性粉劑(江蘇快達農化股份有限公司)、50%多菌靈可濕性粉劑(江蘇省江陰市農藥二廠有限公司)、20%嗯霉-稻瘟靈液劑(河北三農農用化工有限公司)和12.5%腈菌唑可濕性乳劑(安陽全豐生物科技有限公司)。

        1.3.2帶藥培養(yǎng)基制備將殺菌劑用丙酮或無菌水配成有效濃度為1%的母液,置4℃冰箱備用。測定時,用移液器吸取一定量的母液,加入熔化并冷卻至55~60℃的培養(yǎng)基,充分搖勻后制板。

        1.3.3室內生測方法采用菌絲生長速率法。在預培養(yǎng)56d的供試菌種菌落邊緣的同一圓周上,用打孔器打取直徑為8mm的菌餅,貼接于帶藥PDA培養(yǎng)皿中央,以不加藥劑處理為對照,每處理重復3次,置于25℃培養(yǎng)箱內暗培養(yǎng)5d。測量各處理的菌落直徑,計算藥劑對菌落生長的抑制率。將藥劑質量濃度轉換為對數(shù)值x,菌絲生長抑制率轉換為幾率值y建立不同藥劑對病原菌的毒力回歸方程,計算各藥劑對病原菌的抑制中濃度(Co)

        菌絲生長抑制率/%=

        2結果

        2.1病害調查

        黑稈病”該病可見于根莖交界處、莖稈中部、葉及花等部位,以莖稈發(fā)病為主。根莖交界處患病時,首先形成水浸狀橢圓形至卵圓形的凹陷病斑,邊緣紅褐色,輪紋明顯,長約4.5~16.0cm,后期病斑表面形成灰色霉層(圖2A)。莖中部的病斑多見于采收形成的傷口處,中間白色,邊緣紅褐色,長約05~3.9cm(圖2B和C);發(fā)病嚴重時整株莖變黑。病原菌侵染花器時,花冠變黑腐爛,表面附著大量灰色霉層帶有病原菌的花落于葉片可導致葉斑(圖2D)。調查發(fā)現(xiàn),在下部葉片采收期,該病在保山市昌寧縣勐統(tǒng)鎮(zhèn)和卡斯鎮(zhèn)的田間發(fā)病率為3%~10%。

        2.1.2“白稈病”該病多見于根莖交界處,在莖中部、頂端或葉部時有發(fā)生(圖3)。病原菌由采收形成的口侵入,初期形成水漬狀病斑,中間白色,邊緣青綠色,病斑表面偶有白色菌絲體附著(圖3A和B)。"“白稈病”的病斑長約1.5~30.0cm,比前述“黑稈病”病斑長。后期嚴重時可整株干枯,搖動莖有響聲,剝開后可見黑色橢圓形顆粒物,為5.0~170mmx3~7mm(平均9.1mmx4.5mm,n=50)(圖3C、D、E和F)。調查發(fā)現(xiàn)該病在勐統(tǒng)鎮(zhèn)和卡斯鎮(zhèn)的煙田中零星發(fā)生,個別田塊發(fā)病率可達40%以上。

        2.2病原分離及致病性測定

        黑稈病”組織分離法獲得多株菌落形態(tài)相似的分離物,取代表性菌株HM-1進行回接和后續(xù)試驗。病原菌培養(yǎng)5~6d后接種于“云香巴斯瑪1號”煙株莖部。接種幼苗時,1d煙株開始萎蔫,5d全部枯死,枯死的組織帶有大量灰色霉層接種成株期煙株,3d植株出現(xiàn)明顯萎蔫癥狀,1d病斑處著生大量灰色霉層,煙株枯萎(圖4A)。從發(fā)病部位經組織分離再次分離獲得菌落形態(tài)相同的菌株。故確定菌株HM-1為引起香料煙“黑稈病”的病原菌。

        2.2.2“白稈病”經病原分離獲得多株菌落形態(tài)

        相似的分離物,取代表性菌株HP-1用于試驗。將病原菌接種于煙苗莖部,接種后2d開始萎蔫,5~6d煙苗枯死,煙株莖干枯,常伴有白色菌絲體;接種成株期煙株,5植株開始萎蔫,10d上部葉片枯萎,病斑呈白色(圖4B)。從發(fā)病部位再次分離獲得的菌株菌落形態(tài)與初始分離病原菌相同。因此確定菌株HP-1為香料煙“白稈病”的病原菌。

        2.3病原菌鑒定

        2.3.1“黑稈病”菌病原菌HM-1在PDA培養(yǎng)

        基上生長良好,菌落呈擴展型,表面凹凸不平,初期為白色,后期為灰色。氣生菌絲發(fā)達,呈放射狀生長;分生孢子梗簇生,細長型,頂端分枝,未端膨大呈近球形,其上生小梗,著生大量無色單孢孢子,外觀呈葡萄穗狀;經PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)10d,在菌絲體下可形成大量黑色菌核,圓形至長圓形直徑2.1~4.6mm(圖5A)。初步的形態(tài)學鑒定結果顯示HM-1與葡萄孢屬(Botrytis,)真菌形態(tài)相似rDNA-ITS序列同源性分析表明HM-1(MK659869與灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)的序列一致性為100%?;贗TS序列構建系統(tǒng)發(fā)育樹,結果表明HM-1與灰葡萄孢菌聚為一支(圖6)。綜合形態(tài)學特征及IS序列分析結果,可確定菌株IHM-1為灰葡萄孢菌(B.cinerea)。因香料煙“黑稈病”患病莖稈附著大量灰色霉層,加之灰葡萄孢菌常侵染作物引起灰霉病,故將香料煙“黑稈病”命名為香料煙灰霉病。

        2.3.2“白稈病”菌菌株HP-1在PDA培養(yǎng)基上

        生長良好,菌落為擴展型,表面光滑、平整,初期為白色,后期為灰白色。氣生菌絲不發(fā)達,呈放射狀生長,菌絲無色、透明、有隔膜。病原菌培養(yǎng)7~10d,菌落邊形成不定形菌核,菌核表生,初期白色,后期黑色,表面粗糙,大小為2.4~5.0mmx1.43.8mm(平均3.4mmx2.6mm,n=50)將培養(yǎng)物和患病組織表面的菌絲體用透明膠帶粘取后顯微觀察,發(fā)現(xiàn)組織較厚,邊緣偶有菌絲著生(圖5B)。形態(tài)學鑒定結果表明HP-1與核盤菌屬(Sclerotinia)的真菌形態(tài)類似。DNA-TS序列同源性分析表明病菌IHP-1(MK656936)與核盤菌(S.sclerotiorum)的序列一致性為1009%?;贗TS序列構建系統(tǒng)發(fā)育樹,結果顯示HP-1與核盤菌聚為支(圖6)。綜上所述,菌株HP-1為核盤菌(S sclerotiorum)。因香料煙“白稈病”患病莖稈內部常有大量黑色菌核形成,故將該病命名為香料煙菌核病。

        2.4藥劑室內生測

        2.4.1香料煙灰葡萄孢菌由表1看出,多菌靈、甲基硫菌靈、菌核浄-錳鋅對灰葡萄孢菌菌絲生長的抑制作用最為明顯,其抑制中濃度(ECs)分別為0.03、0.80和6.50mgL,說明香料煙灰葡萄孢菌對多菌靈、甲基硫菌靈高度敏感,對菌核凈錳鋅中度敏感,對其余殺菌劑不敏感(ECs0大于20mgL)。

        2.4.2香料煙核盤菌多菌靈、王銅-菌核浄、甲基硫菌靈、菌核凈-錳鋅等4種殺菌劑的ECs0分別為0.60、105、1.13和1.90mgL,說明香料煙核盤菌對這4種殺菌劑高度敏感,對其余7種殺菌劑不敏感表1)。

        3討論

        本研究對云南保山香料煙“黑稈病”和“白稈病”病株進行了組織分離純化,并依據柯赫氏法則對分離獲得的病原物進行致病性檢,確定了病原真菌HM-1和HP-1在香料煙上的致病力。根據灰霉病和菌核病病原菌的形態(tài)特征1,結合本研究獲得的分離物HM-1和HP-1的形態(tài)特征、rDNA-ITS序列及系統(tǒng)進化樹分析,明確了引起香料煙“黑稈病”和“白稈病”的病原菌分別為核盤菌科內的葡萄孢屬灰葡萄孢菌(B.cinerea)和核盤菌屬核盤菌(S.sclerotiorum)。目前我國香料煙已報道的病害主要有細菌性斑點病、青枯病、黑脛病、叢頂病、曲葉病、普通花葉病、馬鈴薯病毒病等1,本研究屬國內香料煙灰霉病和菌核病的首次報道。灰葡萄孢菌(B.catered)是第二大病原真菌,其危害僅次于稻瘟病菌1。該病菌寄主廣泛,可為害1400多種植物,如番茄、黃瓜、草莓、葡萄、煙草等經濟作物。灰葡萄孢菌屬死體營養(yǎng)型腐生真菌,從苗期至成株期均可侵染植物,易于侵染雙子葉植物成熟和衰老的組織182?;颐共≡诳緹熀拖懔蠠煹陌l(fā)病部位、發(fā)病程度均不相同。烤煙灰霉病已有報道,主要為害成熟期中下部葉片,采收后期偶有莖稈發(fā)病2。而香料煙灰霉病主要為害香料煙莖稈,葉部發(fā)病較少。香料煙每次采摘56片葉,可形成較多傷口,易被空氣中的灰葡萄孢菌附著和侵染,室內接種試驗也發(fā)現(xiàn)摘除葉片造傷比針刺造傷更易于發(fā)病。加之24月份保山地區(qū)冷涼、蒸發(fā)小、濕度較大,也可加重該地區(qū)香料煙灰霉病的發(fā)生。

        核盤菌(Ssclerotiorum)屬死體營養(yǎng)型土傳病原菌,可為害600多種植物引起菌核病,其中包括油菜、大豆、花生、向日葵、生菜及番茄等2農作物。冷涼潮濕的環(huán)境條件利于菌核病發(fā)生2病原菌主要以菌核在田間病殘體越冬,成為翌年的初侵染源2。菌核在土壤、病殘體中存活時間可長達10年,所以不能通過輪作控制菌核病232??緹熅瞬≡谖覈狈綗焻^(qū)已有報道,而在云南省烤煙上鮮有發(fā)生。保山昌寧地區(qū)每年24月氣溫冷涼、空氣濕度大,利于香料煙菌核病的發(fā)生。目前,該病在保山香料煙種植田中發(fā)生不均。多數(shù)田塊不發(fā)生,部分田塊發(fā)病率在40%以上,發(fā)病較重的田塊均為往年重病田。這可能與當?shù)亓晳T秸稈還田有關。煙農將帶有大量菌核的莖稈還田,大大增加了翌年的初侵染菌源量,也為該病的大發(fā)生埋下隱患。目前,作物灰霉病的防治主要采用化學藥劑。氟啶胺、多菌靈、咪鮮胺等高效低毒的廣譜殺菌劑是灰霉病防治的主要藥劑252。汪漢成等2研究表氟啶胺和咪鮮胺對煙草灰霉病菌絲生長活性抑制最強,該藥劑對煙草灰霉病的保護和治療作用也較強。周浩等2研究表明多菌靈對煙草灰霉病菌絲生長的抑制活性最強,其次為丙環(huán)唑、嘧霉胺和異菌脲,而異菌脲和丙環(huán)唑對煙草灰霉病菌孢子發(fā)的制活性最強,離體試驗也表明異菌脲和多菌靈對灰霉病的防治效果最好。降巧龍等28研究也表明多菌靈、菌核浄對魔芋灰霉病菌具有較強的毒力。本研究表明,多菌靈、菌核-錳鋅對香料煙灰霉病菌菌絲生長的抑制活性較強,結果與上述文獻結果較為一致;本研究還發(fā)現(xiàn)甲基硫菌靈對香料煙灰霉病菌菌絲生長的扣制活性較強,該結果與葡萄灰霉病、黃瓜灰霉病菌對甲基硫菌靈不敏感的結果有差異23,原因可能是不同作物灰霉病菌對甲基硫菌靈的耐藥性有差異,此外本研究僅測試了一株病原菌對甲基硫菌靈的敏感性,不同地理來源的香料煙灰霉病菌對甲基硫菌靈的敏感性是否存在差異需進一步研究。

        菌核浄、多菌靈是菌核病防治的主要化學藥劑。秦虎強等研究表明多菌靈、菌核及甲基托布津均可抑制油菜菌核萌發(fā)及殺滅子囊盤。何道根等2研究表明菌核浄對西蘭花菌核病的防治效果最好,甲基硫菌靈的防治效果則一般。高崇等評價了11種殺菌劑對煙草菌核病的室內毒力,發(fā)現(xiàn)嘧霉胺、多-春-氟菌酰胺、腈菌唑、嘧菌酯、春雷-多菌靈對煙草菌核病菌毒力較強,田間防效試驗也證明腈菌唑、春雷-多菌靈的防效達70%以上。本研究表明,香料煙菌核病菌對多菌靈、甲基硫菌靈、菌核凈錳鋅及王銅-菌核浄均敏感,結果與上述文獻較為致。綜上所述,多菌靈、甲基硫菌靈、菌核浄-錳鋅3種殺菌劑對香料煙灰霉病和菌核病病菌的抑菌活性均較強。因為香料煙“黑稈病”與“白稈病”在田間常混合發(fā)生,病害防治時可采用上述3種藥劑單施或混合施用。3種藥劑在田間條件下的防治效果仍需進一步驗證。

        本研究雖從11種化學藥劑中篩選獲得3種候選藥劑,但長期使用化學藥劑對環(huán)境產生副作用、病原菌將產生抗藥性。因此,有必要開發(fā)新的更低毒、低殘留的替代性生物源殺菌劑。近年來,以菌防病、以菌治病的生物防治方法在農作物病害防治方面的應用逐漸多。解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、寡雄腐霉(Pythium oligandrun)、深綠木霉(Trichoderma atroviride)、金龜子綠僵菌(Metarhizium Anisopliae)、核盤菌病毒、小盾霉(Coniothyrium minitans)等生防資源在作物灰霉病和菌核病的防控中有較好應用前景3。但是生物防治技術在煙草灰霉病、菌核病防治中的應用較少有必要深入挖掘生防資源,評價其應用潛力。

        4結論

        經病原菌致病性測定,形態(tài)學、分子生物學方法鑒定,將香料煙“黑稈病”病原菌鑒定為灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea Pers:Fr),病害命名為香料煙灰霉病;將“白稈病”病原菌鑒定為核盤菌Sclerotinia sclerotiorum(Iib,)de Bary,病害命名為香料煙菌核病。室內毒力測定結果表明,灰葡萄孢菌對多菌靈、甲基硫菌靈、菌核凈-錳鋅敏感核盤菌對多菌靈、王銅-菌核浄、甲基硫菌靈、菌核錳鋅敏感。

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