汪 華,鄧思怡,劉 軍,常 威,程杰元,陳 琦,喻大昭#
(1. 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所,武漢430064;2. 華中作物有害生物綜合治理重點實驗室,武漢430064;3. 浠水縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心植保站,浠水438200;4. 赤壁神山興農(nóng)科技有限公司,赤壁437300)
中國是獼猴桃原產(chǎn)地和世界上最大的獼猴桃生產(chǎn)國和消費國[1,2]。以“紅陽”品種為主的紅心獼猴桃因其口感和品質(zhì)深受市場青睞。但該品種易感由丁香假單胞菌獼猴桃致病變種(Pseudomonas syringaepv.actinidiae,Psa)引起的潰瘍病[3-5]。該病害具有發(fā)生范圍廣、傳播迅速和防治難度大等特點[6],在我國16個省份已造成嚴(yán)重危害[7,8],成為制約獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要問題。國內(nèi)外已從病原學(xué)、發(fā)生規(guī)律和治理辦法等多方面對該病進行了研究。已有的結(jié)果表明該病病菌可在病株枝干、葉、芽、葉痕和田間病殘體上越冬,成為翌年初侵染源[9,10]。病菌主要借風(fēng)、雨、昆蟲傳播,通過自然孔口和傷口侵染寄主[11]。其發(fā)展與溫度和濕度關(guān)系密切[12]。Serizawa和Ichikawa[13]研究表明春季旬平均氣溫在12 ℃~18 ℃時,病害發(fā)生嚴(yán)重,而氣溫超過25 ℃時,新病斑僅在陰涼雨濕條件下發(fā)生。但未見雨天是否促進獼猴桃潰瘍傳播的報道。另外,前期獼猴桃園區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn),園區(qū)陡坡區(qū)域的獼猴桃潰瘍病流行較為嚴(yán)重。為明確露地栽培獼猴桃園區(qū)坡度和晴、雨天對獼猴桃潰瘍病傳播的影響。本研究于2020年4月和2021年3月在獼猴桃園區(qū)的不同坡度區(qū)域和晴、雨環(huán)境下利用孢子捕捉器開展病原捕集試驗,記錄獼猴桃樹葉片顯癥所需時長,以此反映不同條件對病害傳播的影響,為該病的防治提供依據(jù)。
試驗品種為“紅陽”紅心獼猴桃。植物基因組DNA提取試劑盒和DNA膠回收試劑盒購自天根生化科技(北京)有限公司。中農(nóng)簡易病菌孢子捕捉器由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物病害流行學(xué)實驗室研制,專利號:ZL201410009269.6[14]。其進氣倉直徑10 cm、高度10 cm,頂部設(shè)有8個進氣孔,進氣孔長3 cm、寬1 cm,捕捉倉直徑10 cm、高度10 cm、底座長12 cm、寬12 cm、高5 cm,底部風(fēng)扇直徑8 cm,出風(fēng)口為下方,鋰電池組(12 V,30 AH)供電裝置由深圳市勁風(fēng)科技有限公司生產(chǎn)。
2020年4月14日對湖北省赤壁市半島南獼猴桃園區(qū)18個種植紅陽獼猴桃的棚區(qū)的栽培模式、地形環(huán)境以及潰瘍病的病情指數(shù)和病株率進行了調(diào)查。病情分級標(biāo)準(zhǔn)如下:0級:全株無明顯病斑;1級:只有葉片可見明顯病斑,且病斑面積均未超過10%;2級:葉片、枝條均有明顯病斑,但病斑環(huán)繞枝條15%以下,主干無病斑或病斑面積低于25%;3級:枝條、葉片和主干均有明顯病斑,且主干病斑面積在25%~50%;4級:全株發(fā)病或死亡,或主干病斑面積高于50%。
2020年4月16—22日和2021年3月24—30日,根據(jù)發(fā)病情況和地勢環(huán)境,在10號棚架內(nèi)選擇了4塊試驗地作為4個處理(如表1所示)。每處理設(shè)置3臺孢子捕捉器作為3個重復(fù)。蓄電池固定在獼猴桃植株中間的水泥支柱上,捕捉器固定在蓄電池上(圖1),捕捉器上部有進氣倉,下部有捕集倉,底部有風(fēng)扇,將儀器周圍的空氣吸入倉內(nèi),使病原菌落到健康葉片上。
表1 孢子捕捉器在獼猴桃園內(nèi)不同地勢擺放坡度及排布方式Table 1 Slope and arrangement of pathogen traps in different terrains in kiwi orchard
圖1 孢子捕捉器在獼猴桃園區(qū)不同地勢的擺放位置Fig. 1 Trap positions in each treatment in different terrains in the orchard
獼猴桃潰瘍病菌捕集操作步驟:(1)早上7點左右,在“紅陽”獼猴桃試驗棚,用75%酒精消毒的剪刀,采集大、小葉位一致的健康獼猴桃葉片備用;在室內(nèi)用0.5%次氯酸鈉溶液浸泡葉片1 min,無菌水漂洗兩遍,滅菌紗布吸干葉片表面水分,將葉柄剪至1 cm長,用2 cm×3 cm的滅菌紗布將葉柄部位包住,備用。(2)將雙層無菌濾紙放入直徑9 cm的塑料培養(yǎng)皿中,添加無菌水至濾紙潤濕。然后,將步驟1處理好的葉片放入其中。(3)將孢子捕捉器底部電源斷開,打開捕捉器進氣倉,將盛放有上述葉片的培養(yǎng)皿置于捕捉器倉底部,蓋上進氣倉,接通電源。(4)孢子捕捉器捕集24 h后,取出培養(yǎng)皿中葉片,放入有無菌濕潤濾紙的磁盤中,同時用健康獼猴桃葉片做陰性對照。磁盤上用透明封口膜保濕。當(dāng)葉片出現(xiàn)褪綠小點或不規(guī)則的褐色斑點,斑點周圍有黃色暈圈且黃色暈圈連續(xù)3 d擴大時,把第1 d觀察到黃色暈圈的時間定義為開始顯癥時間,把該時間與葉片采集日之間的時間差定義為顯癥所需時長。(5)把確定顯癥所需時長后的葉片用干濾紙將葉片分開包裹,放入自封袋中,置于4 ℃冰箱保存,用于后續(xù)顯癥葉片的病原菌分子鑒定,以確認(rèn)該病斑為由潰瘍病菌所致。(6)連續(xù)7 d,記錄當(dāng)日天氣情況,包括溫度、濕度、晴雨天。
用植物基因組DNA提取試劑盒提取獼猴桃顯癥葉片和健康葉片(陰性對照)的DNA。利用獼猴桃潰瘍病菌特異性引物(上游引物PsaF1:5′-TTTTGCTTTGCACACCCGATTTT-3′和下游引物PsaR2:5′-CAC GCACCCTTCAATCAGGATG-3′)[15]鑒定獼猴桃發(fā)病葉片是否為潰瘍病菌所致。PCR反應(yīng)體系總體積25 μL:無菌水9.5 μL,Master mix 12.5 μL,DNA 1.0 μL,引物 PsaF1/PsaR2各 1.0 μL。PsaF1/R2進行 PCR 擴增條帶大小為280 bp。PCR擴增反應(yīng)程序為:95 ℃預(yù)變性5 min;95 ℃變性30 s,65 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,30個循環(huán);72 ℃再延伸5 min。分別對其PCR擴增產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠檢測。PCR擴增片段送至生工生物工程股份有限公司進行測序,經(jīng)測序得到的序列在 NCBI 網(wǎng)站上進行Blast檢索比對。
利用Microsoft Office Excel軟件對各試驗所得數(shù)據(jù)進行整理和作圖,獲得平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤。利用SPSS 23.0數(shù)據(jù)處理軟件進行方差分析,利用鄧肯氏新復(fù)極差法(DMRT)進行差異顯著性分析(P<0.05)。
為了選取合適的試驗區(qū)域,對所選獼猴桃園區(qū)的地勢和潰瘍病發(fā)病情況進行了調(diào)查。結(jié)果顯示園區(qū)發(fā)病棚區(qū)病情指數(shù)低于30的有4個,介于30~50之間的棚區(qū)有6個,超過50的棚區(qū)有8個(表2)。其中,8、16、17和18號的區(qū)域為平地,病情指數(shù)均明顯低于有斜坡區(qū)域,表明不同地勢可能影響病害的傳播。本試驗選擇靠近路邊,方便通行,植株長勢一致,且包括不同坡度的10號棚架作為后續(xù)試驗區(qū)域。
表2 獼猴桃園區(qū)情況調(diào)查Table 2 Investigation of the kiwifruit orchard
2020年和2021年對獼猴桃園區(qū)試驗地的坡頂和坡底(10°)、坡上(45°)和坡下(30°)進行病原菌捕集,結(jié)果均表明在坡底和坡頂(10°)進行病原捕集的獼猴桃葉片顯癥所需時長比在坡上(45°)和坡下(30°)進行病原捕集的獼猴桃葉片顯癥所需時長長1~2 d(圖2A,B),表明30°至45°陡坡區(qū)域有利于獼猴桃潰瘍病的傳播。
圖2 不同坡度捕集病原菌的獼猴桃葉片顯癥所需時長Fig. 2 Length of time necessary to show symptoms in kiwi leaves placed inside pathogen traps at different slope areas
2020年和2021年分別連續(xù)7 d調(diào)查了天氣情況對發(fā)病的影響結(jié)果表明,2020年4月18日和4月20日雨天導(dǎo)致溫度低濕度高,獼猴桃葉片7~8 d即可發(fā)病,而晴天獼猴桃葉片顯癥所需時長為10~12 d(圖3A)。2021年3月27日、3月29日和3月30日雨天也表現(xiàn)出同樣的結(jié)果(圖3B)。因此,表明雨天導(dǎo)致的低溫高濕環(huán)境利于潰瘍病的傳播。
圖3 晴、雨天捕集病原菌的獼猴桃葉片顯癥所需時長Fig. 3 Time length necessary to show symptoms in kiwi leaves placed inside pathogen traps on sunny and raining days
通過獼猴桃潰瘍病菌特異性引物Psa F1/Psa R2 進行的PCR檢測結(jié)果表明,作為陰性對照的健康葉片DNA未擴增出條帶,顯癥葉片DNA則擴增出280 bp大小的條帶。對所有擴增條帶進行測序,并經(jīng)與NCBI數(shù)據(jù)庫進行Blast檢索比對,結(jié)果顯示所有發(fā)病葉片為Psa侵染所致。
有研究表明,雨水可能是獼猴桃潰瘍病菌中短距離傳播的重要途徑[11,16,17],但并沒有量化研究。本研究通過病原捕集,并以葉片顯癥所需時長明確了雨天環(huán)境對獼猴桃潰瘍病傳播的影響,證明雨天進行病原捕集后葉片顯癥所需時長最短(7~8 d)。而晴天回收的葉片,顯癥時長通常為10~12 d。其原因可能在于雨天利于潰瘍病菌的增殖,群體數(shù)量增加后致傳播量加大。但也可能與雨水促進了病原菌的定殖和侵染有關(guān)。無論如何,雨水是可以促進該病的擴散。因此,避雨栽培應(yīng)可能成為獼猴桃潰瘍病防控的有效手段。地勢較為平坦的棚架發(fā)病情況和病株率相對較輕,進行病原捕集的獼猴桃葉片顯癥時間較長。試驗中,在坡底(10°)進行病原捕集的獼猴桃葉片顯癥所需時間最長,而在45°陡坡進行病原捕集的獼猴桃葉片顯癥所需時間最短。這可能是因為陡坡比平地接收了更多風(fēng)帶來的病原菌,并在葉片上集聚,增加了病原菌的接種勢。因此,地形上的隔離對該病的防控有一定的意義。本研究首次借助孢子捕捉器直接證實了園區(qū)陡坡區(qū)域和雨天環(huán)境可以促進獼猴桃潰瘍病的流行,為后續(xù)防治方法和防治策略的制訂提供了依據(jù)。