摘要為減少冠腐病對花生生產(chǎn)帶來的損失,從安徽省不同花生產(chǎn)區(qū)采集冠腐病病株分離病原菌,對其進(jìn)行致病性測定、形態(tài)鑒定和分子生物學(xué)鑒定,并對其生物學(xué)特征進(jìn)行研究,室內(nèi)篩選抑菌效果較好的化學(xué)藥劑。結(jié)果表明,引起安徽省花生冠腐病的病原菌為黑曲霉(Aspergillusniger),該菌的致死溫度為59℃(15min),在pH7的PDA培養(yǎng)基上生長最快。藥劑篩選結(jié)果表明,50%多菌靈可濕性粉劑和43%戊唑醇懸浮劑效果最好;75%百菌清可濕性粉劑次之;其次是70%代森錳鋅可濕性粉劑;3%甲霜惡霉靈水劑與對照無明顯差異。
關(guān)鍵詞花生冠腐病;黑曲霉;分離鑒定;抑菌作用
中圖分類號S435.652"文獻(xiàn)標(biāo)識碼A"文章編號0517-6611(2025)01-0133-04
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2025.01.027
開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):
IsolationandIdentificationofthePathogenofPeanutCrownRotandItsBiologicalCharacterisiticsResearch
ZHUXiao-feng,WANGSong,JIANGTaoetal
(CropResearchInstitute,AnhuiAcademyofAgriculturalSciences/AnhuiKeyLaboratoryofCropQualityImprovement,Hefei,Anhui230031)
AbstractToreducethelosscausedbypeanutcrownrotonpeanutproduction,thepeanutcrownrotdiseaseplantswerecollectedfromdifferentpeanutgrowingareasinAnhuiProvince.Thepathogenwasisolated,andthepathogenicity,morphologyandmolecularbiologyofpathogenswereidentified.Anditsbiologicalcharacteristicswerestudied,chemicalagentswithbetterantibacterialeffectsindoorswerescreened.TheresultsconfirmedthatthepathogenofpeanutcrownrotinAnhuiProvincewas"Aspergillusniger,whichhadalethaltemperatureof59℃(15min),andthefastestgrowinginthemediumofpH7.Thedrugscreeningresultsindicatedthat50%carbendazimWPand43%tebuconazoleSChadthebestinhibitoryeffect;75%chlorothalonilWPfollowed;nextwas70%mancozebWP;3%metalaxyl-hymexazolAChadnosignificantdifferencefromtheCK.
KeywordsPeanutcrownrot;Aspergillusniger;Isolationandidentification;Fungistaticaction
基金項(xiàng)目財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部:國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-13-合肥綜合試驗(yàn)站);安徽省油料作物產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系。
作者簡介朱曉峰(1989—),女,安徽無為人,助理研究員,博士,從事花生抗病遺傳育種研究。*通信作者,研究員,碩士,從事花生種質(zhì)資源鑒定和創(chuàng)新研究。
花生( Arachis hypogasa "L.)是我國主要的油料和經(jīng)濟(jì)作物。近年在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中越來越受到重視,種植面積逐年增長,2021年全國花生種植面積超過48萬hm 總產(chǎn)超過1 830萬t,再創(chuàng)歷史新高(2022年國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù))。花生冠腐?。╬eanut crown rot disease)是危害花生主要土傳病害之一,多在花生出苗至團(tuán)棵期發(fā)生,成株期較少,是花生苗期的主要病害。該病害影響范圍廣泛,在我國花生各產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生,對我國很多花生產(chǎn)區(qū)均存在潛在的威脅,尤其在山東、河南、江西、山西、福建等省已有大面積發(fā)生[1-4]。冠腐病在花生上的危害最早于1926年被Jochem[5]首次報(bào)道?;ㄉ诟∈且环N世界性的土傳病害,印度和美國每年因冠腐病造成的花生產(chǎn)量損失均在5%左右,嚴(yán)重的可達(dá)40%[6]。目前已知引起花生冠腐病的病原菌主要是黑曲霉[5-9],但不同地理區(qū)域花生冠腐病的病原菌是否存在差異還有待研究。冠腐病在國內(nèi)花生上危害較小,一般不造成大的經(jīng)濟(jì)損失,國內(nèi)學(xué)者并未進(jìn)行系統(tǒng)的研究。近年來,受農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、秸稈還田等因素影響,該病害發(fā)生明顯有加重的趨勢,才逐漸受到國內(nèi)學(xué)者的重視。
冠腐病在安徽省花生主產(chǎn)區(qū)固鎮(zhèn)、泗縣、肥東等地常有發(fā)生。安徽省夏花生苗期常出現(xiàn)高溫高濕天氣,適合冠腐病發(fā)生。一旦發(fā)病,會造成植株枯萎、缺苗斷壟的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響花生的產(chǎn)量和品質(zhì)。為明確安徽省花生冠腐病的病原菌,筆者對安徽省花生產(chǎn)區(qū)的冠腐病株進(jìn)行多年多點(diǎn)采樣,并進(jìn)行分離鑒定,經(jīng)過形態(tài)學(xué)及分子鑒定,證實(shí)該病害病原菌為黑曲霉(Aspergillusniger)。同時(shí),為篩選防治花生冠腐病的藥劑,選擇5種常用的殺菌劑進(jìn)行室內(nèi)藥劑對比試驗(yàn),篩選出效果最好的殺菌劑,進(jìn)而為花生冠腐病的有效防治提供理論基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
供試樣品:2019—2021年花生生育期間,從安徽省固鎮(zhèn)縣、泗縣、肥東縣等不同花生產(chǎn)區(qū)采集冠腐病典型病株。
供試培養(yǎng)基:PDA培養(yǎng)基、花生秸稈培養(yǎng)基、大豆培養(yǎng)基、麥粒培養(yǎng)基,培養(yǎng)基的具體制作方法參照張建航等[10]。
供試藥劑:75%百菌清可濕粉劑、50%多菌靈可濕粉劑、70%代森錳鋅可濕粉劑、3%甲霜惡霉靈水劑、43%戊唑醇懸浮劑。
1.2病原菌的分離與純化
取病株莖基部的病部組織,采用組織分離法,將其切成大小2mm×2mm的小組織塊,表面消毒后,置于PDA培養(yǎng)基上,30℃恒溫培養(yǎng)2~3d,在單菌落邊緣挑取菌絲,轉(zhuǎn)接到新的PDA培養(yǎng)基上,轉(zhuǎn)接純化3~4次。純化后的病原菌4℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.3病原菌的鑒定
1.3.1病原菌的形態(tài)鑒定。
取純化后的病原菌菌絲約6mm置于PDA平板中央,倒置培養(yǎng)7d左右,每天肉眼觀察菌落形態(tài)特征和大小,并待孢子產(chǎn)生后,挑取少量菌絲體制片,在顯微鏡下觀察分生孢子形態(tài)。
1.3.2病原菌的ITS鑒定。
取50~100mg的菌絲,使用真菌DNA提取試劑盒提取菌絲總DNA,試劑盒從生工生物(上海)股份有限公司購買。引物ITS1(5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′)和ITS4(5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′)對病原菌DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增。10μL反應(yīng)體系:2×Taq"PCRMasterMix5μL,10μmol/L上、下游引物ITS1和ITS4各0.4μL,DNA模板1μL(約100ng),加入滅菌的ddH2O6.7μL。PCR擴(kuò)增程序:95℃變性5min;94℃變性35s,55℃退火55s,72℃延伸1min,此過程共36個(gè)循環(huán);循環(huán)結(jié)束后,72℃補(bǔ)充延伸10min。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)2%的瓊脂糖凝膠電泳檢測后,將PCR產(chǎn)物送至生工生物(上海)股份有限公司測序。在NCBI網(wǎng)站上利用BLAST搜索同源序列,并與已知序列進(jìn)行序列比對與分析。
1.4致病性測定
以YH1、1016、9102這3個(gè)品種為試驗(yàn)材料,催芽后先孢子懸浮液侵染種子,然后再以麥粒為接種體,對病原菌進(jìn)行致病性測定。純化后的菌絲在PDA培養(yǎng)基上30℃培養(yǎng)7d左右,用無菌水洗下病原菌孢子,制成濃度1.0×106個(gè)/mL的孢子懸浮液,3個(gè)供試花生品種的種子置于孢子懸浮液中30℃侵染過夜后,分別種于無菌土中。待花生子葉剛長開時(shí),在花生基部用無菌刀切約4mm2的小口,將接種過菌絲的麥粒均勻埋在植株莖稈與土層交界處四周,以正常生長不作任何處理的花生植株為對照。觀察接種后的發(fā)病植株與田間癥狀是否表現(xiàn)一致,從發(fā)病植株的莖基部分離病原菌,與接種菌進(jìn)行對比。
1.5生物學(xué)性狀研究
1.5.1病原菌在不同培養(yǎng)基中的生長情況。
將菌絲分別轉(zhuǎn)接于PDA、麥粒、大豆和花生秸稈制成的4個(gè)培養(yǎng)基上,30℃培養(yǎng)3d,每種培養(yǎng)基設(shè)3個(gè)重復(fù),每天觀察菌絲生長情況,記錄菌落的直徑大小。
1.5.2病原菌在不同pHPDA平板中的生長情況。
共設(shè)8個(gè)不同pH(pH5~1梯度為1)的PDA培養(yǎng)基處理,將菌絲分別接種于不同處理的培養(yǎng)基上,每個(gè)處理3次重復(fù),30℃培養(yǎng)3d,每天記錄菌落的直徑。
1.5.3不同溫度處理對菌絲生長的影響。
共設(shè)50~64℃(每處理差1℃)15個(gè)處理,將大小一致、直徑2mm的菌絲塊分別放入加過100μL無菌ddH2O的離心管中,每處理3次重復(fù),共45管,分別恒溫水浴15min后,接種于PDA平板上,30℃培養(yǎng),第2天記錄菌落直徑。
1.65種化學(xué)試劑的抑菌作用
藥劑配制:75%百菌清可濕粉劑配成濃度1.43g/L,即75%百菌清可濕粉劑0.1g用70mL無菌水溶解;50%多菌靈可濕粉劑0.1g對無菌水50mL溶解;70%代森錳鋅可濕粉劑0.1g用80mL無菌水溶解;3%甲霜惡霉靈水劑1500倍液,即3%甲霜惡霉靈水劑1mL對無菌水至1500mL;43%戊唑醇懸浮劑3500倍液,即43%戊唑醇懸浮劑100μL對無菌水至350mL。
藥劑處理:在無菌操作臺上,每種藥劑用移液槍分別取200μL,使用涂抹棒將藥劑均勻地涂布在PDA平板上,然后將菌絲轉(zhuǎn)接到中央,以涂抹200μL滅菌水的培養(yǎng)基為對照,每處理4次重復(fù),30℃培養(yǎng)3d,每天記錄菌落的擴(kuò)展直徑。
2結(jié)果與分析
2.1花生冠腐病田間發(fā)病癥狀
2019—2021年花生生育期間,對安徽省花生產(chǎn)區(qū)冠腐病田間發(fā)病情況調(diào)查表明,該病害主要危害花生植株根頸部(圖1A)。出苗前發(fā)病時(shí),種仁腐爛,病部長出松軟的黑色霉?fàn)钗?;出苗后發(fā)病時(shí),病原先侵染幼苗的子葉和胚軸,然后侵染莖基部,被侵染組織四周被黑色的孢子所覆蓋。隨著病情加重,病斑逐漸擴(kuò)大,整個(gè)根頸區(qū)變成黑褐色并潰爛,最后幼苗枯萎死亡(圖1B、C)。
2.2病原菌的形態(tài)學(xué)鑒定
菌落在PDA培養(yǎng)基上呈圓形,四周呈黃色。菌絲初為白色絨毛狀,后期上面長滿黑色的分生孢子,4~5d長滿直徑9cm的培養(yǎng)皿(圖2A、B)。待培養(yǎng)7d左右,光學(xué)顯微鏡下觀察,頂囊球形或近球形,黃褐色或褐黑色,直徑700~800μm;分生孢子梗長短不一,最長為3000μm,最短僅250μm,直徑15~25μm。小分生孢子呈球形,直徑4~5μm(圖2C)。根據(jù)上述病原菌菌落形態(tài)學(xué)特征,將所分離的病原菌初步鑒定為曲霉屬Aspergillus。
2.3病原菌的ITS鑒定
PCR擴(kuò)增得到一條599bp的清晰條帶(圖3)。在NCBI上采用BLAST同源性比對,結(jié)果該序列與黑曲霉菌Aspergillusniger"ITS1基因序列(GenBank登錄號:LC105682.1)相似度均達(dá)100%。根據(jù)上述分子生物學(xué)鑒定結(jié)果,并結(jié)合菌落平板生長和顯微菌絲體形態(tài)觀察結(jié)果,將該病原菌鑒定為黑曲霉Aspergillusniger。
2.4病原菌致病性
在接種病原菌7d后,3個(gè)花生品種豫花9326、白沙1016、遠(yuǎn)雜9102均出現(xiàn)不同程度的病癥,莖基部被侵染的組織呈水侵狀,淡褐色,覆蓋大量的黑色孢子,葉片失水萎蔫,發(fā)病較重的12d后病株枯死,而對照植株無任何癥狀(圖4)。
2.5病原菌的生物學(xué)特征
2.5.1病原菌在不同培養(yǎng)基中的生長表現(xiàn)。
菌絲在花生秸稈和PDA培養(yǎng)基上生長很快,與大豆和麥粒培養(yǎng)基上菌絲的生長速度存在明顯差異(圖5)。花生秸稈培養(yǎng)基上生長速度最快,麥粒培養(yǎng)基上病原菌生長速度最慢。
2.5.2病原菌在不同pH的PDA平板中的生長表現(xiàn)。
病原菌在pH7的PDA培養(yǎng)基上菌落擴(kuò)展速度最快,pH為6時(shí)生長速度較pH7時(shí)稍慢,當(dāng)pH為5和1即較酸性或者較堿性時(shí),菌落生長速度最慢(圖6)。菌落在pH5的PDA培養(yǎng)基上,第一天生長速度最快,之后一直緩慢生長。菌絲生長速度存在差異,培養(yǎng)3d后,pH7與pH5、pH11、pH12存在明顯差異,與pH6、pH8、pH9之間無明顯差異。
2.5.3菌絲的致死溫度。
將經(jīng)過15個(gè)溫度處理(每個(gè)處理水浴加熱15min)的所有菌絲塊,置于PDA平板上暗培養(yǎng)2d后,51℃菌絲擴(kuò)展最快,57℃菌絲生長速度最慢(圖7),當(dāng)水浴溫度達(dá)到或高于59℃時(shí),菌絲不生長,推斷該菌在59℃處理后會致死。
2.65種藥劑的室內(nèi)抑菌效果
75%百菌清可濕粉劑等5種藥劑處理后,50%多菌靈可濕粉劑和43%戊唑醇懸浮劑處理后菌落幾乎不生長,與對照存在顯著差異,抑菌效果最好;75%百菌清可濕粉劑處理效果次之;其次是70%代森錳鋅可濕粉劑,處理后第1天和第2天有抑制效果,第3天菌落生長直徑與對照無明顯差別;3%甲霜惡霉靈水劑處理后,菌落生長速度與對照無明顯差異,第3天后菌落生長速度較對照更快,抑菌效果差(圖8)。
3結(jié)論與討論
黑曲霉(Aspergillusniger)為子囊菌亞門、絲孢目、叢梗孢科、半知菌曲霉屬真菌,廣泛分布于世界各地的糧食、植物性產(chǎn)品和土壤中,寄主范圍較廣,容易造成水稻、水果等糧食和食品發(fā)霉腐爛,除能引起曲霉病外,也能產(chǎn)生黑曲霉毒
素[11]。 對黑曲霉報(bào)道較多的是作為重要的發(fā)酵工業(yè)菌種,如用于飼用苧麻木質(zhì)纖維素生物降解[12]、玉米秸稈發(fā)酵[13]等。國外已報(bào)道的引起花生冠腐病的病原菌為黑曲霉菌( Aspergillus niger )[5-6,8-9,14],對于花生冠腐病病原菌的系統(tǒng)研究,國內(nèi)學(xué)者研究較少,李楊等[7]、張霞等[15]也認(rèn)為花生冠腐病是由黑曲霉( Aspergillus niger )引起,但對于花生冠腐病病原菌的鑒定多基于形態(tài)學(xué)。該研究通過對病原菌的形態(tài)學(xué)觀察和分子鑒定方法,明確安徽省花生冠腐病病原菌為黑曲霉菌( Aspergillus niger )。
花生冠腐病是花生苗期最常見的土傳病害之一,防治花生土傳病害最經(jīng)濟(jì)有效的方法是選用抗病花生品種和藥劑拌種。目前,對花生病害的防治多為化學(xué)藥劑拌種。該研究選擇5種常規(guī)的化學(xué)藥劑,通過測定藥劑對菌絲生長速度,明確5種不同殺菌劑對病原菌的抑制效果。為有效防治花生冠腐病,還需在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對病原菌的遺傳特性、致病機(jī)理進(jìn)行深入研究,篩選田間防治藥劑,以期減輕花生冠腐病帶來的危害。通過對花生冠腐病病原菌的研究,可以為我國花生冠腐病的有效防控提供借鑒。
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