趙桂華,趙楠
(江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 句容212400)
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鐵皮石斛葉斑病新病原
——黑線炭疽菌的分離鑒定及致病性測(cè)定*
趙桂華,趙楠
(江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇句容212400)
為了研究鐵皮石斛炭疽病,在實(shí)驗(yàn)室和栽培地里分別對(duì)由黑線炭疽菌引起的鐵皮石斛炭疽病進(jìn)行了癥狀觀察,分離培養(yǎng)、病原菌鑒定和致病性試驗(yàn)。結(jié)果表明,黑線炭疽菌僅為害葉片,平均發(fā)病率11.3%;在分離到的59個(gè)真菌菌落中,黑線炭疽菌占44.1%。經(jīng)過(guò)形態(tài)學(xué)描述、DNA測(cè)序鑒定,以及致病性試驗(yàn),確定黑線炭疽菌是引起鐵皮石斛炭疽病的病原菌。它是鐵皮石斛的新病原,在中國(guó)屬于首次報(bào)道。
鐵皮石斛;病原菌;鑒定;黑線炭疽菌
鐵皮石斛(DendrobiumofficinaleKimura et Migo)炭疽病,又被稱(chēng)為黑斑病、褐腐病、斑點(diǎn)病等,分布于中國(guó)的鐵皮石斛栽培區(qū)。到目前為止,全世界記載了炭疽菌屬(ColletotrichumCorda 1831)的817個(gè)種、變種和專(zhuān)化型。關(guān)于該屬真菌的研究,Arx J A von[1~2]對(duì)炭疽菌種進(jìn)行了校正,按照傳統(tǒng)的形態(tài)分類(lèi)原則,將孢子萌發(fā)后產(chǎn)生的附著胞作為炭疽菌的鑒別特征之一,并指出炭疽菌屬是炭疽菌唯一合法的屬名,而炭疽菌屬又是子囊菌亞門(mén)小叢殼屬(GlomerellaSpauld.& H.Schrenk 1903)的唯一分生孢子階段。把原來(lái)的眾多種類(lèi)歸納分類(lèi),簡(jiǎn)化為20個(gè)形態(tài)種,9個(gè)專(zhuān)化型和3個(gè)型[1~4]。關(guān)于鐵皮石斛炭疽病的病原菌,中國(guó)學(xué)者曾報(bào)道了膠孢炭疽菌[Colletotrichumgloeosporioides(Penz.)Penz.& Sacc.]和蝴蝶蘭炭疽菌(ColletotrichumphalaenopsidisSawada)[5~7]和辣椒炭疽病[Colletotrichumcapsici(Syd.& P.Syd.)E.J.Butler & Bisby][8];而由黑線炭疽菌(Colletotrichumdematium)引起的鐵皮石斛炭疽病未見(jiàn)報(bào)道。
本文以人工栽培的鐵皮石斛為材料,對(duì)其炭疽病的病原菌進(jìn)行了分離培養(yǎng)、純化與致病性測(cè)定,用形態(tài)學(xué)和DNA分子生物技術(shù)相結(jié)合的方法對(duì)病原菌進(jìn)行了鑒定,以期明確該病害的病原菌,為鐵皮石斛炭疽病的防治提供理論依據(jù);并介紹黑線炭疽菌的危害癥狀,發(fā)病規(guī)律,并提出其具體的防治建議。
1.1分離材料來(lái)源
2014年4月-2015年6月,在江蘇句容潤(rùn)泰生物科技有限公司鐵皮石斛基地(31°50′737″N,119°10′079″E,海拔11.0m)對(duì)鐵皮石斛葉斑病進(jìn)行普查期間,發(fā)現(xiàn)了鐵皮石斛炭疽病的危害,采集具有典型病狀葉片標(biāo)本,標(biāo)號(hào)后分別裝入滅菌的干燥紙袋,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分離培養(yǎng)。
1.2病原菌的分離與培養(yǎng)
選取病斑明顯的葉片,經(jīng)70%酒精棉球表面消毒3次后,待表面干燥后,取病健交界處的組織,剪成3mm×4mm小塊,轉(zhuǎn)移到PDA培養(yǎng)基上,5塊/皿,共分離15皿,然后置于25±2℃的PRX-250A型智能人工氣候箱培養(yǎng),4d后檢查分離得率;挑取單菌落邊緣菌絲進(jìn)行純化,轉(zhuǎn)管并保存于4℃冰箱,備用。
1.3致病性測(cè)定
2015年5月3日至5月12日對(duì)黑線炭疽菌進(jìn)行致病性試驗(yàn)。使用純化的黑線炭疽菌,在PDA上培養(yǎng)4d,其培養(yǎng)條件同1.2;用滅菌的打孔器將培養(yǎng)好的黑線炭疽菌打成菌餅,以保證接種量的一致;使用70%的酒精擦去鐵皮石斛葉片表面的灰塵,再用滅菌的接種針在葉片上刺一下,造成微小的傷口,然后把菌餅(有菌絲的一面接觸葉片)放在刺傷的小孔處,接種點(diǎn)用無(wú)菌水棉球保濕,上面用塑料薄膜覆蓋。對(duì)照用無(wú)菌的PDA圓餅接種,方法相同,接種20個(gè)點(diǎn)。為了與自然發(fā)病的環(huán)境條件相似,把接種后的盆栽鐵皮石斛直接放在大棚內(nèi)進(jìn)行觀察。共接種20個(gè)葉片(每根莖桿上接種1個(gè)葉片),分別在3d、6d、9d進(jìn)行病狀觀察,同時(shí)記錄發(fā)病情況。
1.4病原菌鑒定
1.4.1形態(tài)學(xué)特征
根據(jù)在PDA上的菌落培養(yǎng)形狀,分生孢子堆的顏色,分生孢子和附著胞大小、形狀、顏色進(jìn)行鑒定[7]。
1.4.2分子鑒定
DNA 的提取、擴(kuò)增、純化和測(cè)序參見(jiàn)趙桂華(2012)[9];測(cè)序結(jié)果通過(guò)NCBI的Blast檢索系統(tǒng)進(jìn)行序列同源性比對(duì)。引物合成與測(cè)序由南京金斯瑞生物科技有限公司完成。
2.1癥狀描述
2.1.1癥狀
該病害在葉上的初期癥狀為淡黃色,后期為黑褐色的病斑(圖1),圓形、近圓形,直徑可達(dá)5.5mm。病害先從下面老葉開(kāi)始,逐漸向上部蔓延,這是因?yàn)樾氯~的生理活性比老葉更強(qiáng)、更抗??;平均發(fā)病率為11.3%。在多數(shù)情況下,病斑上的同心輪紋明顯;在病害發(fā)生后期,特別是在相對(duì)濕度大于90%時(shí),在病斑上會(huì)產(chǎn)生灰白色的分生孢子堆,即分生孢子盤(pán)和分生孢子。但從該病害的癥狀上看,由黑線炭疽菌引起的炭疽病與其他炭疽菌種類(lèi)引起的炭疽病有時(shí)難以區(qū)分,實(shí)際上,炭疽病就是葉斑病的一種類(lèi)型。
圖1 鐵皮石斛的黑線炭疽病癥狀
2.2分離結(jié)果
在分離的75塊組織中,共得到真菌菌落59個(gè),占78.6%;細(xì)菌菌落11個(gè),占14.7%;未長(zhǎng)任何菌的5塊,占6.7%。其中,59個(gè)真菌菌落隸屬于5個(gè)屬6種,即黑線炭疽菌26塊,占44.1%;細(xì)極鏈格孢菌[Alternariatenuissima(Kunze) Wiltshire]15塊,占25.4%;互隔鏈格孢[Alternariaalternata(Fr.) Keissl.]7塊,占11.9%;芽枝狀枝孢[Cladosporiumcladosporioides(Fresen.) G.A.de Vries]6塊,占10.2%;黑曲霉(AspergillusnigerTiegh.)3塊,占5.1%;匍枝根霉[Rhizopusstolonifer(Ehrenb.) Vuill.]2塊,占3.4%。在11塊細(xì)菌中,枯草芽孢桿菌[Bacillussubtilis(Ehrenberg)Cohn]7塊,占63.6%;其他細(xì)菌4塊,占3.6%。
2.3致病性測(cè)定結(jié)果
試驗(yàn)證明,從接種第3d開(kāi)始,有20%的接種點(diǎn)出現(xiàn)明顯的水漬狀壞死癥狀,淡褐色,1~2mm;隨后發(fā)展較快,6d發(fā)病率達(dá)95%,淡褐色至深褐色,大小2~4mm;只有1個(gè)發(fā)病較晚,是接種后不久菌餅脫落,接種量相對(duì)較少的原因;9d全部發(fā)病(表1)。對(duì)照在第9d有3個(gè)點(diǎn)發(fā)病,病斑僅為1~2mm,比接種病原菌產(chǎn)生的病斑更小,這是正常的。因?yàn)殍F皮石斛大棚里本身就存在一些黑線炭疽菌,有機(jī)會(huì)感染傷口。
人工接種出現(xiàn)的癥狀與自然發(fā)病的癥狀基本一致,對(duì)接種產(chǎn)生的病斑進(jìn)行再分離,得到了黑線炭疽菌,符合柯赫法則(Koch postulates)。
對(duì)照處理也有3個(gè)傷口發(fā)病,但病斑擴(kuò)展速度和病斑顏色與黑線炭疽的接種病斑稍有差異,并對(duì)3個(gè)病斑分別進(jìn)行了分離培養(yǎng),得到的真菌菌落進(jìn)行了鑒定,1個(gè)病斑為黑線炭疽,1個(gè)病斑為鐮刀菌(Fusariumsp.),1個(gè)病斑為黑曲霉。分析原因,在鐵皮石斛上這3種真菌都是病原菌,產(chǎn)生的病斑小,擴(kuò)展速度比接種的黑線炭疽菌更慢的原因是自然感染的接種量小。鐮刀菌是鐵皮石斛上常見(jiàn)的病原菌;而在鐵皮石斛組培瓶中,黑曲霉是引起幼苗腐爛死亡的重要病原菌;在鐵皮石斛病害分離過(guò)程中,常常分離到黑曲霉。
表1 黑線炭疽菌接種檢查日期及發(fā)病率
注:第一次檢查時(shí)間是5月6日,第二次檢查時(shí)間是5月9日,第三次檢查時(shí)間是5月12日。
2.4病原
黑線炭疽菌Colletotrichumdematium(Pers.) Grove,J.Bot.,Lond.56:341 (1918)[7,10]
有性世代:Glomerellacingulata(Stoneman) Spauld.& H.Schrenk,in Schrenk & Spaulding,Science,N.Y.17:751 (1903)
異名(Synonymy):根據(jù)真菌索引(Index of fungorum)的記載,黑線炭疽菌的異名有7屬26種12變種3個(gè)專(zhuān)化型,其中包括,炭疽孢屬10種1變種和2個(gè)專(zhuān)化型,叢刺盤(pán)孢屬(Vermicularia)11種、5變種和4個(gè)專(zhuān)化型,球果菌屬(Sphaeria) 2種,刺杯毛孢(Dinemasporium)、外生孢屬(Exosporium)、Lasiella屬、Ellisiellina屬各1種。
2.4.1分類(lèi)地位和形態(tài)描述
在PDA培養(yǎng)基上,菌落初為白色,后漸變?yōu)榛液稚梁诤稚瑲馍z絨毛狀,分生孢子堆灰白色;日平均生長(zhǎng)量為1.2cm;分生孢子梗分枝,淺褐色;產(chǎn)孢細(xì)胞近瓶梗狀,無(wú)色,頂端產(chǎn)生分生孢子;分生孢子鐮刀形,單胞,無(wú)色,頂端稍鈍圓,內(nèi)有多個(gè)小脂肪球(圖2),大小為22.7~27.5μm×3.6~4.8μm,平均25μm×3.9μm。
分生孢子萌發(fā)后會(huì)產(chǎn)生不同形狀的附著胞。①在一根菌絲頂端單生,近橢圓形,基部平齊、壁厚,頂端鈍圓,壁稍薄(圖3);②在一根菌絲上可產(chǎn)生2~3個(gè)橢圓形和棍棒狀的附著胞(圖4);③在橢圓形附著胞下面有4個(gè)大小不等細(xì)胞(圖5);④有的附著胞為雙細(xì)胞,基部有1個(gè)厚壁無(wú)色細(xì)胞(圖6a);⑤附著胞上有發(fā)芽縫(圖6b);⑥附著胞萌發(fā)后再產(chǎn)生附著胞,基部有1個(gè)深褐色細(xì)胞,菌絲無(wú)色(圖6c);⑦附著胞萌發(fā)再產(chǎn)生褐色至深褐色的附著胞(圖6d);大小為7.8~20.5μm×6.0~14.1μm,平均6.0μm×14.1μm。
以柯赫氏法則為基礎(chǔ),根據(jù)病原菌培養(yǎng)性狀和形態(tài)特征,并參照已有的文獻(xiàn)資料,將鐵皮石斛炭疽菌的病原菌確定為隸屬于半知菌亞門(mén)、腔孢綱(Coelomycetes)、黑盤(pán)孢目(Melanconiales)、黑盤(pán)孢科(Melanconiaceae)、炭疽菌屬的黑線炭疽菌。
黑線炭疽菌的近似種是產(chǎn)彎孢的辣椒炭疽菌,蔥炭疽菌[C.circinans(Berk.) Vogl]和豆類(lèi)炭疽菌[C.truncatum(Sehw.) Andrus & Moore][11]。
圖2 黑線炭疽菌的分生孢子形態(tài)
圖3 單生的附著胞
圖4 大小不等的附著胞
圖5 附著胞下面有多個(gè)大小不等的無(wú)色細(xì)胞
圖6不同形態(tài)的附著胞
注:a為附著胞有分隔,下面有無(wú)色厚壁細(xì)胞;b為附著胞有發(fā)芽縫;c為菌絲兩端產(chǎn)生附著胞,上面附著胞為2個(gè)大小不等細(xì)胞,大細(xì)胞具發(fā)芽縫,小細(xì)胞是一個(gè)深褐色圓柱形細(xì)胞,下面的附著胞內(nèi)有1個(gè)褐色球形體;d為附著胞萌發(fā)后產(chǎn)生分隔,上面再產(chǎn)生附著胞。
Fig.6Different morphological appressoria
中國(guó)已記載具有鐮刀形分生孢子的炭疽菌有4種,如黑線炭疽菌與蔥炭疽菌、須芒草炭疽菌(ColletotrichumandropogonisZim.)和菜豆炭疽菌(ColletotrichumphaseolorumTakimoyo)的分生孢子都是鐮刀形,前3者分生孢子大小基本相似,區(qū)別在于黑線炭疽菌的分生孢子兩段鈍圓,而須芒草炭疽菌和菜豆炭疽菌的分生孢子兩端尖銳[12];而菜豆炭疽菌的分生孢子大小12.9~23.1μm×2.6~3.9μm,平均19.7μm×3.1μm,比黑線炭疽菌更小。該菌菌絲生長(zhǎng)的溫度為10~35℃,最適溫度為25℃,孢子萌發(fā)的溫度為10~35℃,菌絲生長(zhǎng)的pH值為5~11,產(chǎn)孢的pH值為8~11;14h后萌發(fā)率可達(dá)到80%以上[13~14]。
2.4.2分子鑒定
對(duì)黑線炭疽菌菌絲進(jìn)行DNA提取,用ITS1和ITS4的通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,得到長(zhǎng)度為569 bp的特異性DNA片段。擴(kuò)增 ITS區(qū)全序列,擴(kuò)增結(jié)果如圖7。
圖7 ITS 1和ITS 4 區(qū)域的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物電泳圖
對(duì)其擴(kuò)增片段進(jìn)行測(cè)序,用NCBI的Blast在Genbank中搜尋相似序列,結(jié)果與Genbank中登陸號(hào)為AB046608.1(包括ITS1 5.8S核糖體核糖核酸,ITS2 18S核糖體核糖核酸,28S核糖體核糖核酸,以及部分和全部序列)的同源性為100%。因此,確定從鐵皮石斛炭疽病上分離到的菌株種類(lèi)為黑線炭疽菌。
2.5寄主
黑線炭疽菌寄主范圍廣泛,可為害118個(gè)屬植物[3]。在中國(guó),除了為害鐵皮石斛以外,還為害鳶尾(IristectorumMaim.)、 德國(guó)鳶尾(IrisgermanicaL.)[12,15]、 當(dāng)歸[Angelicasinensis(Oliv.) Diels][16]、 八角金盤(pán)[Fatsiajaponica(Thunb.) Decne.et Planch.]、 大豆(GlycinemaxMerr.)、 棉(GossypiumhirsutumL.)、 洋麻(HibiscuscannabinusL.)、 番茄(LycopersicumesculentumMill.)、 草木犀[Melilotusofficinalis(L.) Dest.]、 緬桂(白蘭)(MicheliaalbaD.C.)、 樂(lè)昌含笑(MicxheliachapensisDanchy)、 鶴頂蘭[Phaiustankervilliae(Aiton) BL.]、 蓖麻(RicinuscommunisL.)、 茄子(SolanummelogenaL.)、 梨(Pyrussp.)[12]。
2.6發(fā)病規(guī)律
2.6.1發(fā)病期
老葉在1-5月開(kāi)始發(fā)病,新葉發(fā)病稍晚。在溫帶地區(qū),4月開(kāi)始發(fā)病,6-10月為其發(fā)病高峰期,梅雨季節(jié)發(fā)病較重。栽植過(guò)密、通風(fēng)不良和環(huán)境悶熱時(shí),植株易罹此病。
2.6.2潛伏侵染
該病具有潛伏侵染特點(diǎn),當(dāng)植株生長(zhǎng)衰弱時(shí),運(yùn)輸期間過(guò)長(zhǎng)或剛移栽的幼苗易發(fā)病。當(dāng)鐵皮石斛生長(zhǎng)旺盛時(shí),菌絲會(huì)侵染健康的葉片,但不發(fā)病,而病原菌以菌絲的形式潛伏在葉片組織內(nèi),當(dāng)鐵皮石斛在冬季遇到寒流凍害、藥害、日灼、肥力不足等情況時(shí),植株抵抗力減弱,潛伏菌絲開(kāi)始活動(dòng)而引起病害。
2.6.3越冬
病原菌以菌絲體在病株殘?bào)w和病葉片上越冬,是翌年的初次侵染來(lái)源。
2.6.4傳播途徑
該病害傳播有4種途徑。①病株隨種苗的調(diào)運(yùn)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播;②在病斑表面有分生孢子堆時(shí),昆蟲(chóng)和動(dòng)物在病斑上爬行,分生孢子會(huì)黏在它們的身體上進(jìn)行傳播;③棚內(nèi)澆水時(shí),靠水滴的濺散進(jìn)行近距離傳播。④盆栽鐵皮石斛放置過(guò)密,葉子相互摩擦?xí)徊鎮(zhèn)魅尽?/p>
2.6.5侵入
該病原菌是兼性腐生菌,對(duì)鐵皮石斛具有較強(qiáng)的侵染能力。病原菌可從植株傷口、氣孔、皮孔處,有時(shí)也可直接穿透表皮侵入組織。日常管理時(shí)把植株碰傷或昆蟲(chóng)危害造成的傷口都為病原菌的侵入提供了機(jī)會(huì)。在生長(zhǎng)季節(jié),病菌有再次侵染現(xiàn)象。
2.6.6溫度與濕度
病菌生長(zhǎng)最適溫為26±2℃,低于5℃或最高溫達(dá)35℃則停止生長(zhǎng),病害減輕;分生孢子產(chǎn)生最適溫度28~30℃,適宜pH8~11。發(fā)病適溫為22~28℃,相對(duì)濕度95%以上,濕度大,病部濕潤(rùn),葉片上的有水滴或水膜是病原菌產(chǎn)生大量分生孢子的重要條件,因此連續(xù)陰雨或澆水太多時(shí)植株發(fā)病重。
2.7防治措施
2.7.1農(nóng)業(yè)技術(shù)防治
(1)清除病株
清除栽培畦內(nèi)的病株、病葉,保持環(huán)境清潔,初發(fā)病時(shí)剪去受感染的鐵皮石斛葉片或莖稈,及時(shí)帶出栽培地?zé)龤Щ蛏盥?,消除翌年病害的初次侵染源?/p>
(2)噴水降溫
夏季溫度過(guò)高會(huì)影響鐵皮石斛生長(zhǎng)發(fā)育,生長(zhǎng)衰弱的植株易發(fā)病,因此,夏季超過(guò)35℃時(shí),應(yīng)及時(shí)噴水降溫,同時(shí)進(jìn)行大棚通風(fēng),以保證鐵皮石斛的正常生長(zhǎng)。
(3)選用生長(zhǎng)健壯、無(wú)病的種苗,可減少病害的發(fā)生。組培苗的培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),葉片會(huì)枯黃,栽培后容易發(fā)生病害,故應(yīng)縮短其培養(yǎng)時(shí)間。
2.7.2生物防治
在發(fā)病前或初期可噴灑芽孢桿菌:①1g含1011孢子/mL活芽孢枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)可濕性粉劑噴灑,用量為750~850g/hm2。②地衣芽孢桿菌(Bacilluslicheniformis)8×108個(gè)孢子/mL水劑,1 500倍噴霧。
2.7.3化學(xué)防治
發(fā)病初期噴50%多菌靈和70%甲基托布津600~800倍液,每周1次,連續(xù)噴灑2~3次。
3.1結(jié)論
由黑線炭疽菌引起的鐵皮石斛炭疽病僅為害葉片,自然發(fā)病率約為11.3%;在分離的75塊組織中,真菌菌落占78.6%,隸屬于5個(gè)屬6種,其中黑線炭疽菌占44.1%;細(xì)菌菌落占14.7%;未長(zhǎng)任何菌的占6.7%。經(jīng)過(guò)致病性試驗(yàn)、形態(tài)學(xué)描述和DNA分子鑒定,確定黑線炭疽菌是引起鐵皮石斛炭疽病的病原菌。
3.2討論
鐵皮石斛炭疽病,實(shí)際上就是一種葉斑病,它是根據(jù)病原菌來(lái)命名的一類(lèi)病害。該病原菌寄主范圍廣[7],在自然界與其他病原菌共同存在鐵皮石斛栽培區(qū)域,只要條件適合,感染鐵皮石斛的機(jī)會(huì)較多。
黑線炭疽菌是引起多種植物炭疽病的病原菌,但在1983年,首次報(bào)道了該菌能感染人體角膜[15~16],患者發(fā)病前有稻谷刺傷史,這是植物病原菌也能引起人類(lèi)疾病的罕見(jiàn)例證。鑒于這種情況,在研究該真菌引起的植物病害時(shí),除了有效控制病原菌為害植物外,還要防止其傳播感染人類(lèi)。
在本次分離培養(yǎng)的過(guò)程中,除了大量的真菌以外,還有少量的枯草芽孢桿菌,它是一種使用范圍很廣的生防菌。所以,在鐵皮石斛栽培過(guò)程中,盡可能地利用生防菌。
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A New Disease Caused by Colletotrichum dematium from Dendrobium officinale
ZHAO Gui-hua,ZHAO Nan
(Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,Jurong Jiangsu 212400,P.R.China)
In order to research anthracnose ofDendrobiumofficinale,symptoms observation,isolation and culture,pathogenic fungus identification and pathogenicity test were carried out in both laboratory and cultivation field respectively.The results showed thatColletotrichumdematiumonly damage leaf,the average incidence was 11.3%.C.dematiumaccounted for 44.1% among of the isolated 59 fungal colony.The research confirms that pathogenic fungus caused byD.officinaleanthracnose wasC.dematiumafter morphological description,DNA sequencing to identify and pathogenicity test.C.dematiumis the first reported pathogenic fungus onD.officinalein China.
Dendrobiumofficinale;pathogenic fungus;identification;Colletotrichumdematium
10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.03.004
2015-09-01
國(guó)家自然科學(xué)基金(No.31170605),江蘇省科技支撐計(jì)劃(BE2014385),江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2015kj036)。
趙桂華(1952-),男,教授,長(zhǎng)期從事植物病害研究。E-mail:1723686916@qq.com
S 763
A
1672-8246(2016)03-0020-06