郭朦朦,丁 奕,楊澤慧,張清華,馮麗貞,宋 漳
(福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院,福建 福州 350002)
麗赤殼屬(Calonectria)為廣譜寄生真菌,可致多種植物病害,引起木本植物根腐、莖腐、葉斑以及焦枯等癥狀[1-3]。桉樹焦枯病菌(Cylindrocladium leaf blight)是熱帶及亞熱帶桉樹種植區(qū)內(nèi)危害最嚴重的病害之一,也是我國林業(yè)檢疫性病害[4-8]。其主要癥狀為受害葉片頂端開始呈現(xiàn)焦枯狀、在枯葉表面形成黑色小點,病健交接處有淡黃色暈圈,并使嫩枝梢枯,病害嚴重時可造成樹冠光禿、枝干腐爛,個體生長勢衰弱,林分蓄積量下降,嚴重阻礙桉樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展[4]。前期研究發(fā)現(xiàn),引起福建省桉樹焦枯病病害發(fā)生的主要病原主要有 Ca.kyotensis、Ca.pseudocolhounii、Ca.pseudoreteaudii[7],其中Ca.pseudoreteaudii YA51為致病性強的優(yōu)勢種。
植物的病原學(xué)研究以及抗病性鑒定等工作的重要環(huán)節(jié)之一是誘導(dǎo)促使真菌產(chǎn)生分生孢子[9]。通常促進分生孢子產(chǎn)生的方法主要有近紫外光照射、菌落劃傷、菌絲涂斷、更換培養(yǎng)基或在培養(yǎng)基中加入植物煎汁或組織、某種營養(yǎng)成分等[9-16]。課題組前期對桉樹焦枯病菌研究中發(fā)現(xiàn),Ca.pseudoreteaudii YA51在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基 (potato dextrose agar medium,PDA)中產(chǎn)孢量少且菌絲旺盛,不利于后期進行孢子原生質(zhì)體的制備以及農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化試驗。隨著桉樹的大規(guī)模種植,桉樹焦枯病的危害日益加重[17]。如何通過人工的方式快速、高效的獲得大量孢子成為該病害研究的瓶頸。有鑒于此,本試驗以查彼德培養(yǎng)基(Czapek-Dox Medium)為基礎(chǔ),添加不同組分旨在尋找促進Ca.pseudoreteaudii YA51高效產(chǎn)孢的培養(yǎng)基配方,為后續(xù)研究奠定堅實基礎(chǔ)。
試驗所用菌株分離自福建福州地區(qū)桉樹焦枯病病樣葉片,為實驗室期鑒定的為Ca.pseudoreteaudii YA51[7]。
(1)馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(potato dextrose agar medium,PDA ),加水定容至 1 L[18]。
表1 馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基Table 1 Potato glucose agar medium
(2)查彼特培養(yǎng)基(czapek-dox medium,Czapek),加水定容至1 L[18]。
表2 查彼特培養(yǎng)基Table 2 Chapel medium
(3)Czapek-Dox Medium+桉樹葉煎汁 (Czapek+ELA),Czapek-Dox Medium中以3 g桉樹葉煮沸的煎汁取代純水。
(4)Czapek-Dox Medium+桉樹葉煎汁+維生素 B1+維生素 B6(CzapekE+VB1+VB6)
(5)Czapek-Dox Medium+ 南美蟛 蜞 菊 (Wedelia trilobata(L.)Hitchc.)煎汁(Czapek+WTLA),其中以 3 g蟛蜞菊葉片煮沸的煎汁代替純水。
(6)Czapek-Dox Medium+桉樹葉煎汁+維生素 B1(CzapekE+VB1),設(shè)置維生素 B1的濃度梯度為 0.10、0.20、0.30、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00、3.00、4.00、5.00 g·L-1。
各培養(yǎng)基110 kpa,121℃滅菌20 min,備用。
1.3.1 培養(yǎng)基對Ca.pseudoreteaudii YA51生長的影響
將菌株接種于PDA培養(yǎng)基中,置于黑暗條件下,28℃恒溫培養(yǎng)10 d,待菌落長至培養(yǎng)皿邊緣時,用接種針挑取邊緣新鮮菌絲,分別接種與上述(1.2培養(yǎng)基)不同平板(直徑9 cm)中央,黑暗無光,28℃培養(yǎng)7 d[9]。測量菌落直徑,觀察并比較不同培養(yǎng)基之間菌落特征以及生長速度的異同。以PDA培養(yǎng)基作為對照。每種培養(yǎng)基重復(fù)3皿。
1.3.2 培養(yǎng)基對Ca.pseudoreteaudii YA51產(chǎn)孢和孢子萌發(fā)率的影響
接菌方式與培養(yǎng)條件和1.3.1相同。培養(yǎng)7 d后,先用移液槍槍頭輕輕刮掉菌絲,再以2 mL無菌水清洗全皿,并用槍頭輕輕刮洗培養(yǎng)皿表面,并反復(fù)用菌液清洗,確保分生孢子沒有粘附在培養(yǎng)基上,吸取200μL置于血球計數(shù)儀板上計算和統(tǒng)計單位菌落面積的產(chǎn)孢量。以PDA培養(yǎng)基為對照。每種培養(yǎng)基重復(fù)3皿。
利用SPSS和Excel對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析。
不同培養(yǎng)基對菌株直徑具有一定影響,其中CzapekE+VB1的平均直徑最小,為4.2 cm,CzapekE+VB1+VB6最大直徑為6.42 cm。PDA直徑居中(圖1)。說明復(fù)合維生素營養(yǎng)有宜菌落直徑的生長。由圖2可看出,不同培養(yǎng)基對菌落形態(tài)影響較大,PDA和CzapekE+VB1+VB6菌絲厚重,且菌落周邊偏白,中央?yún)^(qū)域呈現(xiàn)淡褐色,但產(chǎn)孢較少,說明營養(yǎng)物質(zhì)豐富,有利于菌絲生長。Czapek和Czapek+WTLA菌落呈現(xiàn)深褐色,菌絲較稀疏,其中Czapek有菌株老化的趨勢,且產(chǎn)孢不明顯,表明營養(yǎng)匱乏,僅能維持菌落基本生長,無法為后期生長提供充足養(yǎng)分。Czapek+ELA和Czapek+VB1菌落整體顏色偏白。CzapekE+VB1可明顯看出產(chǎn)孢區(qū),菌絲稀疏。因此,以上試驗結(jié)果說明在可維持基本生長的Czapek基礎(chǔ)上,CzapekE+VB1+VB6菌絲過勝,不利于后期分生孢子液的制作,CzapekE+VB1的組合菌絲稀少,且具有促進產(chǎn)孢的作用。
圖1 不同培養(yǎng)基對Ca.pseudoreteaudii YA51直徑的影響Figure 1 Effects of different culture media on mycelial growth of Ca.pseudoreteaudii YA51
圖2 不同培養(yǎng)基對Ca.pseudoreteaudii YA51形態(tài)和直徑的影響Figure 2 Effects of different culture media on mycelial growth and shape of Ca.pseudoreteaudii YA51
Czapek+ELA 、CzapekE+VB1、CzapekE+VB1+VB6、Czapek+WTLA均對菌株產(chǎn)孢有促進作用,產(chǎn)孢量依次為 1.33×106、1.17×106、7.00×105、1.43×106個/mL,分別為對照組的2倍、2倍、1倍、3倍。但不同培養(yǎng)基對孢子萌發(fā)率影響不大,萌發(fā)率均在95%以上,表明不同組分不會造成菌落突變或死亡。
圖3 不同培養(yǎng)基對Ca.pseudoreteaudii YA51產(chǎn)孢和孢子萌發(fā)的影響Figure 3 Effects of different culture media on sporulation and conidia germination of Ca.pseudoreteaudii YA51
對VB1促進產(chǎn)孢最佳濃度篩選試驗表明。不同濃度VB1對菌落直接影響不大(圖4),但菌落形態(tài)有明顯差異(圖5)。添加桉樹葉煎汁和VB1的菌落菌絲稀疏,肉眼可以明顯觀察到產(chǎn)孢區(qū)。然而,隨著濃度的增加,菌落中間黃色區(qū)域明顯變多,可見產(chǎn)孢區(qū)減少,有衰老趨勢,因此,高濃度VB1對于Ca.pseudoreteaudii YA51具毒害作用。
圖4 不同維生素B1濃度對Ca.pseudoreteaudii YA51直徑的影響Figure 4 Effects of different vitamin B1’s concentration on mycelial growth of Ca.pseudoreteaudii YA51
圖5 不同維生素B1濃度對Ca.pseudoreteaudii YA51形態(tài)和直徑的影響Figure 5 Effects of different vitamin B1’s concentration on mycelial growth and shape of Ca.pseudoreteaudii YA51
隨著VB1濃度的增加,產(chǎn)孢量和孢子萌發(fā)率的趨勢為先增加后減少(圖6),在VB1濃度為0.4 g·L-1時達到巔峰,產(chǎn)孢量為3.23×106個/mL,是對照組的6倍,自0.4 g·L-1高峰后,產(chǎn)孢量極速下降,孢子萌發(fā)率也隨著濃度的增高而降低,因此,高濃度VB1對Ca.pseudoreteaudii YA51有抑制作用,最適產(chǎn)孢VB1濃度為 0.4 g·L-1。
圖6 不同維生素B1濃度對Ca.pseudoreteaudii YA51產(chǎn)孢量和孢子萌發(fā)率的影響Figure 6 Effects of different vitamin B1’s concentration sporulation and conidia germination of Ca.pseudoreteaudii YA51
Ca.pseudoreteaudii YA51在PDA培養(yǎng)過程中,一般需要10 d才會大量產(chǎn)孢,且產(chǎn)孢量低,無法滿足1.00×106個/mL的需求[19-20]。本試驗中,在Czapek的基礎(chǔ)上添加桉樹葉煎汁和VB1可在培養(yǎng)7 d時達到1.00×106個/mL,既節(jié)約了時間,又滿足試驗需求量。
草莓炭疽病菌 (Colletotrichum theobromicola)、葡萄潰瘍病菌(Botryosphaeria dothidea)等采用涂斷菌絲或者刮傷菌落的方法進而促進產(chǎn)孢[9,21-23],但此類方法不適宜Ca.pseudoreteaudii YA51,本菌株在PDA培養(yǎng)基過程中易被青霉菌(Penicillium)污染,刮傷菌落后再培養(yǎng),極大的增加了污染率。雖然在PDA基礎(chǔ)上添加葉片煎汁等也可達到提高產(chǎn)孢量的作用[24]。但Ca.pseudoreteaudii YA51因營養(yǎng)物質(zhì)的變化可引起可觀的形態(tài)改變,我們在培養(yǎng)Ca.pseudoreteaudii YA51中發(fā)現(xiàn),不同批次的PDA中菌落形態(tài)也有差異,這是由于不同批次土豆的營養(yǎng)物質(zhì)含量不同。
為了避免非可控因素,本試驗采用主要營養(yǎng)物質(zhì)成分來源明確的Czapek培養(yǎng)基,通過自主改變其中某種元素進而達到改變菌落形態(tài)的目的。添加桉樹葉煎汁的目的在于模擬和提供自然環(huán)境下菌株的生長環(huán)境。本試驗結(jié)果表明,Czapek+ELA產(chǎn)孢量為1.33×106個/mL,確有提高產(chǎn)孢量的作用,在其基礎(chǔ)上再添加VB1可進一步提高產(chǎn)孢量,最高可達3.23×106個/mL。何書婷等2017年發(fā)現(xiàn)入侵植物對某些真菌具有抑制作用[25],其中相關(guān)研究表明蟛蜞菊不僅可抑制植物生長,也對致病真菌菌的生長和活力具一定影響[26-28]。因福建本省南美蟛蜞菊居多,參照桉樹葉煎汁的方式嘗試南美蟛蜞菊煎汁,發(fā)現(xiàn)可以促進Ca.pseudoreteaudii YA51產(chǎn)孢,此方法原材料豐富,成本廉價,操作簡單。
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