摘要： 【目的】明確甘肅省黨參上北方根結線蟲（Meloidogyne hapla） 的群體動態(tài)和世代循環(huán)，以期為根結線蟲病的綜合防治提供科學依據(jù)?！痉椒ā?021 年，通過田間定點連續(xù)取樣對土壤中的北方根結線蟲2 齡幼蟲和根組織中各蟲態(tài)進行分離和鏡檢計數(shù)?！窘Y果】在甘肅省，從4 月上旬開始，北方根結線蟲在黨參上1 年發(fā)生4 代，平均每代歷期為36 d，完成1 代最短需要28 d，最長為53 d。田間氣溫和降水量對北方根結線蟲發(fā)育影響較大，當田間氣溫為18 ℃、降水量為141～176 mm 時，北方根結線蟲發(fā)育較快，完成1 代平均為30 d?！窘Y論】本研究明確了北方根結線蟲在甘肅省黨參上的群體動態(tài)及世代循環(huán)，對該線蟲病的及時防控具有指導意義。

關鍵詞： 黨參；北方根結線蟲；群體動態(tài)；世代循環(huán)

中圖分類號： S435.672 文獻標志碼： A 文章編號： 1004–390X （2024） 03?0040?06

根結線蟲作為高等植物的重要病原生物之一，廣泛分布于世界各地，主要危害蔬菜、糧食作物、果樹、觀賞植物、中藥材等，每年造成的全球經(jīng)濟損失超過1 570 億美元[1-2]。目前，已報道的根結線蟲有100 多種，其中南方根結線蟲（Meloidogyne incognita）、花生根結線蟲（M. arenaria）、爪哇根結線蟲（M. javanica） 和北方根結線蟲（M. hapla） 發(fā)生最為普遍[3]。北方根結線蟲為冷涼地區(qū)農(nóng)作物的重要病原物，寄主范圍包括黨參、白芷、黃芩、甘草、當歸等多種中藥材，造成藥材須根增多，主根生長不良，嚴重影響藥材產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。

黨參[Codonopsis pilosula （Franch.） Nannf.] 為桔?？疲–ampanulaceae） 黨參屬（Codonopsis） 植物，是中國傳統(tǒng)藥食同源中藥材[5-6]。甘肅省為中國黨參主產(chǎn)區(qū)，有“千年藥鄉(xiāng)”之稱。據(jù)統(tǒng)計，黨參種植面積約為4.22×104 hm2，總產(chǎn)量達1.025×105 t，居于全國前列[7]。本課題組首次報道了北方根結線蟲可引起黨參根結線蟲病[8]，系統(tǒng)調(diào)查了該病害在甘肅省的發(fā)生分布，發(fā)現(xiàn)6 個黨參主產(chǎn)縣均有根結線蟲病發(fā)生，部分產(chǎn)區(qū)發(fā)病嚴重，且有向全省蔓延的趨勢[9]。根結線蟲主要以2 齡幼蟲或卵在土壤和病殘體內(nèi)存活，一般分布在5～30 cm 土層中。外界條件適宜時，土壤中的卵孵化為2 齡幼蟲，侵入植物根系，導致根部膨大，產(chǎn)生根結。2 齡幼蟲建立取食位點攝取營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)3 次蛻皮發(fā)育為成蟲，雌雄蟲交配后，雄蟲死亡，雌蟲產(chǎn)卵。卵囊中的卵孵化為2 齡幼蟲，散落到土壤中再侵染或越冬。根結線蟲的生長發(fā)育受寄主、溫度、濕度等諸多因素的影響，一般根結線蟲完成1 個生活史需要30～60 d。目前，關于北方根結線蟲侵染特性研究較少，尚缺乏該線蟲在田間的群體動態(tài)和世代發(fā)生研究。

鑒于此，明確北方根結線蟲在黨參上的田間侵染循環(huán)，對該線蟲病害防治時期的選擇乃至綜合防控具有重要實踐意義。本研究于2021 年4—10 月，通過田間定點連續(xù)取樣，對黨參根組織進行染色，觀測北方根結線蟲在黨參上的群體動態(tài)變化，結合當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)，分析氣溫、降水量等對北方根結線蟲世代發(fā)生的影響，以期明確黨參根結線蟲病的田間侵染循環(huán)。

1 材料與方法

1.1 試驗設置

試驗地位于甘肅省定西市臨洮縣窯店鎮(zhèn)武家村（35°19′42″N， 104°2′24″E），屬于溫帶大陸性氣候，年均氣溫10.3 ℃，無霜期80～190 d，年降水量317～760 mm，降雨多集中在7—9 月。試驗地為砂壤土，連續(xù)多年種植黨參。經(jīng)鑒定，病原線蟲種類為北方根結線蟲，且在田間分布較均勻。調(diào)查取樣期間進行正常田間管理[10]。

1.2 樣品采集

2021 年4 月7 日—10 月17 日，每隔7 d 取樣1 次。采用多點隨機取樣法，在每個樣點采集黨參植株和根際土樣，混合為1 個樣本，裝入自封袋中，立即運回實驗室[11]。

1.3 土壤中線蟲的分離與計數(shù)

參考劉維志[12]的方法，將每次采集的試樣混勻后，隨機稱取100 g，用改良貝爾曼漏斗法收集土壤中的2 齡幼蟲。在漏斗內(nèi)放置1 個直徑4 cm 的硬塑料網(wǎng)作支撐，其上鋪1 層面巾紙，將土壤輕放于紙上，漏斗下端用橡膠管連接1 個指形管，在漏斗內(nèi)加適量清水，靜置24 h 后收集指形管內(nèi)線蟲懸浮液，棄上清液，在體式顯微鏡（OLYMPUS SZX16 體視顯微鏡，日本奧林巴斯公司） 下觀察分離到的2 齡幼蟲并計數(shù)。每次取樣至少重復3 次。

1.4 黨參根組織中的線蟲染色及計數(shù)

剪取黨參根系樣品的全部須根，置于80 目篩網(wǎng)中清洗干凈，用吸水紙吸取表面明水后稱量；采用次氯酸鈉—酸性品紅染色法[13]對黨參根組織進行染色，在體式顯微鏡下觀察并統(tǒng)計根組織中各蟲態(tài)及數(shù)量，最后置于生物顯微鏡（Axio Lab.A1 顯微鏡，德國Carl Zeiss 公司） 下拍照。每個樣品重復3 次。

1.5 根結線蟲世代劃分標準

黨參根結線蟲完成世代數(shù)和每代歷期的界定，主要依據(jù)土壤中2 齡幼蟲的數(shù)量及根組織內(nèi)雌蟲產(chǎn)卵量的峰值，其次考慮根內(nèi)2 齡幼蟲侵入量的峰值以及3 齡幼蟲、4 齡幼蟲和雌蟲形成的峰值等信息[14]。根據(jù)臨洮縣當年氣象數(shù)據(jù)，分析世代發(fā)生與平均氣溫和平均降水量的關系。采用Excel 2019 和SPSS 19.0 進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 土壤中2 齡幼蟲的動態(tài)變化

從4 月7 日—10 月17 日，黨參根際土壤中均檢測到根結線蟲2 齡幼蟲，共出現(xiàn)3 個比較明顯的峰值，分別為4 月21 日、7 月3 日和9 月4 日（圖1），表明北方根結線蟲在黨參上1 年最少發(fā)生3 代。其中，9 月4 日土壤中2 齡幼蟲密度為全年最高，每100 g 土壤中有189 條；6 月5 日和6 月26 日2 齡幼蟲極少，每100 g 土壤中僅有1 條，表明在黨參生長期間北方根結線蟲2 齡幼蟲反復侵染根部，臨近收獲期侵染最為嚴重。

2.2 黨參根組織中各蟲態(tài)的群體動態(tài)

觀察黨參根組織內(nèi)北方根結線各蟲態(tài)形態(tài)（圖2） 及其生活史（圖3），可知黨參根組織中各蟲態(tài)的群體動態(tài)（圖4）。從苗期至收獲期，在黨參根組織中均檢測到2 齡幼蟲，其密度有4 個明顯的峰值， 分別為5 月13 日、7 月24 日、8 月28 日和10 月2 日，其中8 月28 日的密度在全年中最高，每1 g 根中有202 條。結合土壤中2 齡幼蟲的動態(tài)變化可知：土壤中2 齡幼蟲形成高峰會導致根組織中2 齡幼蟲的高峰，表明土壤中2 齡幼蟲大部分能侵染黨參根組織，若不對其加以控制，對黨參根部具有巨大的危害。此外，5 月13 日在黨參根組織首次檢測到根結線蟲3 齡幼蟲和4 齡幼蟲，且5 月13 日—6 月12 日、7 月17 日—10 月10 日均檢測到3 齡幼蟲或4 齡幼蟲，其密度有3 個明顯的峰值，分別為5 月21日、7 月24 日和10 月2 日，其中，5 月21 日密度全年最高，每1 g 根中有89 條。5 月21 日—10 月17 日均能檢測到根組織內(nèi)的根結線蟲雌蟲，其密度有4 個明顯的峰值，分別為6 月5 日、7 月3 日、8 月28 日和10 月2 日，并在7 月24 日出現(xiàn)1 個不明顯的峰值，其中8 月28 日根組織內(nèi)雌蟲最多，每1 g 根中有102 條。

2.3 北方根結線蟲的世代循環(huán)

黨參根組織中2 齡幼蟲侵入有4 個明顯的高峰，每個高峰發(fā)生時或發(fā)生后會伴隨著3 齡幼蟲、4 齡幼蟲或雌蟲形成的高峰。可見，北方根結線蟲在黨參上1 年發(fā)生4 代，各代歷期長度不一。

第1 代從4 月14 日開始，持續(xù)到6 月5 日，歷期約為53 d。土壤中卵孵化和2 齡幼蟲侵入速度較慢，根組織內(nèi)各齡期幼蟲數(shù)量多，但發(fā)育緩慢，世代歷期最長。第2 代為7 月3 日—7 月31 日，歷期28 d。土壤中2 齡幼蟲侵入和各個蟲態(tài)發(fā)育速度較快，從7 月3 日開始下降，7 月31 日達到最小值，隨后又開始上升，世代歷期最短。第3 代為7 月31 日—9 月4 日，歷期35 d。該代發(fā)生特點是歷期較長，根組織內(nèi)各蟲態(tài)發(fā)育較遲緩，土壤中2 齡幼蟲持續(xù)增加，9 月4 日達到最大值，隨后下降；根組織中3 齡幼蟲、4 齡幼蟲和雌蟲也持續(xù)增加，到8 月28 日達到最大值，隨后下降。第4 代從9 月4 日開始發(fā)生，到10 月2 日結束，歷期28 d。在此期間，土壤中2 齡幼蟲平均密度全年最高，根組織中2 齡幼蟲、3 齡幼蟲和4 齡幼蟲的數(shù)量不斷增加，雌蟲數(shù)量先減少后增加，9 月18 日有1 個明顯的低峰。

2.4 氣象因素對北方根結線蟲發(fā)生的影響

該試驗田在黨參生長期間無人工灌溉，故田間氣溫和降水量是影響黨參根結線蟲發(fā)生的主要因素。北方根結線蟲侵染黨參的第1 代發(fā)生期間，田間平均氣溫11.7 ℃，平均最低氣溫7.4 ℃，平均最高氣溫16.4 ℃，田間降水量122.4 mm。在4 代中第1 代發(fā)生期間的平均氣溫和降水量均最低，歷期最長。隨著田間氣溫和降水量增加，北方根結線蟲完成1 代所需時間縮短（圖5）。第2 代至第4 代期間，田間平均氣溫和降水量均高于第1 代，歷期較短，為28～35 d。上述結果表明：田間氣溫和降水量是影響北方根結線蟲完成1 代的主要因素。當田間平均氣溫為18 ℃、降水量為141～176 mm 時，北方根結線蟲在黨參上完成1 代的歷期較短。

3 討論

本研究表明：北方根結線蟲在甘肅省黨參上1 年發(fā)生4 代，平均歷期為36 d，當外界條件適宜時，完成1 個生活周期僅需28 d。而在山東煙臺地區(qū)，北方根結線蟲在花生上1 年發(fā)生3 代，完成1 代時間約為48 d， 完成1 代最短需要39 d[15]，與本研究結果差異較大，可能是寄主或地理差異所致。不同種的根結線蟲侵染寄主后，完成1 代所需時間也不一致。南方根結線蟲引起的黃瓜根結線蟲病1 年發(fā)生5～6 代，完成1 個生活史需25 d[16]；而香蕉根結線蟲病在廣西南寧1 年可發(fā)生9 代，平均30～45 d 完成1 代[17]；在孟加拉國部分地區(qū)，擬禾本科根結線蟲（M. graminicola）在水稻上只需19 d 即可完成1 代[18]；禾谷孢囊線蟲（Heterodera avenae） 在北京小麥田1 年發(fā)生2 代[19]，在江蘇省1 年僅發(fā)生1 代[20]。可見，不同病原線蟲在不同寄主上的世代發(fā)生差異較大，地理差異可能是其主要影響因素。

根結線蟲從卵孵化到雌蟲產(chǎn)卵完成1 個周期還受田間溫度、降水量、土壤質(zhì)地、pH 等因素的影響。本研究表明：當田間平均氣溫為18 ℃、降水量為141～176 mm 時，北方根結線蟲發(fā)育最快，完成1 代約為30 d，低于第1 代歷期的53 d。該結果與其他根結線蟲報道類似。崔江寬等[21]發(fā)現(xiàn)：煙草根結線蟲（M. incognita 和 M. hapla） 在20～28 ℃ 條件下20 d 可完成1 代，但當溫度低于10 ℃ 時，根結線蟲停止發(fā)育，不能完成生活史。為害河南園林苗木的北方根結線蟲在23～27 ℃時，完成1 代約為60 d；但溫度低于12 ℃ 時，2齡幼蟲活動能力減弱，不能侵入根系[22]。SINGH等[23]也發(fā)現(xiàn)：擬禾本科根結線蟲在濕度32%、溫度22～29 ℃ 的環(huán)境下，2 齡幼蟲的侵入和發(fā)育較快。但溫、濕度如何影響北方根結線蟲侵染和發(fā)育，還需進一步調(diào)查和研究。

近年來，黨參根結線蟲病已成為甘肅省黨參生產(chǎn)的一類重要病害，但目前相關研究較少，且該病害未受到管理部門和種植戶重視，這可能會導致黨參根結線蟲快速蔓延，對黨參產(chǎn)業(yè)造成巨大的影響。黨參為多年生植物，種植方式主要為移栽幼苗，而前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分育苗地已發(fā)生根結線蟲病。因此，種苗調(diào)運時應檢測幼苗是否攜帶病原線蟲，并在移栽前應進行土壤處理，以降低線蟲數(shù)量。本研究表明：在第1 代發(fā)生期間，土壤中卵的孵化所需時間較長，且幼蟲侵染和發(fā)育速度較慢，因此，在生長期應以第1 代為主進行防治。該病害田間變化復雜，且受環(huán)境條件影響，對其侵染特性及田間的精準防控還有待進一步研究。

4 結論

不同地區(qū)、不同寄主對北方根結線蟲發(fā)育影響較大，當外界條件適宜時，北方根結線蟲在甘肅省黨參上能較快完成1 代。在生產(chǎn)中，依據(jù)田間侵染規(guī)律選取最佳防治時期是保證甘肅省黨參產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關鍵。

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責任編輯：何承剛

基金項目：國家自然科學基金項目（31760507）；國家重點研發(fā)計劃子課題（2018YFC1706301-5）。