摘要 為明確在廣東新發(fā)現(xiàn)的一種大豆根腐病的病原菌種類,了解其生物學(xué)特性,篩選防治該病的有效殺菌劑,采用組織分離法對罹病大豆植株的根部和莖基部的病原真菌進(jìn)行分離,并通過形態(tài)學(xué)和3 個(gè)基因(rDNA?ITS, TEF?1α, RPB2)的聯(lián)合系統(tǒng)發(fā)育分析對病原真菌進(jìn)行鑒定,再將該病原真菌接種到原發(fā)病大豆品種桂夏2 號的根部和莖基部,測定其致病性和不同培養(yǎng)基、溫度、碳氮源、pH、光照、殺菌劑對菌絲生長的影響以及病原菌分生孢子的致死溫度。結(jié)果顯示,分離到2 株具有不同特征的真菌,分別鑒定為新孢鐮刀菌(Fusarium neocos?mosporiellum)和鐮狀鐮刀菌(F. falciforme),后者是在我國廣東大豆上的首次報(bào)道;接種試驗(yàn)顯示,這2 株真菌單獨(dú)或混合接種均可引起與田間自然發(fā)生的大豆根腐病相似的癥狀;新孢鐮刀菌(F. neocosmosporiellum)在28 ℃、pH 7 條件下生長最快,可以有效利用多種碳氮源,乳糖和蛋白胨為最佳碳氮源,分生孢子致死溫度為51 ℃(水浴10 min);鐮狀鐮刀菌(F. falciforme)在25 ℃、pH 7 條件下生長最快,碳氮源利用能力強(qiáng),以乳糖、蔗糖和麥芽糖為最佳碳源,最佳氮源為蛋白胨,孢子致死溫度為54 ℃(水浴10 min);不同光照處理對2 個(gè)菌株的菌絲生長無影響;殺菌劑咪鮮胺對2 個(gè)菌株的抑制作用最強(qiáng)。綜上,引起廣東新發(fā)大豆根腐病的病原真菌為新孢鐮刀菌(F. neocosmosporiellum)和鐮狀鐮刀菌(F. falciforme),而這2 種真菌適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng),對咪鮮胺敏感,該藥劑可作為防治新發(fā)大豆根腐病的首選藥劑。
關(guān)鍵詞 大豆根腐??; 鐮刀菌; 病原鑒定; 生物學(xué)特征; 多基因系統(tǒng)發(fā)育分析; 殺菌劑篩選
中圖分類號 S435.651 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1000-2421(2024)06-0229-11
大豆[ Glycine max( Linn.) Merr]是植物優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、食用油和動(dòng)物飼料的來源,是我國非常重要的作物之一[1-2],在東北、華南、黃淮海以及長江流域地區(qū)廣泛種植。大豆除了富含油脂和蛋白質(zhì)外,還含有多種獨(dú)特生理功能的次生代謝產(chǎn)物,如大豆異黃酮,能夠預(yù)防及治療癌癥、糖尿病、心血管疾病和骨質(zhì)疏松等疾病[3]。
大豆在生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)遭受到許多病原真菌(或卵菌)的侵害,如平頭炭疽菌(Colletotrichumtruncatum)[4]、大豆疫霉(Phytophthora sojae)[5]、立枯絲核菌(Rhizoctonia solani)[6]和尖孢鐮刀菌(Fusari?um oxysporum)[7]等,引起大豆多種真菌(卵菌)病害,這些病害通常會(huì)導(dǎo)致大豆的品質(zhì)和產(chǎn)量下降[8]。
2020 年9 月,在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城教學(xué)科研基地(廣州增城寧西)種植的桂夏2 號大豆品種上發(fā)現(xiàn)了一種新發(fā)生的根部病害,病情非常嚴(yán)重,大豆植株發(fā)病后很快就干枯死亡,對大豆生產(chǎn)和種子繁育造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失,但具體病因不明。世界各地報(bào)道和研究較多的大豆根部病害的病原菌主要是鐮刀菌屬(Fusarium spp.)的一些種[8],這些鐮刀菌種類能夠侵染大豆根莖部皮層及維管組織,引起大豆根腐病和枯萎病,導(dǎo)致根莖部腐爛和枯萎癥狀。此次在廣東發(fā)現(xiàn)的大豆新病害的癥狀與美洲大豆猝死綜合癥(sudden death syndrome,簡稱SDS)的癥狀極為相似[9]。據(jù)報(bào)道,SDS 主要由逗號鐮刀菌(F. virguli?forme)(北美大豆SDS)和圖庫曼鐮刀菌(F. tucuma?niae)(南美大豆SDS)引起[10],它們侵染大豆后,造成葉片葉脈間的葉肉焦黃壞死,根部及莖基部變褐腐爛,但我國目前尚無SDS 的報(bào)道,SDS 是我國對外植物檢疫對象[9]。因此,有必要確認(rèn)廣東省新發(fā)大豆根腐病的病原種類,篩選出有效的防治藥劑,以便最終能夠更有效地防治該病害。
1 材料與方法
1.1 病樣采集、病原菌的分離純化
2020 年9 月,從華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城教學(xué)科研基地(廣州增城寧西)采集具有典型的大豆新病害癥狀特征的罹病植株,帶回實(shí)驗(yàn)室檢查、拍照并采用常規(guī)組織分離法分離病原菌。首先沖洗干凈大豆莖基部泥土,擦干,在病健交界處切取大小為0.5 cm×0.5 cm的小塊組織,在75% 乙醇中浸泡消毒30 s,然后移入5% 次氯酸鈉溶液消毒2~3 min,再用無菌水漂洗3次,把消毒后的病健組織塊放置于無菌濾紙上吸干和風(fēng)干水分,最后移植于PDA 培養(yǎng)基中,置于28 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng),等待菌落長出后,挑取菌落邊緣菌絲進(jìn)行純化培養(yǎng),2 次純化后置于PDA 斜面培養(yǎng)基保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2 病原菌的形態(tài)學(xué)鑒定
將分離得到的病原菌接種到PDA 培養(yǎng)基平板中培養(yǎng)7 d,記錄菌落顏色和形態(tài)特征并拍照。用無菌水洗下PDA 培養(yǎng)基平板中的分生孢子,制備孢子懸浮液,吸取少量孢子懸浮液于干凈載玻片上,在光學(xué)顯微鏡下觀察病原菌的形態(tài)特征并測量分生孢子大小。參照文獻(xiàn)[11]判定病原菌的種類。
1.3 病原菌的分子生物學(xué)鑒定
用滅菌移液槍頭刮取在PDA 培養(yǎng)基平板中培養(yǎng)7 d 的病原菌菌絲體,使用真菌基因組DNA 提取試劑盒(D3390-01, Bio-tek)從菌絲中提取基因組DNA。對核糖體RNA 內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(internal transcribedspacer,rDNA?ITS)、翻譯延伸因子基因(translationelongation factor 1-alpha,TEF?1α)、RNA 聚合酶Ⅱ第二大亞基基因(RNA polymerase Ⅱ second largestsubunit,RPB2)進(jìn)行PCR 擴(kuò)增,各序列擴(kuò)增引物信息見表1。
PCR(polymerase chain reaction)反應(yīng)總體系為25 μL[DNA 模板1 μL,正向和反向引物各1 μL,2×M5 Taq HiFi PCR mix(北京聚合美生物科技有限公司)12.5 μL,ddH2O 9.5 μL]。反應(yīng)程序?yàn)?4 ℃預(yù)變性2 min,94 ℃變性30 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸1 min,35 個(gè)循環(huán);72 ℃延伸10 min,4 ℃保存、備用。用1% 瓊脂糖凝膠電泳檢測,將得到目的條帶的產(chǎn)物送至上海生工生物工程有限公司進(jìn)行測序。將得到的測序結(jié)果與GenBank 數(shù)據(jù)庫中的已有數(shù)據(jù)進(jìn)行Blast 比對分析,并查找文獻(xiàn),下載不同病原鐮刀菌的基因序列,見表2。使用 MEGA X 軟件進(jìn)行對齊和剪切,PhyloSuite v1.2.2 將各菌株按照rDNA ? ITSTEF1α-RPB2 的順序首尾串聯(lián)拼接,使用MEGA X軟件中的Maximum likelihood(ML)方法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹,Bootstrap 值重復(fù)1 000 次。
1.4 病原菌的致病性測定
病原菌的致病性測定采用傷根浸根法[15]。選用生長一致的兩葉期大豆苗,將大豆苗的根部沖洗后吸干水分,用消毒的剪刀剪去一些須根,用無菌水洗下PDA 培養(yǎng)基平板上的病原菌的分生孢子,制備成孢子懸浮液,將大豆幼苗根部浸泡在濃度為1×106個(gè)/mL 的孢子懸浮液中1 h,最后移栽到無菌土壤基質(zhì),以R1、R2 單菌株接種以及R1 和R2 菌株混合接種為處理組,以無菌水接種作為對照組,每組3 次重復(fù),接種后的大豆苗放置于人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)30 ℃保濕培養(yǎng)。
1.5 病原菌的生物學(xué)特性測定
1)培養(yǎng)基對病原菌菌絲生長的影響。供試培養(yǎng)基為玉米粉瓊脂(CAM)培養(yǎng)基(海博生物技術(shù)有限公司)、察氏(Czapek)培養(yǎng)基(海博生物技術(shù)有限公司)、燕麥片瓊脂(OA)培養(yǎng)基(廣東環(huán)凱微生物科技有限公司)、馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基(廣東環(huán)凱微生物科技有限公司)、自配番茄瓊脂(TomA)培養(yǎng)基(番茄200 g,瓊脂粉18 g,蒸餾水1 000 mL),山藥汁瓊脂(YA)培養(yǎng)基(山藥200 g,瓊脂粉18 g,蒸餾水1 000 mL)和水瓊脂(WA)培養(yǎng)基(瓊脂粉18 g,蒸餾水1 000 mL)。
用打孔器在PDA 平板上生長7 d 的病原菌菌落邊緣打下直徑為5 mm 的菌餅,分別接種于以上培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿上,每處理3 次重復(fù);接菌培養(yǎng)皿在28 ℃恒溫黑暗培養(yǎng)7 d 后,用十字交叉法測量菌落直徑。
2) 溫度、光照、pH 對病原菌菌絲生長的影響。培養(yǎng)溫度梯度設(shè)置為5、10、15、20、25、28、30 和35 ℃;光照條件設(shè)置為完全光照、完全黑暗和12 h 光暗交替3 種模式;pH 值設(shè)置4~11 共8 個(gè)酸堿度處理,用1% HCl 或1% NaOH 溶液調(diào)節(jié)高溫滅菌后冷卻至50 ℃左右的PDA 培養(yǎng)基;接種與測量方法同本文“1.5 1)”,每處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)。
3) 碳、氮源對病原菌菌絲生長的影響。以察氏(Czapek)培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,參照周而勛等[16]的方法,將培養(yǎng)基中的碳源(蔗糖)以等量碳原子的麥芽糖、甘露醇、葡萄糖、乳糖、山梨醇和肌醇替代;將培養(yǎng)基中的氮源(硝酸鈉)以等量氮原子的甘氨酸、酵母粉、DL-蘇氨酸、硝酸鉀、蛋白胨和氯化銨替代。每處理3 次重復(fù),接種與測量方法同本文“ 1.5 1)”。
4) 病原菌分生孢子致死溫度的測定。將1×106個(gè)/mL 的孢子懸浮液1 mL 加入1.5 mL 的薄壁滅菌離心管中,調(diào)節(jié)水浴鍋溫度分別為40、45、50、55 和60 ℃。以室溫處理為對照,持續(xù)處理10 min,取出各處理的離心管并快速冷卻至室溫,涂布在PDA 培養(yǎng)基平板上,28 ℃恒溫黑暗培養(yǎng)。每處理3 次重復(fù),3 d后觀察是否長出菌落,從而判斷孢子是否死亡,得到分生孢子粗略的致死溫度范圍。再以粗略的致死溫度為中心溫度,以1 ℃為間隔,設(shè)置5 個(gè)溫度梯度,重復(fù)之前步驟,確定精確的致死溫度。
1.6 殺菌劑的室內(nèi)篩選
采用含藥平板菌絲生長速率法,測定各殺菌劑對病原菌的抑制效果。供試菌劑為吡唑醚菌酯乳油(25%,北京中保綠農(nóng)科技集團(tuán)有限公司)、甲基硫菌靈可濕性粉劑(70%,允發(fā)化工(上海)有限公司)、代森錳鋅可濕性粉劑(80%,四川潤爾科技有限公司)、咪鮮胺水乳劑(450 g/L,山東鑫星農(nóng)藥有限公司)。將各殺菌劑用無菌水配制成使用濃度100 倍的母液(5 個(gè)梯度的濃度),取1 mL 各殺菌劑各濃度的母液分別加入到高溫滅菌后冷卻到50 ℃左右的100 mL定量PDA 培養(yǎng)基中,充分混勻,制成含藥平板。以添加無菌水的混合溶液的PDA 培養(yǎng)基為對照。接種方法與本文“1.5 1)”一致,每處理3 次重復(fù),28 ℃恒溫黑暗培養(yǎng)7 d,十字交叉測量菌落直徑,按照公式(1)計(jì)算抑菌率。
E =A - B/A - 0.5 × 100% (1)
式(1)中,A 為添加無菌水對照組菌落直徑;B 為添加殺菌劑的處理組菌落直徑,E 為菌落生長抑制率。
以殺菌劑濃度的對數(shù)值作為自變量(X),抑制率對應(yīng)的幾率值作為因變量(Y),建立毒力回歸方程,并計(jì)算各殺菌劑對病原菌的有效中濃度(median effectconcentration,EC50)。
1.7 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 計(jì)算試驗(yàn)數(shù)據(jù)和構(gòu)建三維柱狀圖,運(yùn)用SPSS17.0 中的Duncan’ s 新復(fù)極差分析法進(jìn)行單因素ANOVA 分析,并以小寫字母為統(tǒng)計(jì)學(xué)差異進(jìn)行標(biāo)注。
2 結(jié)果與分析
2.1 大豆新病害癥狀
田間大豆葉片上初期出現(xiàn)圓形或不規(guī)則形的黃色斑點(diǎn),斑點(diǎn)逐漸擴(kuò)大或愈合形成萎黃斑,葉肉焦黃壞死,僅有葉脈保持一點(diǎn)綠色組織,部分葉片卷曲皺縮,后期從葉柄上脫落;枝條發(fā)育不全,結(jié)莢少、豆粒小;莖基部和根部變褐腐爛,病斑可沿莖向上擴(kuò)展10~20 cm,髓部明顯變?yōu)樽睾稚▓D1)。
2.2 病原菌的形態(tài)特征觀察
對采集到的大豆新病害的罹病根部和莖基部進(jìn)行病原菌分離純化,共獲得2 種菌落形態(tài)的真菌菌株,分別命名為R1 和R2。
在PDA 培養(yǎng)基,28 ℃黑暗條件下培養(yǎng),菌株R1菌落初為白色,后為紅棕色,氣生菌絲旺盛,菌落邊緣較整齊,菌落背面為紅棕色(圖2 A,B);分生孢子無色,卵圓形或腎形,具有0~1 個(gè)隔膜,大小為(8.68~11.08) μm×(3.23~4.79) μm(圖2C);培養(yǎng)后期產(chǎn)生子囊殼,子囊殼深棕色,水滴狀,具有孔口和喙,子囊棒狀叢生,每個(gè)子囊內(nèi)含8 個(gè)單排子囊孢子(圖2D,E),子囊孢子豆粒狀,大小為(9.92~12.9)μm×(6.28~8.68) μm(圖2F);在PDA 培養(yǎng)基上未發(fā)現(xiàn)大型分生孢子。
在同樣培養(yǎng)條件下,R2 菌株菌落白色,菌落邊緣不整齊,氣生菌絲旺盛(圖3A,B);小型分生孢子無色,單胞,長橢圓形或卵形,具有0~1 隔膜,大小為(8.52~11.94) μm×(3.19~5.11) μm(圖3C);大型分生孢子無色,鐮刀狀,具有3~4 隔膜,大小為(25.17~33.55) μm×(4.34~6.14) μm(圖3D);暫未發(fā)現(xiàn)有性態(tài)(teleomorph)。
根據(jù)上述的形態(tài)特征,R1 和R2 菌株均符合鐮刀菌屬的特征描述[11],將它們初步鑒定為鐮刀菌的2個(gè)種。
2.3 病原菌的分子生物學(xué)鑒定
利用3 個(gè)基因的引物對ITS1/ITS4、EF1Ha/EF2Tb 和RPB2-5F2 /RPB2-7cR,對R1 和R2 菌株的3 個(gè)基因rDNA-ITS、TEF-1α 和RPB2 進(jìn)行PCR擴(kuò)增,分別得到約550、750和1 000 bp的條帶(圖4)。
將PCR 產(chǎn)物送至公司測序,測序結(jié)果上傳至NCBI。分別對2 個(gè)菌株的3 個(gè)基因rDNA ? ITS、TEF1α 和RPB2 在NCBI 進(jìn)行Blast 分析,發(fā)現(xiàn)R1 菌株與新孢鐮刀菌(F. neocosmosporiellum)的相似性在99% 以上,R2 菌株與鐮狀鐮刀菌(F. falciforme)的相似性也在99% 以上?;诙嗷蚵?lián)合系統(tǒng)發(fā)育分析,構(gòu)建了ITS-TEF1α-RPB2 多基因系統(tǒng)發(fā)育樹(圖5)。從圖5 可看出,R1 菌株與新孢鐮刀菌(F. neocos?mosporiellum)聚為一支,而R2 菌株與鐮狀鐮刀菌(F.falciforme)聚為一支。結(jié)合形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)的鑒定結(jié)果,確定R1 菌株為新孢鐮刀菌(F. neocosmos?poriellum),而R2菌株為鐮狀鐮刀菌(F. falciforme)。
2.4 致病性測定
R1 和R2 菌株單獨(dú)接種及兩者混合接種的結(jié)果顯示,在接種4 周后,3 種接種處理的大豆莖基部都表現(xiàn)出變色、腐爛癥狀,與田間癥狀一致,而對照處理無發(fā)病癥狀(圖6)。通過對比發(fā)現(xiàn)R1 菌株主要影響莖基部,而R2 菌株主要影響根系。而R1 和R2 菌株混合接種同樣出現(xiàn)相似的癥狀,顯示出復(fù)合侵染現(xiàn)象。從發(fā)病植株再次分離純化病原菌可獲得與R1和R2 菌株具有相同菌落和孢子形態(tài)的菌株。因此,根據(jù)科赫氏法則,可以確定新孢鐮刀菌和鐮狀鐮刀菌均為引起大豆新發(fā)根腐病的病原菌,可分別和復(fù)合侵染引起大豆根腐病。
2.5 病原菌的生物學(xué)特性
1)培養(yǎng)基對病原菌菌絲生長的影響。結(jié)果如圖7 所示。R1 菌株在Czapek 培養(yǎng)基上生長最快,菌落直徑達(dá)到6.11 cm;在PDA、YA、CAM 培養(yǎng)基上次之,菌落直徑分別為5.78、5.41 和5.33 cm;在OA 培養(yǎng)基上生長最慢,菌落直徑僅為3.61 cm。R2 菌株在Czapek 培養(yǎng)基上生長最快,菌落直徑達(dá)到7.13 cm;在CAM、PDA 和TomA 培養(yǎng)基上次之,菌落直徑分別為6.92、6.96 和6.87 cm;而在OA 培養(yǎng)基上生長最慢,菌落直徑僅為4.6 cm。
2)溫度、光照、pH 對病原菌菌絲生長的影響。結(jié)果如圖8 所示。R1 和R2 菌株在10~30 ℃范圍內(nèi)均可以生長;在5~28 ℃區(qū)間內(nèi),菌落直徑隨溫度升高而增大,20~30 ℃生長良好,R1 菌株在28 ℃生長最快,菌落直徑為6.00 cm;R2 菌株在25 ℃生長最快,菌落直徑為7.33 cm;隨后菌落直徑隨溫度升高而減?。▓D8A)。光照對R1和R2菌株生長影響不大,菌落直徑分別為5.662 5~5.737 5 cm 和7.175 0~7.287 5cm,在α=0.05 水平下差異不顯著(圖8B)。在pH4~11,R1 與R2 菌株均能正常生長;在pH 7 時(shí),R1 與R2 菌株生長最好,菌落直徑最大,分別為5.93 cm 和7.26 cm;在pH 4~7,菌落直徑隨pH 增大而增大,隨后隨pH 增大而減小(圖8C)。
3) 碳、氮源對病原菌菌絲生長的影響。結(jié)果如圖9、圖10 所示。R1 菌株以乳糖為碳源時(shí),菌絲生長最快,菌落直徑達(dá)到6.46 cm,以麥芽糖為碳源次之,菌落直徑為6.07 cm,以山梨醇為碳源時(shí)生長最慢,菌落直徑為5.28 cm;以蛋白胨為氮源時(shí),菌絲生長最快,菌落直徑達(dá)到6.55 cm,其次為硝酸鈉和硝酸鉀,菌落直徑分別為6.20、6.13 cm,而以氯化銨為氮源時(shí),菌絲生長最慢,菌落直徑為4.05 cm。R2菌株在以乳糖、麥芽糖、蔗糖為碳源時(shí)生長速率最快,菌落直徑為6.43~6.47 cm,三者處理在α=0.05 水平下無顯著差異,以甘露醇、山梨醇、肌醇為碳源時(shí)生長速率最慢,菌落直徑為5.91~6.03 cm;以蛋白胨為氮源時(shí),菌絲生長最快,菌落直徑為7.4 cm,其次為硝酸鈉和硝酸鉀,以氯化銨為氮源時(shí),菌絲生長最慢,菌落直徑為4.65 cm。
4)病原菌分生孢子致死溫度的測定。由表3 可知,R1 和R2 菌株的分生孢子對溫度的敏感度不同,R1 菌株的分生孢子在經(jīng)過51 ℃水浴10 min 處理后,分生孢子喪失活力,不能萌發(fā),不能長出菌落;而R2菌株的分生孢子比R1 菌株的分生孢子對溫度更不敏感,R2 菌株的分生孢子在經(jīng)過54 ℃水浴10 min 處理后,分生孢子才喪失活力。
2.6 室內(nèi)殺菌劑篩選
對R1 和R2 菌株進(jìn)行殺菌劑室內(nèi)毒力測定,結(jié)果顯示(表4),在所選用的4 種殺菌劑中,2 個(gè)菌株對咪鮮胺表現(xiàn)最敏感,其次為吡唑醚菌酯,代森錳鋅對兩菌株的抑制作用最差。因而,咪鮮胺可作為防治新發(fā)大豆根腐病的藥劑。
3 討論
本研究報(bào)道了在廣東省內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的一種大豆根部病害,并將引起該病害的病原菌鑒定為新孢鐮刀菌(F. neocosmosporiellum)和鐮狀鐮刀菌(F. falci?forme)。兩菌株均侵染大豆,即能復(fù)合侵染大豆,造成大豆莖基部和根部變色腐爛。通過對比發(fā)現(xiàn),新孢鐮刀菌主要侵染大豆莖基部,鐮狀鐮刀菌主要侵染大豆根部。葉片上出現(xiàn)的葉肉細(xì)胞焦黃壞死癥狀,可能是因?yàn)殓牭毒秩竞髸?huì)分泌一些毒素,這些毒素通過植物的輸導(dǎo)組織運(yùn)輸至植物葉片從而造成這種癥狀的發(fā)生。美洲大豆SDS[17]癥狀與本次所研究的大豆新病害癥狀有許多相似之處[9],但也存在一些不同之處。首先是病原菌的不同,美洲大豆SDS病原菌為逗號鐮刀菌(F. virguliforme)(北美大豆SDS)和圖庫曼鐮刀菌(F. tucumaniae)(南美大豆SDS),而本研究的大豆新病害病原菌并非SDS 病原菌,而是另外2 種鐮刀菌;其次是在病程后期,SDS 在處于高溫高濕條件下莖基部會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的菌絲體,病原菌在PDA 培養(yǎng)基上也會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色菌落[18],侵染大豆莖的皮層及維管組織造成褐變腐爛,但髓部不受影響,依然保持白色[9];而本研究的大豆新病害在莖基部沒有產(chǎn)生藍(lán)色菌絲體,2 個(gè)菌株在PDA 培養(yǎng)基上也不產(chǎn)生藍(lán)色菌落,侵染大豆輸導(dǎo)組織并且引起根系和莖干髓部(維管束)褐變甚至黑化。結(jié)合以上特點(diǎn),確定本研究新發(fā)現(xiàn)的大豆根腐病并非美洲大豆SDS。
此前,蓋云鵬等[19]與潘汝謙等[20]報(bào)道了大豆新赤殼菌(Neocosmospora vasinfecta,現(xiàn)改名為新孢鐮刀菌F. neocosmosporiellum),可引起大豆和花生的莖基部腐爛;何彎彎等[21]也在花生果實(shí)上分離到可引起花生果實(shí)和種子腐爛的新孢鐮刀菌。鐮狀鐮刀菌(F. falciforme)屬于腐皮鐮刀菌復(fù)合種[ Fusariumsolani species complex( FSSC)] 中的一員,該病原菌寄主范圍非常廣泛,曾被報(bào)道在印度番木瓜上引起根部褐變和腐爛,發(fā)病率高達(dá)40%~50%[22];在墨西哥,該菌也引起番茄葉片黃化、根莖腐爛[23];該菌還能侵染西瓜,造成西瓜果實(shí)表面呈現(xiàn)黃至棕色的凹陷病斑,果實(shí)內(nèi)部腐爛[24]。但在大豆上尚未見到報(bào)道。本研究首次發(fā)現(xiàn)大豆是鐮狀鐮刀菌(F. falci?forme)的寄主之一。因此,這是在中國廣東省首次報(bào)道鐮狀鐮刀菌(F. falciforme)為害大豆,引起根腐病。此次分離的鐮狀鐮刀菌在自然條件下以無性態(tài)存在,并未觀察到有性態(tài),其原因可能是該菌的有性生殖需要性親和的菌絲融合。
為了有效地防治該病害,筆者隨后對新孢鐮刀菌與鐮狀鐮刀菌2 個(gè)菌株的生物學(xué)特性和殺菌劑室內(nèi)篩選進(jìn)行了探究。結(jié)果表明,2 個(gè)菌株的適合生長溫度均為20~30 ℃,適應(yīng)酸堿的能力強(qiáng),這與何彎彎等[21]的研究結(jié)果一致,碳氮源的適應(yīng)范圍廣,在所選用的7 種碳氮源上均能生長,但在供試氮源試驗(yàn)中,以氯化銨為氮源時(shí),2 個(gè)菌株的菌落生長速率能夠與其他氮源形成顯著差異,這點(diǎn)與韓鳳英等[25]所得出的銨態(tài)氮能夠顯著降低胡蘿卜茄病鐮刀菌菌絲生長的試驗(yàn)結(jié)果一致。因此,在大豆的生產(chǎn)過程中,在氮肥使用上,推薦以施用銨態(tài)氮肥為主,這樣可以降低大豆根腐病菌的生長,從而減少大豆根腐病的發(fā)生。
華南地區(qū)氣候溫暖濕潤,土壤條件復(fù)雜,而病原菌能適應(yīng)多樣的環(huán)境,有利于病原菌的生長與繁殖,農(nóng)事操作或農(nóng)田管理不當(dāng)有利于病原菌的傳播。藥劑敏感性試驗(yàn)表明,當(dāng)?shù)鼐陮λx用殺真菌劑已具有一定的抗性,咪鮮胺可用于大豆根腐病的防治。
綜上,本研究對廣東大豆新發(fā)根腐病的病原菌種類進(jìn)行了鑒定,其中一種是未報(bào)到過的病原菌—鐮狀鐮刀菌,并且闡明了病原菌的生物學(xué)特征,篩選了大豆新發(fā)根腐病的有效殺菌劑,可為進(jìn)一步研究該病害的發(fā)生和防控提供參考依據(jù)。
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基金項(xiàng)目:廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2020B020220008)