芒萁叶斑病病原菌分离鉴定和生物学特性

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  摘要:对芒萁叶斑病进行病原鉴定,研究病原菌生物学特性和杀菌剂对其抑制作用。结果表明,该病原菌为拟盘多毛孢属真菌,最适宜生长的碳源为乳糖、氮源为硝酸钠。菌丝适宜生长的温度范围较窄,只能在15~30 ℃范围内生长,28 ℃ 菌丝生长最好,分生孢子在32 ℃时萌发率最高;适宜菌丝和分生孢子生长和萌发的pH值范围均较广,适宜菌丝生长的pH值为4.0,适宜分生孢子萌发的pH值为6.0;光周期对菌落生长的影响不大,光照有利于分子孢子的萌发。供试杀菌剂中以百菌清抑菌效果最好。
  关键词:芒萁;叶斑病;病原鉴定;生物学特性
  中图分类号: S435.67文献标志码: A文章编号:1002-1302(2015)02-0130-04
  收稿日期:2014-02-25
  基金项目:云南省应用基础计划(编号:2011FZ186);云南省高校科技创新团队支持计划;楚雄师范学院科研基金(编号:10YJYB02);楚雄师范学院大学生创新创业训练计划(编号:2013cxcy04)。
  作者简介:谢美华(1981—),女,云南楚雄人,硕士,实验师,从事植物病理学真菌病害研究。E-mail:xiemeihua@cxtc.edu.cn。
  通信作者:杨海艳,博士,高级实验师,从事植物病理学真菌病害研究。Tel:(0878)3100784;E-mail:haiyanyang@cxtc.edu.cn。芒萁[Dicranopteris dichotomya (Thunb. ) Bernh.]是多年生常绿蕨类植物,广泛分布于中国长江以南各省区、朝鲜南部及日本,是酸性土壤指示植物,有药用价值[1]。在自然状态下,芒萁的种间竞争力极强,芒萁的化感物质释放到周围环境,抑制并排挤其他植物的生长发育,从而形成单优势的“纯植丛”群落[2]。近年来,关于芒萁的研究主要集中在生理生化指标的测定[3-4]、化感作用[5-9]、多糖和黄酮提取[9-11]等方面,但对芒萁叶斑病的研究目前还未见报道。本研究选取芒萁叶斑病病叶,对该病害进行分离鉴定和生物学特性研究,以期为芒萁叶斑病控制和防治方面提供理论基础。
  1材料与方法
  1.1病原菌的分离
  自楚雄彝族自治州西山公园采集到9组芒萁叶斑病的病叶进行培养,共分离到3个菌株,其中,1株是交链孢属菌株,1株是黑曲霉属菌株,1株是拟盘多毛孢属菌株。将纯培养得到的3个菌株孢子悬浮液接种到健康的芒萁叶片上,每组设24个重复。10 d后,接种了交链孢属和黑曲霉属的植株依然健康,而接种了拟盘多毛孢属菌株的植株出现了叶斑病。从接种发病的芒萁植株上再分离到的纯培养,性状与接种物相同。从而推测其为芒萁叶斑病的病原,菌株编号为mangqi01。
  1.2病原菌的鉴定
  1.2.1形态学鉴定纯化分离到的病原菌,利用显微镜进行观察,对其进行形态鉴定。
  1.2.2病原菌rDNA-ITS序列扩增和分析用CTAB法提取病原菌全基因组DNA,进行ITS-PCR扩增。引物序列为ITS4:5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′;ITS5:5′-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3′。PCR反应体系总体积25 μL,反应各成分终浓度为:Taq酶0.02 U/μL;引物 0.4 μmol/L;DNA 模板20 ng/μL;dNTPs 0.4 μmol/L;2× PCR反应缓冲液。PCR扩增程序为:95 ℃预变性,3 min; 94 ℃变性30 s,52 ℃退火45 s,72 ℃复性45 s,30个循环;72 ℃ 延伸10 min。扩增产物送北京百泰克生物技术有限公司测序,所得序列在NCBI上比对,下载与其相似性较高的序列及其近似属的序列,用BioEdit、Clustal x和MEGA 4.1软件采用NJ法进行系统分析,构建系统进化树。
  1.3生物学特性研究[12-13]
  1.3.1不同碳源和氮源对菌落生长的影响以察氏培养基为基础培养基,分别以葡萄糖、甘油、D-果糖、D-半乳糖、乳糖、可溶性淀粉等量取代其碳源;分别以硫酸铵、硝酸铵、甘氨酸、L-苯丙氨酸、牛肉膏、蛋白胨取代氮源。每种培养基中分别接种直径为5 mm的菌块,25 ℃恒温黑暗培养,5 d后用十字交叉法测量菌落直径。每个处理设3个重复。
  1.3.2不同温度对菌落和分子孢子萌发的影响取直径为5 mm的菌块接种于察氏培养基中央,分别在5、10、15、20、25、28、30、32、35、40、45 ℃黑暗下恒温培养,5 d后测量菌落直径。用无菌水制备菌悬液,滴于载玻片上,培养条件同菌落培养,24 h后镜检孢子萌发率,每次检100个孢子。每个处理设3个重复。
  1.3.3不同pH值对菌落和分子孢子萌发的影响将高压灭菌后的察氏培养基pH值分别调为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、80、9.0、10.0、10.9倒平板,取直径5 mm的菌块接种于察氏培养基中央,黑暗条件下25 ℃培养5 d后测量菌落直径。用0.2 mol/L磷酸氢二钠和0.2 mol/L柠檬酸缓冲液将分生孢子悬浮液pH值调配为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、100、10.9,置于25 ℃恒温箱黑暗培养,24 h后镜检萌发率,每次检100个孢子。每个处理设3个重复。
  1.3.4不同光照处理取直径为5 mm的菌块接种于察氏培养基中央,分别置于24 h光照、光-暗周期12 h-12 h、24 h 黑暗环境中,25 ℃培养5 d后测量菌落直径。用无菌水制备菌悬液,滴于载玻片上,培养条件同菌落培养,24 h后镜检孢子萌发率,每次镜检100个孢子。每个处理设3个重复。
  1.4不同杀菌剂对菌落生长的影响
  将代森锰锌、百菌清、敌克松、霜·锰锌和扑海因用无菌水按其常用倍数稀释,每10 mL培养基中加入1 mL药液制成含药液的平板,对照组加入等量无菌水。取5 mm菌块置于察氏培养基平板中央,25 ℃黑暗培养5 d后测量菌落直径。每个处理设3个重复。   2结果与分析
  2.1芒萁病原菌的鉴定
  2.1.1形态学鉴定该病主要发生在叶部,发病初期,叶缘、叶脉出现灰色、灰黑色小斑点;中期小斑点扩大成不规则灰色轮纹,其上着生黑色斑点,并伴有叶黄化、卷曲等症状,病情严重时整个叶片枯萎掉落。PDA培养基上,28 ℃培养3 d后菌落直径6 cm,隆起,菌丝白色、絮状,直径1.5 cm处有明显的轮纹,反面杏色,直径1.5 cm处出现深杏色轮纹,且轮纹上的培养基呈辐射形开裂;菌丝生长速度快,28 ℃培养5 d后菌落直径为5 cm;长满全皿,正面白色,不均匀分布黄褐色菌丝,反面出现深褐色不规则小圆点;培养10 d,正面不均匀分布透明水滴及黑色油滴,反面均匀分布深褐色圆点,不均匀分布黑点(图1)。分生孢子5细胞,多为竹节状或棒状,少数为纺锤形,直立或弯曲,向基部渐尖;中间3色胞异色型,第1、2色胞褐色,梯形,第2色胞外壁加厚,第3色胞浅褐色,半透明,分隔处缢缩或不缢缩;顶胞多为长梯形或圆柱形,少数为三角形,透明,具侧生式顶端附属丝1~3根,多为2根;基部细胞圆锥形或锥形,不具或只具中生式基部附属丝1根;大小(3.7~5.9)×(4.2~6.7) μm(平均3.95×6.3 μm)(图2、图3)。
  2.1.2病原菌rDNA-ITS序列分析将mangqi01菌株的5.8S rDNA-ITS序列在NCBI里进行序列比对,结果显示mangqi01与Pestalotiopsis sp.、Pestalotiopsis oxyanthi、Pestalotiopsis foedans、Pestalotiopsis clavispora、Pestalotiopsis ixorae和Pestalotiopsis mangiferae同源性最高,下载它们的序列,以Pestalotia cinchonae和Pestalotia subcuticularis为外群,用BioEdit、Clustal x和MEGA 4.1软件采用NJ法进行系统分析,构建系统进化树,结果(图4)表明,与其遗传距离较近的有6个种,属内节点支持率为0.96,结合其形态特征的观察研究,供试菌株mangqi01为腔孢纲(Coelomycetes)黑盘孢目(Melanconiale)拟盘多毛孢属(Pestalotiopsis Stey.)[14-16],病原菌的种待定。
  2.2不同氮源和碳源对mangqi01菌落生长的影响
  试验结果表明,该菌对供试的7种氮源和碳源均能利用,菌落在不同氮源和碳源培养基上生长速度有明显差异。最适该菌生长的氮源是硝酸钠,与硫酸铵、硝酸铵、L-苯丙氨酸、牛肉膏、甘氨酸和蛋白胨作氮源差异极显著。最适该菌生长的碳源是乳糖,与可溶性淀粉、蔗糖和葡萄糖差异不显著;与D-半乳糖、D-果糖和甘油差异极显著(表1)。
  2.3不同光照对mangqi01菌株生长的影响
  通过24 h光照、12 h光/暗交替、无光照培养,有无光照对菌落的生长影响差异不显著。光照条件下分生孢子萌发率最高,与12 h光/黑影响无显著差异,与黑暗条件培养达到极显著差异(表2)。
  2.4不同温度对mangqi01菌落生长和孢子萌发的影响
  试验结果表明,该病原菌生长适应的温度范围较窄,只能在15~30 ℃范围内生长 最适的生长温度是28 ℃,与25 ℃
  2.5不同pH值对mangqi01菌落生长和孢子萌发的影响
  试验结果表明,菌丝和分生孢子萌发适应的pH值范围较广,在pH值2.5~10.9之间均能生长和萌发。该菌菌丝在酸性条件下长得较好,pH值4时菌丝生长最快,与pH值9、 pH值10和pH值10.9差异极显著;与其他处理差异不显著。pH值6.0时孢子萌发率最高,pH值6.0时孢子萌发率与与其他处理差异极显著(表4)。
  2.5不同杀菌剂对菌落生长的影响
  试验结果表明,与对照相比,5种广谱杀菌剂对该菌的生长均有抑制作用(图5)。百菌清对该菌的抑制效果最好,随后依次是扑海因、代森锰锌、霜·锰锌,效果最差的是敌克松。百菌清的抑菌效果与扑海因和代森锰锌无显著差异,与霜·锰锌和敌克松差异极显著。
  3结论与讨论
  3.1病原菌的分离鉴定
  芒萁繁殖力极强,生长发育旺盛,种间竞争力强而排挤其他植物种类的生长与分布,因此在植物群落下层连续成片分布,形成单优层片[17],从而使病害更容易传播蔓延。目前,还未见对芒萁叶斑病病原菌的报道。本研究通过对芒萁叶斑病病原菌进行分离纯化,利用形态学特征观察并结合分子生物学手段进行分析鉴定[18],结果表明,两者的鉴定结果相互吻合,初步推测病原菌为拟盘多毛孢属真菌。
  3.2病原菌生物学特性
  本研究结果表明,该菌对供试的7种氮源和碳源均能利用,菌落在不同氮源和碳源培养基上生长速度有明显差异,最适该菌生长的氮源是硝酸钠,最适该菌生长的碳源是乳糖。该病原菌适宜生长的温度范围较窄,只能在15~30 ℃范围内生长,最适的生长温度是28 ℃,在10 ℃以下、32 ℃及以上温度条件下停止生长;该病原菌孢子在5~45 ℃范围内均能萌发;有无光照对菌落生长无显著影响,光照有利于分子孢子的萌发;适宜菌丝和分生孢子生长和萌发的pH值范围均较广,菌丝适宜生长的pH值为4.0,分生孢子适宜萌发的pH值为6.0。
  3.3广谱杀菌剂对该菌生长的影响
  在本研究中5种广谱杀菌剂对该菌落的生长均有抑制作用。百菌清对该菌的抑制效果最好,随后依次是扑海因、代森锰锌、霜·锰锌,效果最差的是敌克松。该菌的生物学特性试验都是在实验室中进行的,相对于自然生长时复杂的生长环境,实验室的环境相对单一,要确定该病害的生物学特性,哪种杀菌剂对该菌的抑制作用最好,还有待开展大田试验进一步证实。   参考文献:
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