何蘇琴, 荊卓瓊, 趙桂琴, 丁文姣, 郭滿庫(kù), 柴繼寬

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 蘭州 730070; 2. 甘肅省農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院, 蘭州 730070;3. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所, 蘭州 730070)

?

內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市燕麥炭疽病病原鑒定

何蘇琴1, 荊卓瓊1, 趙桂琴2, 丁文姣3, 郭滿庫(kù)1, 柴繼寬2

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 蘭州 730070; 2. 甘肅省農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院, 蘭州 730070;3. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所, 蘭州 730070)

2010年8月,從內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市燕麥炭疽病病葉上分離得到產(chǎn)生鐮刀形分生孢子的刺盤孢菌，依據(jù)柯赫氏法則、病菌形態(tài)特征和生物學(xué)特性,將其鑒定為ColletotrichumcerealeManns。病菌分生孢子盤生大量黑色針狀剛毛;分生孢子單細(xì)胞,鐮刀形,無(wú)色,(17.43～24.90)μm×(1.99～3.74)μm,平均(22.02±1.80)μm×(2.85±0.36)μm;分生孢子萌生的附著胞黑色,卵圓形或近圓形,(6.23～7.97)μm×(4.98～6.23)μm,平均(7.30±0.52)μm×(5.82±0.48)μm;菌絲生附著胞黑色,近圓形、長(zhǎng)橢圓形或裂瓣?duì)?(7.47～14.94)μm×(4.98～9.96)μm,平均(10.87±1.46)μm×(6.74±1.01)μm。病菌菌絲在5～35 ℃可生長(zhǎng),適宜生長(zhǎng)溫度為25 ℃;在人工接種條件下(離體葉片,23～25 ℃),菌株蒙-3-1對(duì)供試的2個(gè)裸燕麥品種和8個(gè)皮燕麥品種均具有強(qiáng)的致病性,但不侵染小麥、玉米、谷子和高粱。

燕麥; 炭疽病;Colletotrichumcereale; 寄主專化性

禾谷類作物,如小麥、燕麥、大麥的炭疽病,在20世紀(jì)的前50年間呈現(xiàn)出間歇性暴發(fā)流行的特點(diǎn)。燕麥炭疽病曾于1933-1955年、1963年在北美洲暴發(fā)流行[1-2],2004年墨西哥報(bào)道了燕麥炭疽病的發(fā)生[3]。

20世紀(jì)30-60年代,燕麥炭疽病在我國(guó)的河北、山西、內(nèi)蒙古、黑龍江、廣西、貴州、云南、吉林有發(fā)生記錄[4-5],但未見(jiàn)深入的研究報(bào)道。

2010年8月,筆者在內(nèi)蒙古燕麥病害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)烏蘭察布市卓資縣的一塊約1.5 hm2的燕麥田(裸燕麥)炭疽病發(fā)生嚴(yán)重,依據(jù)柯赫氏法則、病菌形態(tài)特征和生物學(xué)特性,對(duì)卓資縣燕麥炭疽病的病原進(jìn)行了鑒定,報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 病害標(biāo)樣采集

2010年8月6日,從內(nèi)蒙古烏蘭察布市卓資縣燕麥田(裸燕麥)采集典型癥狀的炭疽病病葉,陰干后保存于標(biāo)本袋帶回實(shí)驗(yàn)室,用于病原菌分離。

1.2 培養(yǎng)基及配方

PDA：馬鈴薯200 g,葡萄糖15 g,瓊脂粉12 g,自來(lái)水1 000 mL。

PSA：馬鈴薯200 g,蔗糖15 g,瓊脂粉12 g,自來(lái)水1 000 mL。

1.3 病原菌分離及形態(tài)學(xué)鑒定

1.3.1 病原菌分離

采用常規(guī)組織分離法及孢子稀釋法分離病原。將病健交界處病組織剪成大小約0.3 cm×0.5 cm小塊,75%乙醇表面消毒3 s,滅菌水沖洗3次,用滅菌濾紙吸干病組織表面水分,置PDA平板上,20 ℃下培養(yǎng),長(zhǎng)出的真菌及時(shí)轉(zhuǎn)至無(wú)菌PDA平板上,并挑取菌絲尖端進(jìn)行純化;從病斑上挑取分生孢子盤及分生孢子,用滅菌水稀釋后,取1 mL涂于PDA平板上,20 ℃培養(yǎng),挑取單孢子菌落。

式中，Ng是指單位面積上所發(fā)生的年雷擊大地次數(shù)，單位為次／（km2·年），反映的是某地區(qū)雷擊頻繁程度［12］。其中，N為湖南省ADTD型雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng)提供的某區(qū)域地閃總次數(shù)，本研究取2009—2017年的年平均雷擊大地次數(shù)。S為區(qū)域面積，單位為km2。

1.3.2 柯赫氏法則證病

選取無(wú)破損、無(wú)變色的燕麥(裸燕麥：‘白燕2號(hào)’,皮燕麥：‘科燕1號(hào)’)健康種子;55 ℃溫湯浸種;20 ℃催芽;將萌芽種子播種于盛有滅菌蛭石土的營(yíng)養(yǎng)缽中,待植株生長(zhǎng)至3～4片葉時(shí),剪取供試作物健康葉片,置于直徑18 cm培養(yǎng)皿內(nèi)的濕濾紙上準(zhǔn)備接種用。

將試驗(yàn)菌株蒙-3-1接種于PDA平板上,(27±2)℃下培養(yǎng)12 d,將培養(yǎng)物研碎,加水調(diào)至2×106/mL用于接種。采用懸滴法,將菌懸液接種于葉片上,每個(gè)葉片接種1～3滴菌懸液,每滴菌懸液約10 μL,每品種接種10個(gè)葉片。以接種清水為對(duì)照。接種后,將培養(yǎng)皿置于23～25 ℃、自然散射光下保濕培養(yǎng),逐日觀察發(fā)病情況,對(duì)發(fā)病葉片進(jìn)行病原菌的重分離。

1.3.3 燕麥炭疽病菌寄主范圍測(cè)定

種子處理、栽培管理和接種方法同1.3.2。

供試作物及品種：裸燕麥：‘白燕2號(hào)’和‘燕2007’;皮燕麥：‘壩燕1號(hào)’、‘丹麥444’、‘黃燕麥’、‘白燕7號(hào)’、‘科燕1號(hào)’、‘隴燕1號(hào)’、‘隴燕2號(hào)’、‘隴燕3號(hào)’;玉米：‘黃早四’;高粱：‘熊岳253’以及小麥：‘藍(lán)天13’。每品種接種10個(gè)葉片。

1.3.4 病原菌種類鑒定

依據(jù)在自然寄主及接種后發(fā)病燕麥上產(chǎn)生的病菌分生孢子盤及分生孢子的形態(tài)、附著胞形態(tài)等特征進(jìn)行形態(tài)比對(duì),并結(jié)合病菌寄主范圍進(jìn)行種類鑒定。

1.4 溫度對(duì)燕麥炭疽病菌菌絲生長(zhǎng)的影響

取PSA平板上,20 ℃下培養(yǎng)5 d的蒙-3-1菌絲塊,直徑5 mm,置于新鮮PSA平板上,分別在5、10、15、20、25、30、35和40 ℃下黑暗培養(yǎng)7 d,測(cè)量菌落直徑,每處理重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥炭疽病癥狀

燕麥炭疽病菌可以侵染燕麥的葉片及葉鞘。病斑呈黃褐色,梭形,長(zhǎng)約2 cm,病斑上可見(jiàn)黑色小粒點(diǎn),即病菌的分生孢子盤,葉片干燥后病斑中央潰爛撕裂狀,見(jiàn)圖1。

2.2 燕麥炭疽病病原菌分離及形態(tài)學(xué)鑒定

用常規(guī)組織分離法及孢子稀釋法均分離得到菌落形態(tài)一致的真菌。原始分離物菌絲灰黑色,在PSA平板上20 ℃下培養(yǎng)15～20 d或25 ℃下培養(yǎng)7～10 d即可產(chǎn)生具黑色針狀剛毛的分生孢子盤及鐮刀形分生孢子(長(zhǎng)期保存或繼代培養(yǎng)后,菌落形態(tài)和產(chǎn)孢特性可發(fā)生改變),將其中具代表性的單孢菌株編號(hào)為蒙-3-1。

用蒙-3-1接種燕麥,23～25 ℃下,接種后3～5 d顯癥,接菌點(diǎn)及周圍失綠黃化,或形成浸潤(rùn)斑;或形成黃褐色枯斑。接種后7～10 d,部分發(fā)病燕麥葉片上出現(xiàn)分生孢子盤,見(jiàn)圖2。對(duì)照未發(fā)病。對(duì)發(fā)病組織進(jìn)行病原菌的再分離,原接種菌的分出率達(dá)100%。

圖1 燕麥炭疽病田間自然發(fā)病癥狀Fig.1 Symptoms of oat anthracnose in the field

在本文試驗(yàn)條件下,所有裸燕麥和皮燕麥品種均于接種后3～5 d顯癥,接菌后7 d,病葉率達(dá)100%,對(duì)照未發(fā)病。小麥、玉米和高粱接菌后7 d均未見(jiàn)發(fā)病,表明燕麥炭疽病菌在該試驗(yàn)條件下不侵染小麥、玉米和高粱。

圖2 燕麥炭疽病菌菌株蒙-3-1接種燕麥離體葉片發(fā)病癥狀Fig.2 Symptoms of oat anthracnose by inoculating strain Meng-3-1 on detached oat leaves

病菌分生孢子盤具有大量黑色針狀剛毛;分生孢子為單細(xì)胞,鐮刀形,無(wú)色,大小為(17.43～24.90)μm×(1.99～3.74)μm,平均(22.02±1.80)μm×(2.85±0.36)μm;分生孢子萌生的附著胞黑色,卵圓形或近圓形,大小為(6.23～7.97)μm×(4.98～6.23)μm,平均(7.30±0.52)μm×(5.82±0.48)μm。菌絲生附著胞黑色,近圓形、長(zhǎng)橢圓形或裂瓣?duì)?大小為(7.47～14.94)μm×(4.98～9.96)μm,平均(10.87±1.46)μm×(6.74±1.01)μm。見(jiàn)圖3。

依據(jù)柯赫氏法則及觀察到的病菌形態(tài)特征,并結(jié)合病菌的寄主范圍,參考文獻(xiàn)[1,6-7]將內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市燕麥炭疽病的病原鑒定為ColletotrichumcerealeManns。

圖3 燕麥炭疽病菌形態(tài)特征Fig.3 Morphological characteristics of the pathogen of oat anthracnose

圖4 燕麥炭疽病菌菌株蒙-3-1在PSA平板上不同溫度下培養(yǎng)7 d的菌落直徑Fig.4 Colony diameters of strain Meng-3- cultured for 7 d on PSA plates at different temperatures

2.3 溫度對(duì)燕麥炭疽病菌菌絲生長(zhǎng)的影響

從圖4可以看出,蒙-3-1的菌絲在5～35 ℃均可生長(zhǎng),最適生長(zhǎng)溫度為25 ℃。5 ℃下,菌絲表現(xiàn)為直立生長(zhǎng),但菌落不擴(kuò)展;隨著培養(yǎng)溫度的升高,菌落直徑增加,在25 ℃下培養(yǎng)7 d,菌落直徑達(dá)83.33 mm;將40 ℃下培養(yǎng)7 d的菌絲塊轉(zhuǎn)移至25 ℃下繼續(xù)培養(yǎng),4 d后,有1/3的接種菌絲塊可恢復(fù)生長(zhǎng)。

3 討論

Colletotrichumcereale于1909年由Selby和Manns建立,最初報(bào)道發(fā)生在小麥、燕麥和無(wú)芒雀麥上,由于相似的形態(tài)和共同的禾草寄主,1914年被Wilson歸作C.graminicola的同物異名;1957年,von Arx將所有的35個(gè)禾棲炭疽種都?xì)w為C.graminicola的異名,力圖使假定的無(wú)性時(shí)期與新的有性型Glomerellatucumensis相一致。20世紀(jì)60年代,Sutton的研究工作又逐漸打破了C.graminicolasensu Arx的種群概念,恢復(fù)了C.caudatum,C.falcatum和C.sublineolum,C.graminicolasensuSutton的種群概念隨后也得了到廣泛的支持,受可用的形態(tài)學(xué)特征的局限,在之后的40年,C.graminicola仍然被用于描述除甘蔗、高粱或假高粱之外的禾草寄主上的炭疽病菌;2006年,Crouch及其團(tuán)隊(duì)采用多位點(diǎn)系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)育方法,使得C.cereale作為與早熟禾亞科Pooideae相關(guān)聯(lián)的分類單元得以復(fù)活,其中包含了草坪草致病菌和大量的冷季型禾草,如小麥、燕麥和鴨茅的內(nèi)寄生菌[1]。

C.cereale是一個(gè)宿主范圍廣泛的物種,其寄主包括剪股穎屬(Agrostis)、燕麥屬(Avena)、雀麥屬(Bromus)、拂子茅屬(Calamagrostis)、鴉茅屬(Dactylis)、披堿草屬(Elymus)、羊茅屬(Festuca)、茅香屬(Hierochloe)、絨毛草屬(Holcus)、大麥屬(Hordeum)、黑麥草屬(Lolium)、早熟禾屬(Poa)、棒頭草屬(Polypogon)、小麥屬(Triticum)。盡管自20世紀(jì)初以來(lái),對(duì)谷物和禾草的炭疽病已經(jīng)展開(kāi)了充分的研究,但最近的研究結(jié)果仍然顯示出,該族群比之前的預(yù)期更大更復(fù)雜[1]。

從谷類作物、草原、草坪草得到的C.cereale存在明顯的種群分化,種群結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,可被劃分為10個(gè)與生態(tài)系統(tǒng)和/或寄主植物相一致的高度專化的種群[8]。依據(jù)寄主范圍和附著胞形態(tài)特征對(duì)刺盤孢屬種的綜合評(píng)判結(jié)果,與源于分子系統(tǒng)的刺盤孢屬種群關(guān)系高度吻合[6]。

Harder等1963年對(duì)加拿大西部亞伯達(dá)省的小麥、燕麥、大麥和黑麥炭疽病發(fā)生情況進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果顯示炭疽病的發(fā)生與土壤類型無(wú)關(guān),但是種植在低有機(jī)質(zhì)土壤中的作物發(fā)病最嚴(yán)重,種植在有機(jī)質(zhì)含量很高的土壤中的作物幾乎不發(fā)病。種植在退化土壤中和山麓丘陵地帶的作物發(fā)病率較高。土壤因子,如無(wú)機(jī)鹽濃度、硝酸鹽、游離碳酸鹽和電導(dǎo)率與發(fā)病率無(wú)關(guān)。小麥、燕麥、大麥和黑麥都發(fā)現(xiàn)有炭疽病危害,以燕麥?zhǔn)芎ψ顕?yán)重[2]。

在植株成熟期,受害部會(huì)出現(xiàn)黑色具剛毛的分生孢子盤這一標(biāo)志性特征,但在此特征出現(xiàn)之前,在作物的主要生長(zhǎng)期都難以診斷出燕麥炭疽病,明顯的病害癥狀包括植株活力降低、莖稈細(xì)弱、分蘗減少、基部葉片枯黃、植株矮化和提早成熟等,這些癥狀很容易與肥力不足、肥力不均或干旱造成的癥狀相混淆[2]。

本研究中,菌株蒙-3-1的菌絲在35 ℃下生長(zhǎng)極緩慢,生長(zhǎng)速率遠(yuǎn)低于10 ℃下,與Bruehl等[9]報(bào)道的燕麥炭疽病分離菌株在36 ℃的生長(zhǎng)速率高于12 ℃,適宜生長(zhǎng)溫度為28 ℃稍有不同。

有資料顯示,炭疽病菌可以在燕麥和大麥的根狀莖上以菌核形態(tài)休眠[1]。炭疽病菌在燕麥種子上的帶菌情況及作用尚不清楚。荊卓瓊等對(duì)甘肅省燕麥種帶真菌情況的檢測(cè)中未檢測(cè)到炭疽病菌[10]。但種子預(yù)處理對(duì)防止病菌傳播、防治苗期病害、促進(jìn)壯苗和提高產(chǎn)量具有積極作用[11-14]。與非寄主植物輪作、均衡施肥、清潔田園等是防治炭疽病的有效措施[15]。

[1] Crouch J A, Beirn L A.Anthracnose of cereals and grasses [J].Fungal Diversity, 2009, 39: 19-44.

[2] Harder D E, Skoropad W P.The occurrence of cereal anthracnose in Alberta [J].Canadian Plant Disease Survey,1968, 48(2):39-42.

[3] Leyva-Mir S G, Soto-Herrera A, Espitia-Rangel E, et al. Etiology and incidence of anthracnosis[Colletotrichumgraminicola(Ces.) G.W. Wils.] of oat (AvenasativaL.) in Michoacan, Mexico [J].Revista Mexicana de Fitopatología, 2004,22(3):351-355.

[4] 戚佩坤, 白金鎧, 朱桂香. 吉林省栽培植物真菌病害志[M].北京: 科學(xué)出版社, 1966:254.

[5] 戴芳瀾. 中國(guó)真菌總匯[M].北京: 科學(xué)出版社, 1979: 920.

[6] Crouch J A, Clarke B B, White J F, et al. Systematic analysis of the falcate-spored graminicolousColletotrichumand a description of six new species of the fungus from warm season grasses [J].Mycologia, 2009, 101(5):717-732.

[7] Hyde K D, Cai L, Cannon P F, et al.Colletotrichum-names in current use [J].Fungal Diversity, 2009, 39: 147-182.

[8] Crouch J A, Tredway L P, Clarke B B, et al. Phylogenetic and population genetic divergence correspond with habitat for the pathogenColletotrichumcerealeand allied taxa across diverse grass communities [J].Molecular Ecology,2009,18(1):123-135.

[9] Bruehl G W, Dickson J G.Anthracnose of cereals and grasses[J].US Department of Agriculture Technical Bulletin, 1950,1005:1-37.

[10]荊卓瓊, 丁文嬌, 何蘇琴, 等. 甘肅省皮燕麥和裸燕麥種子帶真菌情況檢測(cè)[J].種子, 2012, 31(4):31-34.

[11]The next generation seed treatment for wheat and oats, Hombre, file7883[EB/OL].Bayer CropScience Pty Ltd. (2007)[2009-12-20].http:∥www.bayerresources.com.au/resources/uploads/Bulletin/file7883.pdf.

[12]Cereal Seed Treatment Comparison, 6399_SYN_SeedcarePoster.indd [EB/OL].SyngentaFarm.ca (2014-01-29)[2014-04-14].http:∥beyondagronomy.com/cmsFiles/documents/document5318f4b9b41cb.pdf.

[13]何蘇琴,郭滿庫(kù),趙桂琴,等.吡蟲(chóng)啉·戊唑醇種子處理懸浮劑對(duì)燕麥紅葉病的田間防效[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2010(12):8-9.

[14]荊卓瓊,郭滿庫(kù),何蘇琴,等.吡蟲(chóng)啉·戊唑醇種衣劑對(duì)裸燕麥的適宜拌種劑量篩選[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2013(1):32-34.

[15]Anthracnose of forage grasses and cereals, RPD No. 313[EB/OL].Department of Crop Sciences University of Illinois at Urbana-Champaign (1984. 11)[2014-04-14]. http:∥ipm.illinois.edu/diseases/rpds/313.pdf.

(責(zé)任編輯：田 喆)

Identification of the pathogen of oat anthracnose in Wulanchabu City of Inner Mongolia Autonomous Region

He Suqin1, Jing Zhuoqiong1, Zhao Guiqin2, Ding Wenjiao3, Guo Manku1, Chai Jikuan2

(1. Institute of Plant Protection, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China; 2. College of Prataculture, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 3. Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

Colletotrichumisolates were obtained from diseased leaves of oat anthracnose in Wulanchabu City of Inner Mongolia Autonomous Region in August 2010. Based on Koch’s rule, morphological and biological characteristics, the pathogen of oat anthracnose was identified asC.cerealeManns. Needle-like black setae were observed on acervulus in abundance; conidia were single-celled, falciform, and colorless, (17.43-24.90)μm×(1.99-3.74)μm, av. (22.02±1.80)μm×(2.85±0.36)μm in size; conidial appressoria were black, oval or elliptic, (6.23-7.97)μm×(4.98-6.23)μm, av. (7.30±0.52)μm×(5.82±0.48)μm in size; hyphopodia appressoria were black, rounded, long elliptic or lobate, (7.47-14.94)μm×(4.98-9.96)μm, av. (10.87±1.46)μm×(6.74±1.01)μm in size， Mycelia of the pathogen could grow at 5-35 ℃, and the optimum growth temperature was 25 ℃. Host specificity was confirmed. Under identical conditions (detached leaf inoculation, at 23-25 ℃, relative humidity 100%), strain Meng-3-1 showed aggressive pathogenicity to two hull-less oat varieties and eight hulled oat varieties, but did not infect wheat, maize, millet and sorghum.

oat; anthracnose;Colletotrichumcereale; host specificity

2014-04-16

2014-07-11

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)燕麥?zhǔn)w麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-08-C-1)

S 435.126

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.03.014

* 通信作者 E-mail:gshesuqin@sina.com