摘要:從河南省部分地區(qū)感染黑斑病的棉花葉片上分離病原菌,并對其致病力、病原及其生防木霉菌株進(jìn)行了研究。共分離到5株棉花黑斑病菌株。致病力分析表明,CHB-3的致病力比較強(qiáng),病情指數(shù)達(dá)到89.3。對Y21c菌株的核糖體RNA基因內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增和序列測定,并在GenBank中進(jìn)行Blast搜索和比對分析,根據(jù)rDNA-ITS序列分析結(jié)果并結(jié)合病菌的形態(tài)學(xué)特征,初步認(rèn)為河南省棉花黑斑病的病原菌為細(xì)極鏈格孢菌(Alternaria tenuissima)。利用平板對峙培養(yǎng)測定了7個木霉菌株對棉花黑斑病菌株CHB-3的拮抗作用,篩選到抑菌作用較好的木霉菌株TH,抑菌率為88.6%。
關(guān)鍵詞:棉花;黑斑病;木霉;rDNA-ITS
中圖分類號:S436.42文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0439-8114(2011)09-1793-04
Identification of Pathogen Causing Cotton Alternaria Leaf Spot and Screening of Biocontrol Trichoderma Strains
CHEN Kai1,LIU Ai-rong1,2,WU Shang-ying1,LIN Xiao-min1,XU Tong2
(1. College of Forestry, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, Henan, China;
2. College of Agriculture and Biotechnology, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China)
Abstract: Alternaria leaf spot disease has spread around the world widely as a common infectious disease of cotton. Cotton leaves infected by Alternaria leaf spot were collected from some areas of Henan province. Five strains of the pathogenic fungi isolated from the sample were investigated for the morphological and biological characters. The rDNA-ITS genes of 2 isolates were amplified and sequenced. Based on the alignment analysis in GenBank database and morphological characters, the pathogen was identified as Alternaria tenuissima. Through confronting incubation, inhibition effect of seven Trichoderma harzianum strains against Alternaria leaf spot disease of cotton were tested. TH strains behaved best as the inhibition rate was 88.6%.
Key words: cotton; Alternaria leaf spot; Trichoderma; rDNA-ITS
棉花黑斑病是世界范圍內(nèi)廣為傳播的一種常見的棉葉侵染性病害[1],又稱棉花輪紋病,俗稱腰折病,多發(fā)于棉花子葉、真葉以及幼苗期。它的病原體為半知菌亞門大鏈格孢屬真菌,被稱為棉花輪紋菌或棉花黑斑病菌。它是棉花苗期葉部病害中分布最廣、流行面積最大、流行頻率最高的病害,陰濕多雨年份往往猖獗流行,給棉花生產(chǎn)造成毀滅性災(zāi)害[1,2]。
棉花黑斑病的病原菌有多種,其中以大孢鏈格孢菌(A. macrospora Zimm.) 、細(xì)極鏈格孢菌(A. tenuissima Wiltsh.)、棉鏈格孢菌[A. gossypina (Thum.) Hopk.]、細(xì)交鏈孢菌[A. alternata (Fr.) Keissl.]等為常見種[2]。不同病原菌間致病力不同,大孢鏈格孢菌致病力最強(qiáng)。目前,棉花黑斑病病原菌研究多集中在發(fā)病條件和化學(xué)防治方面,對其病原菌的鑒定及生物防治報(bào)道較少,還沒有關(guān)于河南地區(qū)棉花黑斑病病原田間致病力和生物防治的研究報(bào)道。本研究從河南省部分地區(qū)感染黑斑病的棉花葉片上采集并分離病原菌,并對其致病力、病原及其生防木霉進(jìn)行了研究,以期為棉花黑斑病的生物防治奠定理論基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1材料
棉花黑斑病菌由本課題組分離。哈茨木霉菌菌株TA、TD、TG、TH、TI、TM及TX,由浙江大學(xué)徐同教授饋贈。供試棉花品種為新植1號。
1.2棉花黑斑病菌的分離
從洛陽、三門峽、周口市和河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的田間采集發(fā)病較重且癥狀典型的棉花葉片,取病健交界處組織,先用體積分?jǐn)?shù)為75%的乙醇消毒30 s,再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaClO消毒5 min,用無菌水清洗。消毒后的組織塊置于PDA平板培養(yǎng)基上,25℃恒溫培養(yǎng)2 d,長出真菌菌落后挑取邊緣菌絲單孢純化,分離純化得到的菌株接種到PDA斜面培養(yǎng)基上。
1.3病原菌的形態(tài)學(xué)鑒定
分離純化后的菌落產(chǎn)孢后,挑取少量菌絲和分生孢子,觀察菌絲及分生孢子形態(tài),測量分生孢子的長、寬、分隔數(shù)及孢子梗的有無、長短,每個處理至少測量30個孢子,并對照文獻(xiàn)[3]進(jìn)行形態(tài)鑒定。
1.4病菌對棉花幼苗的致病力測定
幼苗4~5片真葉時,用滅菌后的蒸餾水將枝條及葉片沖洗干凈,再用濕潤紗布輕搓葉片表面,去除表面蠟質(zhì)。采用噴霧法將孢子懸浮液均勻噴灑在葉片表面,病原菌孢子懸浮液濃度為108個/mL,以清水作對照。重復(fù)3次,每重復(fù)20株。將處理后的棉花植株放入人工氣候箱中,并用塑料袋將整株罩住。溫度、相對濕度、光照時間分別設(shè)置為29℃、90%和15 h。14 d后調(diào)查發(fā)病情況,統(tǒng)計(jì)病情指數(shù)。
病情分級:0級,無病癥;1~5級分別為病斑占葉片表面積的0~20%、21%~40%、41%~60%、61%~80%和81%~100%。
病情指數(shù)=[∑(各級病葉數(shù)×各級代表值)/(調(diào)查總?cè)~數(shù)×最高級代表值)]×100
1.5病菌核糖體RNA基因內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)序列比較
以CTAB法提取病菌總DNA。rDNA-ITS擴(kuò)增選用的引物為ITS4(5’-TCC TCC GCT TAT TGA TAT GC-3’)和ITS5(5’-GGA AGT AAA AGT CGT AAC AAG-3’)。PCR反應(yīng)體系含DNA模板1.00 μL(約10 ng)、10×緩沖液(1 000 mmol/L Tris-HCl,500 mmoL/L KCl)2.50 μL、Mg2+(25 mmoL/L MgCl2)1.80 μL、dNTP(2.5 mmol/L each) 2.50 μL、引物(2 μmoL/L)各1.00 μL、Taq酶1.25 μL,加ddH2O至25.00 μL。反應(yīng)程序?yàn)椋海梗础骖A(yù)變性2 min;94℃變性40 s,54℃退火40 s,72℃延伸40 s,共35個循環(huán);72℃延伸10 min。反應(yīng)產(chǎn)物在質(zhì)量濃度1.2%瓊脂糖凝膠上電泳檢測(120V,30 min)。擴(kuò)增的PCR產(chǎn)物委托上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司測序。
1.6木霉拮抗菌株的室內(nèi)篩選
采用對峙培養(yǎng)法。木霉菌和病原菌CHB-3于28℃活化3 d。挑取直徑5 mm的病原菌菌塊,接種到新制PDA平板左側(cè),再將木霉菌塊接種到平板右側(cè)。以只接種病原菌平板作對照,每處理3次重復(fù)。28℃恒溫培養(yǎng)6 d,每天記錄病原菌落指向木霉菌半徑以及對照病原菌菌落半徑,計(jì)算抑菌率。
抑菌率=[(病原菌對照菌落半徑-病原菌落指向木霉菌半徑)/病原菌對照菌落半徑]×100%
拮抗系數(shù)的分級標(biāo)準(zhǔn)(5級)[4]:Ⅰ級,木霉菌絲占平皿面積的100%;Ⅱ級,木霉菌絲占平皿面積的2/3以上;Ⅲ級,木霉菌絲占平皿面積的1/3~2/3;Ⅳ級,木霉菌絲占平皿面積的1/3以下;Ⅴ級,病原菌絲占平皿面積的100%。
1.7數(shù)據(jù)處理
應(yīng)用DPS v 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,采用鄧肯氏法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。
2結(jié)果與分析
2.1棉花黑斑病病原菌致病力比較
從采集到的標(biāo)本中共分離到5株病原菌,分別編號為:CHB-1、CHB-2、CHB-3、CHB-4、CHB-5。將病菌孢子懸浮液噴灑于健康葉片,接種48h后部分植株葉面出現(xiàn)紅褐色小圓斑,以幼嫩葉片為主。此后病斑逐漸明顯,擴(kuò)展成不規(guī)則形至近圓形褐色斑,清水對照未發(fā)病。接種后第六天計(jì)算不同菌株的病情指數(shù),結(jié)果表明不同菌系之間的致病力存在極顯著差異,CHB-3的致病力比較強(qiáng),病情指數(shù)達(dá)到89.3(表1)。
2.2病原菌的形態(tài)學(xué)鑒定
在PDA培養(yǎng)基上接種病原菌后,菌絲呈放射狀向外生長,后呈圓形,邊緣整齊。菌落淡褐色,生長茂密,沒有氣味。菌落生長后期,有明顯環(huán)狀輪紋,背面中心有褐色代謝產(chǎn)物產(chǎn)生(圖1)。分生孢子倒棍棒形,部分孢子卵圓形或倒梨形,基部圓,暗褐色,嘴孢短,成串著生,有橫隔1~9個,縱隔0~6個,隔膜處縊縮,大小12.5~42.5 μm×6.0~12.5 μm。根據(jù)形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)將CHB-3初步鑒定為半知菌亞門,叢梗孢目,暗色孢科,鏈格孢屬真菌[5,6]。
2.3棉花黑斑病菌rDNA-ITS的擴(kuò)增及序列比較
以病菌總DNA為模板,用通用引物ITS4和ITS5分別對致病力較強(qiáng)的CHB-2、CHB-3、CHB-5菌株的ITS區(qū)段進(jìn)行擴(kuò)增和序列測定,拼接后分別得到長度為596、585、574 bp的序列。采用DNAMAN5.2.2軟件對測得的rDNA-ITS序列進(jìn)行比對,發(fā)現(xiàn)這3株真菌的ITS序列完全相同。通過Blast搜索,發(fā)現(xiàn)與所測菌株的rDNA-ITS序列相似率為100%的序列(表2)中,有4個來自細(xì)極鏈格孢(A. tenuissima),5個來自煙草赤星病菌(A. alternata),5個來自鏈格孢屬真菌(A. sp.),4個來自未鑒定的子囊菌,1個長柄鏈格孢(A. longipes)和1個蘋果輪斑病菌(A. mali)。根據(jù)棉花病株癥狀及病菌的形態(tài)特征,結(jié)合rDNA-ITS序列分析,所分離的棉花黑斑病病原菌鑒定為細(xì)極鏈格孢(A. tenuissima)。
2.4木霉菌對黑斑病原菌的抑制作用
對峙培養(yǎng)2~3 d木霉菌即表現(xiàn)出對病原菌CHB-3的抑制作用。培養(yǎng)4 d后木霉菌與病原菌接觸,木霉菌和病原菌之間形成了較明顯的抑制圈,大部分木霉菌在與病原菌的對峙中形成了對抗生長局面。隨著時間的推移,被包圍的病原菌有些邊緣塌陷,菌落背面褐色加深,生長受到抑制。培養(yǎng)到第六天時與枯萎病菌形成了明顯的抑菌圈。其中TA和TH菌株覆蓋或侵入了黑斑病菌CHB-3菌落,拮抗作用較強(qiáng)(圖2)。
各菌株對棉花黑斑病菌CHB-3的抑制作用存在差異,當(dāng)木霉菌接種6 d時,對病原菌的抑菌率在56.7%~88.6%之間。其中木霉菌TH對黑斑病菌CHB-3具有較強(qiáng)的抑制作用,抑菌率為88.6%,拮抗系數(shù)為Ⅰ~Ⅱ級;TA菌株的抑菌效果次之(表3)。
3討論
黑斑病是棉花苗期葉片病害中分布最廣,危害最大,流行頻率最高的一種毀滅性病害,在我國主要產(chǎn)棉區(qū)都有發(fā)生,尤其是北方棉區(qū),在陰濕多雨年份極易發(fā)生流行。對棉花黑斑病的研究主要是利用化學(xué)殺菌劑和預(yù)處理非致病性生防制劑。Shtienberg 等[7]的研究表明,系統(tǒng)性殺菌劑(戊唑醇)和保護(hù)性殺菌劑(代森錳)對棉花黑斑病均具有較好的防治效果,不同殺菌劑對碧瑪棉產(chǎn)量和生長沒有顯著影響,但系統(tǒng)性殺菌劑在抑制已感染病害上具有更好效果。Jabaji-Hare等[8]研究了非致病性的雙核絲核菌和苯并噻二唑(BTH)對棉花黑斑病的防治效果,結(jié)果表明非致病性的雙核絲核菌防病效果要優(yōu)于BTH,且兩者在抗病中具有協(xié)同作用。本研究進(jìn)行了棉花黑斑病病原菌的分離、形態(tài)鑒定,并基于rDNA-ITS序列進(jìn)行了分子鑒定,并首次利用哈茨木霉對其進(jìn)行了室內(nèi)抑菌研究。
木霉菌是重要的植物病害防治菌,它可通過重寄生、抗生溶菌作用、競爭作用、誘導(dǎo)抗性及促進(jìn)植物生長等機(jī)制抑制真菌病害[9]。本試驗(yàn)研究了7個哈茨木霉菌株對棉花黑斑病病原菌的拮抗作用,并篩選得到較理想的拮抗木霉菌株TH和TA。目前木霉菌在實(shí)驗(yàn)室、溫室控制條件下或田間小型試驗(yàn)中已獲得較好的防治效果,但與在大田應(yīng)用還有較大的差距。主要是田間環(huán)境條件復(fù)雜,如土壤物理化學(xué)因素、土壤微生物、植物根系和氣象因素等[10]。本試驗(yàn)結(jié)果為將哈茨木霉菌株TH和TA等開發(fā)成生防制劑提供了依據(jù),但關(guān)于TH和TA等菌株防治田間棉花黑斑病的施用方法、次數(shù)和劑量等尚待進(jìn)一步探討。
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