馬鈴薯晚疫病病菌在貴州和云南的交配型分布與卵孢子生物學特性分析

摘要：貴州省與云南省是我國重要的馬鈴薯種植區，為了明確馬鈴薯晚疫病病菌在這2個省份的交配型分布情況和致病疫霉菌卵孢子的生物學特性，采用對峙培養的方法對2010—2012年采集自貴州省和云南省的馬鈴薯晚疫病病菌菌株進行了交配型測定，并采用MTT染色法和隔膜培養法研究馬鈴薯晚疫病病菌自育型菌株的卵孢子生物學特性。結果表明：在被測菌株中，自育型為優勢菌株，比例高達91%，2個省間并沒有顯著性差異；貴州省和云南省2個群體的致病疫霉菌卵孢子平均活性率均隨培養時間的增加而下降；同時自育型菌株更容易誘導A1交配型產生卵孢子。

關鍵詞：馬鈴薯晚疫病菌；交配型；自育型；卵孢子

中圖分類號： S432.1；S435.32 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0122-03

收稿日期：2014-03-18

基金項目：國家現代農業馬鈴薯產業技術體系（編號：CARS-10）；福建省教育廳項目（編號：JA12126）。

作者簡介：楊芮（1988—），女，河南洛陽人，碩士研究生，主要從事植物病理學方向的研究。E-mail：yangrui8891@163.com。

通信作者：潘賢，女，碩士，助理實驗師，主要從事植物病理學方面的研究。E-mail：panxian218@163.com。致病疫霉[Phytophthora infestans （Mont.） de Bary]是馬鈴薯晚疫病的病原菌，由該菌引起的馬鈴薯晚疫病是一種全球普遍發生、造成馬鈴薯嚴重損失的毀滅性病害[1]，曾在19世紀40年代造成過舉世震驚的“愛爾蘭饑饉”。目前我國馬鈴薯種植面積已達世界第一位，馬鈴薯晚疫病的大面積暴發嚴重制約了我國的馬鈴薯產業[2-3]。致病疫霉是一種異宗配合的卵菌，1956年Niederhauser在墨西哥中部首次發現A2交配型以及大量卵孢子[4]。在1984年之前，A2交配型一直被認為僅存在于墨西哥中部，其他地區僅有A1交配型，只通過游動孢子與孢子囊進行無性生殖[5-6]。直到1984年在瑞士首次檢測到A2交配型后[7]，在歐洲、美洲、非洲、亞洲包括中國在內的許多國家先后發現了A2交配型。Fry等指出致病疫霉A2交配型菌株的出現和遷移是近些年全球晚疫病再度大規模暴發的直接原因[8]。當致病疫霉群體在同一個地方同時出現A1交配型與A2交配型或者存在自育型時，有性生殖就有可能發生，有性生殖不僅會產生具厚壁抗逆性強的卵孢子作為初侵染源，還提供了遺傳重組的機會，導致出現致病力更強的生理小種[9]，從而增加了病害防治的難度。

馬鈴薯晚疫病病菌交配型的研究一直以來都是研究其群體遺傳的主要內容之一，尤其是自育型菌株的發現預示著馬鈴薯晚疫病病菌的生殖過程出現了新規律，因此卵孢子在晚疫病流行學中的存在機理和作用機制成為目前植物病理學家關注的焦點[10]。本研究旨在明確我國貴州省與云南省馬鈴薯主產區的交配型分布和自育型菌株卵孢子的生物學特性，推測馬鈴薯晚疫病病菌的主要生殖方式和有性生殖可能發生的概率，為進行科學規范施藥與合理選用抗性品種相結合的防治方針提供理論依據。

1材料與方法

1.1供試菌株

用來進行交配型鑒定的供試菌株采自2010—2012年貴州省和云南省的4個群體共398株，采集地點與時間見表1。

3結論與討論

本研究對2010—2012年貴州與云南2省馬鈴薯主產區的馬鈴薯晚疫病病菌進行交配型測定，結果表明自育型菌株為優勢菌株（共431個菌株，自育型比例為91%），近年來也有許多同類研究結果表明自育型菌株在中國馬鈴薯種植區出現：黃河早在1964年就曾發現過同宗配合菌株[12]；2001年和2007年，趙志堅等在云南分離到自育型菌株[13]；Han等[14]與王英華等[15]分別在2007年與2003年在甘肅省發現自育型菌株；2008年，李本金等在福建連城發現自育型菌株[16]；2008年，楊繼峰等在內蒙古發現13株馬鈴薯晚疫病自育型病菌，占被測菌株的13.8%[17]；2009年，馬云芳等在寧夏1個馬鈴薯種質資源圃中發現了發生頻率為18.1%的馬鈴薯晚疫病自育型菌株[18]；2011年李洪浩等在檢測四川省馬鈴薯晚疫病病菌的交配型時發現自育型的發生頻率為18.4%[19]。自育型的出現有可能會影響現有的馬鈴薯晚疫病防治措施。本試驗對馬鈴薯晚疫病自育型病菌卵孢子的研究主要從自育型產生的卵孢子活性和自育型是否能誘導A1、A2型產生卵孢子2個方面進行。值得一提的是在本次研究中沒有觀察到染色為藍色的卵孢子，卵孢子被染為藍色說明卵孢子已經度過休眠期，正處于萌發狀態。這種現象可能的原因為培養時間相對較短，或者是培養時間過長導致卵孢子完全失去活力。2010年Widmer對櫟樹脂潰瘍病疫霉菌卵孢子的活性研究結果表明，卵孢子活性率在培養4～6周時最高，培養時間延長至14周時，菌株的卵孢子活性率降到最低，一般在10%以下[20]，這與本研究中卵孢子活性率隨著培養時間的增加而下降這一趨勢相吻合。

在本研究中檢測到大量自育型馬鈴薯晚疫病菌株，但自育型菌株誘導A1、A2交配型產生卵孢子的數量相對較少，推測田間條件下有性生殖發生的可能性很低。有性生殖產生的卵孢子是否能在田間條件下萌發，萌發后是否具有侵染力等問題也有待解決。綜上所述，應對馬鈴薯晚疫病病菌群體進行更全面的群體遺傳分析來進一步預測疫霉菌有性生殖出現的概率以及對致病疫霉進化機制產生的影響，從而為制定晚疫病防治策略提供科學依據。

參考文獻：

[1]Fry W. Phytophthora infestans：the plant （and R gene） destroyer[J]. Molecular Plant Pathology，2008，9（3）：385-402.

[2]Guo L Y，Zhu X Q，Hu C H，et al. Genetic structure of Phytophthora infestans populations in China indicates multiple migration events[J]. Phytopathology，2010，100（10）：997-1006.

[3]Li Y，de Vries R，Slaghek T，et al. Preparation and characterization of oxidized starch polymer microgels for encapsulation and controlled release of functional ingredients[J]. Biomacromolecules，2009，10（7）：1931-1938.

[4]S N J. The blight，the blighter and the blighted[J]. Transactions of the New York Academy of Science，1956，19（1 Series II）：55-63.

[5]Fry W E，Goodwin S B，Dyer A T，et al.Historical and recent migrations of Phytophthora infestans：chronology，pathways and implications[J]. Plant Disease，1993，77：653-661.

[6]Spielman L J，D. L.C.A second world-wide migration and population displacement of Phytophthora infestans[J]. Plant Pathology，1991，40（3）：422-430.

[7]Cárdenas M，Grajales A，Sierra R，et al. Genetic diversity of Phytophthora infestans in the Northern Andean region[J]. BMC Genetics，2011，（12）：23.

[8]Fry W E，Goodwin S B.Re-emergence of potato and tomato late blight in the United States[J]. Plant Disease，1997，81（12）：1349-1356.

[9]Scofield S R，Tobias C M，Rathjen J P，et al. Molecular basis of gene-for-gene specificity in bacterial speck disease of tomato[J]. Science，1996，274（5295）：2063-2065.

[10]楊宇紅，馮蘭香，謝丙炎，等. 致病疫霉有性生殖在晚疫病流行中的意義[J]. 植物保護，2003，29（5）：51-54.

[11]郭明浩，李華. 葡萄霜霉病原卵孢子的越冬存活及其影響因素[J]. 中國農學通報，2005，21（9）：358-361，451.

[12]黃河. 同宗配合的馬鈴薯晚疫病菌曾在中國被發現[J]. 植物病理學報，2002，32（4）：347-350.

[13]趙志堅，曹繼芬，李燦輝，等. 云南致病疫霉交配型、甲霜靈敏感性、mtDNA單倍型及其群體演替研究[J]. 中國農業科學，2007，40（4）：727-734.

[14]Han M，Liu G，Li J P，et al. Phytophthora infestans field isolates from Gansu Province，China are genetically highly diverse and show a high frequency of self fertility[J]. Journal of Eukaryotic Microbiology，2013，60（1）：79-88.

[15]王英華，國立耘，梁德霖，等. 馬鈴薯晚疫病菌在內蒙古和甘肅的交配型分布及對幾種殺菌劑的敏感性[J]. 中國農業大學學報，2003，8（1）：78-82.

[16]李本金，呂新，蘭成忠，等. 福建省致病疫霉交配型、甲霜靈敏感性及生理小種組成分析[J]. 植物保護學報，2008，35（5）：453-457.

[17]楊繼峰，朱小瓊，國立耘，等. 內蒙古西部地區馬鈴薯晚疫病菌的交配型分布及對3種殺菌劑的敏感性[J]. 華北農學報，2011，26（5）：16-20.

[18]馬云芳，孫潔平，馬麗杰，等. 一個馬鈴薯種質資源圃致病疫霉群體的分析[J]. 菌物學報，2013，32（5）：802-811.

[19]李洪浩，彭化賢，席亞東，等. 四川馬鈴薯晚疫病菌交配型、生理小種、甲霜靈敏感性及mtDNA單倍型組成分析[J]. 中國農業科學，2013，46（4）：728-736.

[20]Widmer T L. Phytophthora kernoviae oospore maturity，germination，and infection[J]. Fungal Biology，2010，114（8）：661-668.