甘肅省小麥禾谷孢囊線蟲的發生及分布

李惠霞,　劉永剛,　朱銳東,　柳永娥,　彭德良

(1. 甘肅農業大學草業學院,草業生態系統教育部重點實驗室,中美草地畜牧業可持續發展研究中心,蘭州　730070; 2. 甘肅省農業科學院植物保護研究所,蘭州　730070; 3. 中國農業科學院植物保護研究所,北京　100193)

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甘肅省小麥禾谷孢囊線蟲的發生及分布

李惠霞1*,劉永剛2,朱銳東1,柳永娥1,彭德良3

(1. 甘肅農業大學草業學院,草業生態系統教育部重點實驗室,中美草地畜牧業可持續發展研究中心,蘭州730070; 2. 甘肅省農業科學院植物保護研究所,蘭州730070; 3. 中國農業科學院植物保護研究所,北京100193)

為了解甘肅省小麥孢囊線蟲病發生程度和分布情況,2009-2012年于小麥抽穗至灌漿期,采用Z字形取樣法,取根際0～20cm土壤,用漂浮法分離孢囊,統計100g土樣的孢囊數量,用形態學方法鑒定線蟲。從甘肅省12個地區50個縣區,134個鄉鎮共采集到463個小麥田間土樣。結果表明,孢囊平均檢出率為47.9%,其中冬麥區孢囊平均檢出率為61.5%,春麥區平均檢出率為34.2%,冬麥和春麥混播區為52.3%,冬麥、春麥及冬春麥混播區平均孢囊數分別為3.5、6.8和3.9個/100g土樣。其中平涼市靈臺縣和蘭州市永登縣孢囊線蟲發生最為嚴重,個別地塊每100g土樣中孢囊數超過40個。根據孢囊形態學特征的觀察,將甘肅省采集到的孢囊線蟲鑒定為禾谷孢囊線蟲(Heterodera avenae)。研究結果可為有效防治甘肅省麥類孢囊線蟲病提供依據。

小麥孢囊線蟲病;發生;分布

麥類孢囊線蟲病是由禾谷孢囊線蟲(Heteroderaspp.,cerealcystnematode,CCN)引起的重要病害,廣泛分布于世界上溫帶麥類作物產區[12]。該病主要危害小麥、大麥、黑麥、燕麥及多種禾本科牧草[3],對小麥、大麥等糧食作物生產造成嚴重威脅。目前,世界上主要分布在澳大利亞、英國、中國和伊朗等37個小麥生產國。自1989年在我國湖北首次報道以來,目前已證實該線蟲廣泛分布于河南、河北、北京、內蒙古、青海、山東、山西、陜西、寧夏、甘肅、安徽、湖北、江蘇、天津、西藏和新疆等16個省市,發生面積達400萬hm2,約占全國小麥種植面積的10%[413]。一般造成30%以上的減產,冬小麥上尤為嚴重,已成為我國小麥糧食生產中的重大病害[14]。

侵染麥類的孢囊線蟲有效種有12個,其中具有經濟重要性的主要為禾谷孢囊線蟲(Heterodera avenaeWollenweber)、菲利普孢囊線蟲(H.filipjeviMadzhidov)和麥類孢囊線蟲(H.latiponsFranklin)等。目前,我國報道的種主要為H.avenae[413]和H.filipjevi[1516]。近年來,隨著孢囊線蟲病在我國傳播和蔓延,江蘇、青海、陜西、寧夏、內蒙古及河北等省份對小麥孢囊線蟲病的發生分布均做過較為系統的調查。甘肅省小麥的種植面積位居全國第七,2010年,葉文興等[5]報道甘肅省發現禾谷孢囊線蟲,并通過形態學和分子特征相結合的方法證實甘肅省部分地區禾谷孢囊線蟲的種是H. avenae,但全省尚無系統調查研究。本研究針對甘肅省麥類孢囊線蟲病的發生與分布區域進行系統調查,以期明確甘肅省麥類孢囊線蟲病的分布狀況和發生程度,為該病害的及時有效治理奠定基礎。

1　材料與方法

1.1甘肅省小麥孢囊線蟲病分布調查

2009-2012年每年5-6月于小麥抽穗揚花和灌漿期,對甘肅省冬麥區的小麥孢囊線蟲病進行調查,2010-2011年每年7-8月對甘肅北部春麥區小麥孢囊線蟲病進行調查。調查區域包括蘭州、天水、白銀、平涼、武威、張掖、金昌、慶陽、酒泉、定西、隴南和臨夏等12個行政區,共計50個縣463個土樣。取樣時采用Z字形取樣法,每塊麥田取15～25個樣點。用取樣器采集麥類作物根系及根際0～20cm土壤,然后將各樣點的土壤混合在一起。每份土樣約500～1 000g,裝入塑料袋,詳細記錄采集地經緯度、海拔、鄉鎮名及前茬作物,然后帶回實驗室進行孢囊的分離。

1.2孢囊分離方法

分離孢囊時將土壤風干并充分混勻,稱取100g,采用簡易漂浮法分離孢囊線蟲。分離時,將混合均勻的樣品放入3L的塑料桶中,加4/5容器體積的水后充分攪拌,靜置2min以上,然后把桶中上層懸浮液依次過20目和60目套篩。重復3次,至桶中無漂浮的殘渣。再用自來水沖洗20目篩,然后取掉20目篩,用自來水沖洗60目篩至流出的水干凈為止。隨后用洗瓶將60目篩上物沖洗至帶濾紙的漏斗上,做好標記。待濾去水分后,在體式顯微鏡下,統計孢囊數量。

1.3形態學鑒定

每樣點隨機挑取2個飽滿的孢囊,水中浸泡24h后,用解剖刀小心切取孢囊陰門錐。參照馮志新的方法[17],將切下的陰門錐制成臨時玻片,在顯微鏡下直接觀察。按照王明祖等[18]的方法對孢囊線蟲種類進行鑒定。

2　結果與分析

2.1小麥孢囊線蟲病在甘肅省不同地區的分布狀況

共采集了甘肅省12個地區50個縣區,134個鄉鎮463個小麥田間土樣,孢囊檢出率為47.9%(表1)。冬麥區孢囊平均檢出率為61.5%,春麥區為34.2%,冬麥和春麥混播區為52.3%。在春麥種植區,以武威和張掖檢出率最高,金昌、酒泉次之,白銀和蘭州孢囊檢出率最低。其中與祁連山接壤的蘭州市永登縣山區春麥上孢囊檢出率較高,達75%以上。冬麥種植地區中,平涼地區孢囊檢出率最高,為74.4%;慶陽次之,為57.7%;天水和隴南檢出率較低,分別為43.3%和36.8%。冬麥區孢囊檢出率最高的是黃土高原溝壑區的平涼市靈臺縣,達80%以上。在抽樣調查的2個冬麥和春麥混播區中,高寒陰濕的臨夏市孢囊檢出率高達77.8%,而屬于半干旱區的定西市孢囊檢出率相對較低,為34.4%。

2.2小麥孢囊線蟲病在甘肅省不同地區的發生程度

取樣調查結果表明,不同地區小麥孢囊線蟲的發生程度不同,同一地區不同地塊的孢囊密度差異也較大(表2)。所采集到的463個土樣中檢出孢囊的樣品222個,每百克土中的平均孢囊數為4.6個。每百克土樣中,武威春麥區的平均孢囊數為6.7個,張掖春麥區為5.9個。金昌和酒泉春麥區雖然種植面積較小,但每百克土壤的孢囊線蟲數不低,分別為7.3個和6.1個。蘭州地區田間孢囊數的分布很不均勻,每百克土壤的孢囊線蟲數為6.1個,且孢囊線蟲主要分布在北部的永登縣。白銀地區發生程度較輕,百克土中平均孢囊數為2.7個。

冬麥區,平涼地區百克土中平均孢囊數為4.8個,該地區靈臺縣個別地塊孢囊數超過40個。天水地區,百克土中平均孢囊數為5.1個,39.4%的地塊百克土中孢囊數為1～20個,慶陽地區和隴南地區發病田塊平均孢囊數分別為2.6個和1.6個。在甘肅中部冬麥和春麥混播區,臨夏地區百克土中平均孢囊數為5.4個,8.9%的地塊孢囊數為21～30個,個別地塊孢囊數超過40個。而定西地區小麥孢囊線蟲發生極不均勻,百克土中平均孢囊數為1.4個。12個地區中,金昌地區小麥孢囊線蟲密度最高,百克土中孢囊數為7.3個,密度最低的是定西地區,孢囊數為1.4個。

表1　甘肅省小麥孢囊線蟲在不同地區的分布與發生情況

表2　小麥孢囊線蟲病在不同地區的發生程度

2.3甘肅省禾谷孢囊線蟲的形態鑒定結果

經測定, 采集的孢囊線蟲群體的孢囊寬度為307～537μm,平均393μm,長度為488～732μm,平均603μm。陰門錐雙半膜孔,陰門裂長9.7～4.6μm,平均12.5μm。孢囊線蟲群體形態一致,孢囊闊檸檬型,陰門錐較突出,暗褐色至深暗褐色(圖1a)。陰門錐雙半膜孔,陰門裂較短,無下橋,泡狀突明顯(圖1b)。符合Heterodera avenae的形態特征,故鑒定為Heterodera avenae。

圖1　孢囊線蟲的形態特征Fig.1　Morphological characteristics of the cyst nematode

3　討論

孢囊線蟲主要包括孢囊線蟲屬(Heterodera)、球孢囊線蟲屬(Globodera)、仙人掌孢囊線蟲屬(Cactodera)等。小麥孢囊線蟲和大豆孢囊線蟲均屬于孢囊線蟲屬,它們也是大田中最易發生的2種孢囊線蟲,在鏡檢時應根據孢囊的形態來區分。禾谷孢囊線蟲和大豆孢囊線蟲的區別:禾谷孢囊線蟲是闊檸檬形,新鮮時有亞結晶層,陰門錐雙膜孔,無陰門下橋;大豆孢囊線蟲是檸檬形,頸部和尾部明顯突出,陰門錐雙半膜孔,陰門裂較長,陰門下橋明顯[19]。經形態學鑒定,本試驗采集的孢囊線蟲與葉文興等[5]鑒定的甘肅省7個小麥孢囊線蟲群體的鑒定結果一致,均為禾谷孢囊線蟲。

小麥孢囊線蟲病是我國乃至世界上小麥生產中的重要線蟲病害,屬于土傳病害,在田間可通過農機具、農事操作、水流等近距離傳播[21]。調查數據顯示,小麥跨區聯合收割機攜帶土壤可傳帶小麥孢囊線蟲[14]。小麥孢囊線蟲病在我國呈快速蔓延的趨勢,1989年首次在湖北發現,目前湖北、安徽、河北、河南、山東、山西、陜西、甘肅、內蒙古、寧夏、北京、江蘇、青海、天津、新疆和西藏共16 個省(自治區、直轄市)的小麥或大麥上有不同程度發生[1213,20],嚴重威脅我國小麥的安全生產。本研究對甘肅省小麥孢囊線蟲的發生分布進行了調查,確定了該線蟲在甘肅省主要麥區的發生范圍和發生程度,對于甘肅省小麥孢囊線蟲病的防控具有重要的意義。

小麥是甘肅省主要的糧食作物,近年來隨著種植結構調整,種植面積雖有下降,但常年仍維持在92.3萬hm2左右,其中冬小麥61.50 萬hm2,春小麥30.80 萬hm2左右[22]。本研究結果顯示,甘肅省小麥孢囊線蟲的平均檢出率為47.9%,因此可推算出甘肅省小麥孢囊線蟲病的發生面積約為44.2萬hm2。甘肅的小麥生產區域根據種植小麥的冬春性可分為河西走廊春麥區、隴東南冬麥區和中部冬春麥混播區。張掖和武威春麥區為祁連山雪水灌溉區,這些地區土壤肥沃、水肥條件較好,是小麥的高產區,孢囊的檢出率和田間基數較高。河西走廊地勢平坦,農業機械化程度較高,聯合收割機跨區作業非常普遍,容易造成該病害的傳播,應注意防止農機具攜帶土壤傳播。酒泉、白銀和金昌春麥區由于主要為工業區和經濟作物種植區,小麥種植較少,取樣數目較少,孢囊檢出率較低。中部的白銀和蘭州春麥區為沿黃灌區或干旱區,雖然孢囊線蟲檢出率較低,但該地區小麥孢囊線蟲種群密度差異較大,祁連山山區個別地塊孢囊數較高。青海省早在1994年就發現禾谷孢囊線蟲[5],推測與青海相鄰的祁連山山區孢囊密度較高,可能是由于孢囊線蟲傳入較早所致。平涼和慶陽冬麥區地勢平坦、土壤肥沃,該地區近年來已成為甘肅省小麥的主產區,調查中發現孢囊線蟲的田間基數較高的地塊多是由于連作和使用單一的品種造成。天水和隴南冬麥區以丘陵山地為主,多為傳統耕作,較少使用農機作業,小麥常常與馬鈴薯、油菜、大豆等輪作,田間孢囊密度較低。甘肅中部的臨夏冬春麥混播區,屬于高寒陰濕的二陰地區,田間較為濕潤,在所有調查地區中該地區孢囊密度最高。定西冬春麥混播區孢囊檢出率最低,該地區干旱少雨、缺乏灌溉條件,為小麥的低產區,在山區小麥常年與馬鈴薯輪作,因此孢囊線蟲發生率較低。

目前, 防治禾谷孢囊線蟲病的主要措施有輪作、化學防治及種植抗性品種等[21,23]。但由于化學防治成本高和高效低毒殺線劑的缺乏,使得化學防治難以推廣應用。我國種植的大部分品種為感病品種, 缺少高產抗病的優良品種。即使與非寄主作物輪作后, 一旦種植寄主植物, 禾谷孢囊線蟲仍能迅速大量繁殖[24]。此外, 禾谷孢囊線蟲寄主范圍廣,且存在致病性分化[25],從而增加了防治的難度。禾谷孢囊線蟲發生后, 生產上缺乏快速有效的防治措施, 短期內難以徹底控制其危害。因此, 系統研究禾谷孢囊線蟲病的發生規律和調查不同地區的致病型,明確侵染主要時期和防治的關鍵時期,同時有針對性地篩選高產抗病品種和研制高效低毒防治藥劑, 才能安全高效地防治禾谷孢囊線蟲病,保障我國小麥安全生產。

4　結論

甘肅省小麥主要種植區孢囊線蟲所有群體均為Heterodera avenae。冬春麥混播區的臨夏地區、冬麥區的平涼和慶陽地區及春麥區的張掖和武威地區,小麥孢囊線蟲發生率高、分布廣,應采取措施積極防治。位于甘肅東南部的冬麥種植區和中部的半干旱春麥種植區,包括白銀地區、蘭州地區和定西地區,目前小麥孢囊線蟲發生率和孢囊基數較低,但仍應注意監測。

[1]NicolJ,RivoalR,BolatN,etal.ThefrequencyanddiversityofthecystandlesionnematodeonwheatintheTurkishCentralAnatolianPlateau[J].Nematology, 2002,4(2):272.

[2]NicolJ,RivoalR,TaylorS,etal.Globalimportanceofcyst(Heteroderaspp.)andlesionnematodes(Pratylenchusspp.)oncereals:distribution,yieldloss,useofhostresistanceandintegrationofmoleculartools[J].NematologyMonographs&Perspectives, 2004, 2:233251.

[3]王明祖, 雷智峰, 肖炎農. 小麥禾谷孢囊線蟲寄生范圍的研究[J]. 植物保護, 1996, 22(1):35.

[4]鄭經武, 林茂松, 程瑚瑞, 等. 安徽省小麥上兩個孢囊線蟲群體的鑒定[J]. 江蘇農業學報, 1996, 12(1):3135.

[5]葉文興, 徐秉良, 彭德良, 等. 甘肅小麥禾谷孢囊線蟲rDNA-ITS和28SrDNA-D2/D3區序列特征及ITS-RFLP分析[J]. 植物保護, 2010, 36(3):5865.

[6]歐師琪, 彭德良, 李玉, 等. 河南鄭州小麥禾谷孢囊線蟲(Heterodera avenae)的核糖體基因ITS序列和RFLP分析[J]. 植物病理學報, 2008, 38(4):407413.

[7]王暄, 梁中偉, 裴世安, 等. 江蘇省小麥禾谷孢囊線蟲群體核糖體DNA-ITS區序列分析[J]. 南京農業大學學報, 2010, 33(6):5562.

[8]歐師琪, 彭德良, 李玉. 青海、陜西部分地區禾谷孢囊線蟲rDNA-ITS-RFLP的特征分析[J]. 植物病理學報, 2011, 41(4):411420.

[9]趙杰,張管曲,鈕緒燕,等.陜西省小麥禾谷孢囊線蟲rDNA-ITS區序列與RFLP分析[J].植物病理學報,2011,41(6):561569.

[10]魏利輝, 趙雷, 張紅艷, 等. 蘇皖魯豫麥田小麥孢囊線蟲調查以及rDNA-ITS序列特征分析[J]. 麥類作物學報, 2011, 31(6):11581163.

[11]楊遠永, 趙洪海, 彭德良. 小麥禾谷孢囊線蟲在山東省的分布新報道[J]. 青島農業大學學報(自然科學版), 2010, 27(1):1720.

[12]彭德良, 黃文坤, 孫建華, 等. 我國天津發現小麥禾谷孢囊線蟲[M]∥廖金鈴, 彭德良, 段玉璽, 等. 中國線蟲學研究(第四卷), 北京:中國農業科學技術出版社,2012:162163.

[13]李惠霞, 柳永娥, 魏莊, 等. 新疆和西藏發現禾谷孢囊線蟲[M]∥廖金鈴, 彭德良, 段玉璽, 等. 中國線蟲學研究(第四卷),北京:中國農業科學技術出版社, 2012:164165.

[14]劉剛. 農業部種植業管理司提醒:跨區收割可傳帶小麥孢囊線蟲[J]. 農業市場信息, 2009(16):42.

[15]LiHL,YuanHX,SunJW.FirstrecordofthecerealcystnematodeHeterodera filipjeviinChina[J].PlantDisease, 2010, 94(12):1505.

[16]FuBo,YuanHongxia,ZhangYu.MolecularcharacterisationofcerealcystnematodesinwinterwheatontheHuang-HuaifloodplainofChinausingRFLPandrDNA-ITSsequenceanalyses[J].AustralasianPlantPathology, 2011, 40(3): 277285.

[17]馮志新. 植物線蟲學[M]. 北京:中國農業出版社, 2001:132135, 176.

[18]王明祖, 彭德良, 武學勤. 小麥孢囊線蟲病的研究Ⅰ:病原鑒定[J]. 華中農業大學學報, 1991, 10(4):352356.

[19]PerryRN,MoensM.PlantNematology[M].簡恒,譯.北京:中國農業大學出版社,2011:9798.

[20]彭德良, 李惠霞, 王錫鋒, 等. 我國小麥禾谷孢囊線蟲的新發生分布地區[M]∥ 廖金鈴, 彭德良, 段玉璽. 中國線蟲學研究(第二卷), 北京:中國農業科學技術出版社,2008:344345.

[21]劉靜, 吳海燕, 彭德良. 小麥孢囊線蟲的發生、防治及控制策略的思考[J]. 安徽農業科學, 2010,38(3):16291632.

[22]劉效華,虎夢霞,王世紅. 甘肅小麥生產中存在的問題及解決途徑[J]. 甘肅農業科技,2010(7):4849.

[23]鄭經武,林茂松,程瑚瑞,等. 麥類作物對禾谷胞囊線蟲的抗病性[J].植物保護學報,1999,26(3):250254.

[24]王振躍, 高書峰, 李洪連, 等. 不同小麥品種(系)對禾谷孢囊線蟲病的抗性鑒定[J]. 河南農業科學, 2006(5):5052.

[25]鄭經武,程瑚瑞,方中達. 小麥禾谷胞囊線蟲致病型研究[J]. 植物病理學報,1997,27(3):309314.

(責任編輯：楊明麗)

OccurrenceanddistributionofHeterodera avenaeinGansuProvince

LiHuixia1,LiuYonggang2,ZhuRuidong1,LiuYong’e1,PengDeliang3

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity,KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation,Sino-U.SCentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China; 2.InstituteofPlantProtection,GansuAcademyofAgriculturalSciences,Lanzhou730070,China; 3.InstituteofPlantProtection,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China)

In2009-2012,soilsamplesindepthof020cmwerecollectedbyzigzagsamplingfromheadingtofillingstageofwheat.Cystsofcerealcystnematode(CCN)wereseparatedusingfloatingmethodandcountedper100gsoil,andthenidentifiedbymorphologicalcharacteristics.Fourhundredandsixty-threesoilsamplescovered50countiesin12regionsofGansuProvincewerecollectedinthesystematicinvestigation.Theresultsshowedthatthetotalincidenceofcystnematodesofwheatwas47.9%.Andtheincidenceofcystnematodesinwinterwheat,springwheatandmixedwinterwheatandspringwheatregionwere61.5%, 34.2%and52.3%,respectively.Theaveragedensityofcystsinwinterwheat,springwheatandfrommixedwinterwheatandspringwheatregionwere3.5cysts/100gsoil, 6.8cysts/100gsoiland3.9cysts/100gsoil,respectively.ThehighestcystdensityoccurredinLingtaiCountyofPingliangCityandYongdengCountyofLanzhouCitywithmorethan40cysts/100gsoil.AllthecystnematodesofwheatinGansuwereidentifiedasHeterodera avenaebasedonthemorphologicalcharacteristics.ThisworkcanprovideabasisforeffectivepreventionofwheatcystnematodeinGansuProvince.

Heterodera avenae;occurrence;distribution

20150302

20150408

公益性行業(農業)科研專項(201503114)；國家自然科學基金(4031460463)

E-mail:lihx@gsau.edu.cn

S432.45

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.030