主要環(huán)境及營養(yǎng)因素對西瓜枯萎病菌生長的影響

郭曉鈺,　紀(jì)莉景,　王亞嬌,　王翠霞,　孔令曉*

(1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院, 保定　071000; 2. 河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 河北省有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心, 農(nóng)業(yè)部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 保定　071000)

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主要環(huán)境及營養(yǎng)因素對西瓜枯萎病菌生長的影響

郭曉鈺1,2,紀(jì)莉景2,王亞嬌2,王翠霞2,孔令曉2*

(1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)植保學(xué)院, 保定071000; 2. 河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 河北省有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心, 農(nóng)業(yè)部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 保定071000)

采用菌絲生長速率法和產(chǎn)孢量測定研究了不同溫度、光照、pH及碳氮源對來源于海南、河北和上海的3株西瓜枯萎病菌Fo-HN-46、Fo-HB-12和Fo-SH-1生長速率和產(chǎn)孢量的影響。結(jié)果表明:西瓜枯萎病菌菌株的適宜生長溫度為20～30℃,Fo-HN-46最適生長溫度為28℃,Fo-HB-12和Fo-SH-1最適生長溫度為25℃,產(chǎn)孢的最適溫度為28～30℃;光照對西瓜枯萎病菌生長速率無顯著影響,對產(chǎn)孢影響顯著,Fo-HN-46在黑暗條件下單位面積產(chǎn)孢量最高,Fo-HB-12和Fo-SH-1在半光照條件下產(chǎn)孢量最高;pH對西瓜枯萎病菌菌株的生長速率和產(chǎn)孢量有顯著影響,pH7～9時菌絲生長速率快,pH8～11時產(chǎn)孢量高;葡萄糖、淀粉和乳糖作為碳源能夠顯著增加西瓜枯萎病菌的產(chǎn)孢量;蛋白胨作為氮源能顯著促進(jìn)菌絲生長,硝酸鈉、酵母粉和蛋白胨均能顯著增加西瓜枯萎病菌的產(chǎn)孢量。用最適碳源、氮源培養(yǎng),Fo-HN-46生長速率大于Fo-HB-12和Fo-SH-1。Fo-SH-1產(chǎn)孢量高于Fo-HN-46和Fo-HB-12。

西瓜枯萎病菌;菌絲生長速率;產(chǎn)孢量

西瓜枯萎病是由尖孢鐮刀菌西瓜?；?Fusarium oxysporumf.sp. niveum)引起的土傳病害[1],是導(dǎo)致西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)降低的最嚴(yán)重障礙之一[2]。我國每年西瓜枯萎病發(fā)生面積約為25萬hm2,重茬地發(fā)病率一般在30%以上,嚴(yán)重地塊達(dá)80%,甚至絕產(chǎn)[3]。我國西瓜種植區(qū)域的氣候、土壤有很大差異,各個省區(qū)都有各自主栽的西瓜品種[4],因此西瓜枯萎病菌的種群多樣性較為復(fù)雜,致病性存在較大變化。目前各省區(qū)關(guān)于西瓜枯萎病菌的生物學(xué)特性有較多報道,但是地理位置相距較遠(yuǎn)的西瓜枯萎病菌的生物學(xué)特性比較還鮮有報道。本試驗(yàn)對分離自海南、河北、上海三地區(qū)的西瓜枯萎病菌適宜生長和產(chǎn)孢的溫度、光照、pH及碳氮源環(huán)境條件進(jìn)行了研究,探討與西瓜枯萎病的發(fā)生流行有關(guān)的因子,旨在為制定更為有效的西瓜枯萎病防治策略提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1供試菌株

供試菌株來源詳見表1。

表1　供試菌株及來源

1.1.2供試培養(yǎng)基

在溫度、光照、pH對西瓜枯萎病菌生長的影響試驗(yàn)中,菌絲生長速率測定均采用PDA培養(yǎng)基(馬鈴薯200g,葡萄糖20g,瓊脂20g,蒸餾水1 000mL),產(chǎn)孢量測定采用PDB培養(yǎng)基;碳源、氮源對菌絲生長速率的影響試驗(yàn),以Czapek培養(yǎng)基(硝酸鈉3g,磷酸氫二鉀1g,七水硫酸鎂0.5g,氯化鉀0.5g,硫酸亞鐵0.01g,蔗糖30g,20g瓊脂,蒸餾水1 000mL)為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,分別替換不同碳氮源,產(chǎn)孢量測定采用相應(yīng)的液體培養(yǎng)基。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1菌種準(zhǔn)備

提前在PDA平板上活化西瓜枯萎病菌菌株,在生長5d的菌落邊緣,用直徑為6mm的滅菌打孔器打出菌盤備用。將菌盤接種于PDB培養(yǎng)基,于搖床170r/min培養(yǎng)3d,制備種子液待用。

1.2.2溫度對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

制備厚度一致、pH為7的PDA平板,菌絲面向下接種菌盤。設(shè)置5、10、15、20、23、25、28、30℃共8個溫度處理,4次重復(fù),半光照(光照強(qiáng)度2 000lx,L∥D=12h∥12h)條件下培養(yǎng)4d,十字交叉法測量菌落直徑,計(jì)算生長速率;制備pH為7的PDB培養(yǎng)基,溫度處理設(shè)置同上,每處理接種終濃度為2%的種子液,4次重復(fù),在光照強(qiáng)度2 000lx,L∥D=12h∥12h條件下,170r/min搖床培養(yǎng)4d,血球計(jì)數(shù)板測定孢子數(shù),計(jì)算產(chǎn)孢量。

1.2.3光照對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

將菌盤接種于厚度一致、pH為7的PDA平板上,設(shè)置全光照(2 000lx)、半光照、黑暗3種處理,4次重復(fù),25℃培養(yǎng)4d,測定菌落生長速率;每皿中加入適量蒸餾水,刮取分生孢子并充分混勻,血球計(jì)數(shù)板法測定孢子數(shù),計(jì)算單位面積產(chǎn)孢量。

1.2.4pH對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

配制pH為3、4、5、6、7、8、9、10、11、12共計(jì)10個處理的PDA培養(yǎng)基,接種菌盤,4次重復(fù),在25℃、半光照條件下培養(yǎng)4d,測定生長速率;配制相應(yīng)pH的PDB培養(yǎng)基測定產(chǎn)孢量,方法同1.2.2。

1.2.5碳源、氮源對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

采用Czapek培養(yǎng)基,以缺少碳源或氮源的Czapek培養(yǎng)基為對照,用等量的葡萄糖、可溶性淀粉、麥芽糖、乳糖分別置換其中的蔗糖,用硫酸銨、尿素、酵母粉、蛋白胨分別置換其中的硝酸鈉,調(diào)節(jié)pH為 7,接種菌盤,4次重復(fù),在25℃、光照強(qiáng)度2 000lx,L∥D=12h∥12h條件下培養(yǎng)4d,測定菌落生長速率;產(chǎn)孢量測定方法同1.2.2。

1.3計(jì)算公式及數(shù)據(jù)處理

生長速率(mm/d)=(菌落半徑-3)/培養(yǎng)天數(shù);

數(shù)據(jù)采用SPSS軟件處理,Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行單因素方差分析。

2　結(jié)果與分析

2.1溫度對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

溫度對3個枯萎病菌菌株的生長速率均有顯著影響(圖1),各菌株在10℃以下均不生長,15℃時生長速率顯著升高,在20～30℃時適宜生長,生長速率趨于平穩(wěn),為7.33～10.73mm/d。3個枯萎病菌菌株的最適生長溫度不同,Fo-HN-46最適生長溫度為28℃,Fo-HB-12和Fo-SH-1最適生長溫度為25℃。比較相同溫度下不同西瓜枯萎病菌菌絲生長速率可知,15℃時Fo-HN-46和Fo-HB-12的生長速率顯著大于Fo-SH-1,其他溫度條件下3菌株的生長速率無顯著差異。

圖1　溫度對西瓜枯萎病菌生長速率的影響Fig.1　Effects of temperature on the mycelium growth rate of Fusarium oxysporum f.sp. niveum

從各菌株的產(chǎn)孢量(圖2)看,溫度對3株枯萎病菌菌株的產(chǎn)孢量均有顯著影響,各菌株在10℃以下均不產(chǎn)孢,15℃時產(chǎn)孢量顯著升高,產(chǎn)孢量均隨溫度升高而增加。3個菌株適宜產(chǎn)孢的溫度范圍不同,Fo-HN-46適宜產(chǎn)孢的溫度范圍為28～30℃,Fo-HB-12適宜產(chǎn)孢范圍為25～30℃,Fo-SH-1適宜產(chǎn)孢范圍為23～30℃。3個菌株均在30℃下產(chǎn)孢量達(dá)到最高,Fo-HB-12和Fo-SH-1在30℃下產(chǎn)孢量均顯著升高,較在28℃的產(chǎn)孢量分別增加了1.9倍和0.97倍,而Fo-HN-46在30℃時產(chǎn)孢量增加不顯著。比較同一溫度下不同西瓜枯萎病菌的產(chǎn)孢量,發(fā)現(xiàn)3個菌株除在5℃、10℃和25℃產(chǎn)孢量無顯著差異,在其他溫度下產(chǎn)孢量均存在顯著差異。溫度為28℃、30℃時Fo-HB-12和Fo-SH-1產(chǎn)孢量均顯著大于Fo-HN-46。

圖2　溫度對西瓜枯萎病菌的產(chǎn)孢量影響Fig.2　Effect of temperature on spore production of Fusarium oxysporum f.sp. niveum

2.2光照對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

在全光照、光照黑暗交替和全黑暗3個不同光照條件下培養(yǎng)上述3株西瓜枯萎病菌,生長速率和單位面積產(chǎn)孢量測定結(jié)果(表2)表明,光照對西瓜枯萎病菌的菌絲生長速率沒有顯著影響,對產(chǎn)孢量影響顯著。Fo-HN-46在黑暗條件下單位面積產(chǎn)孢量最高,Fo-HB-12和Fo-SH-1在半光照的條件下產(chǎn)孢量最高。相同的光照條件下,3個菌株的產(chǎn)孢量有顯著差異,Fo-HN-46的產(chǎn)孢量最大,其次是Fo-HB-12,Fo-SH-1在各光照處理下產(chǎn)孢量均最小。

表2　光照條件對西瓜枯萎病菌生長速率和產(chǎn)孢量的影響1)

1) 小寫字母表示同一菌株在不同光照條件下生長速率或產(chǎn)孢量的差異顯著性，大寫字母表示在相同光照條件下不同菌株間生長速率或產(chǎn)孢量的差異顯著性(P≤0.05)。

Lowercaselettersindicatesignificantdifferenceofthesamestrainunderdifferentlightconditions;thecapitallettersindicatethesignificantdifferenceofdifferentstrainsatthesamelightcondition(P≤0.05).

2.3pH對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

pH對各西瓜枯萎病菌的菌絲生長速率有顯著影響，從圖3可以看出，pH3～6時菌絲生長速率隨pH增加而增加；當(dāng)pH為7～9時，3個菌株的生長速率分別達(dá)到最高，菌株Fo-HN-46、Fo-HB-12、Fo-SH-1分別在pH7～9、pH8～ 9、pH10～13時的菌絲生長速率顯著高于其他pH條件下；pH10～13下3個菌株的生長速率呈現(xiàn)下降趨勢。比較相同pH下菌株之間的菌絲生長速率差異，結(jié)果顯示，在pH3、4、6、8、9時，3個菌株的生長速率差異不顯著，pH5～7時，菌株Fo-HN-46菌絲生長顯著快于Fo-HB-12和Fo-SH-1，而pH10～13時，菌株Fo-HN-46菌絲生長顯著慢于Fo-HB-12和Fo-SH-1。

pH對西瓜枯萎病菌各菌株產(chǎn)孢量有顯著影響，菌株Fo-HN-46在pH10時的產(chǎn)孢量顯著高于其他pH，菌株Fo-HB-12在pH8時的產(chǎn)孢量顯著高于其他pH，菌株Fo-SH-1在pH9～11 的產(chǎn)孢量顯著高于其他pH。在pH7～8時，3個菌株的產(chǎn)孢量無顯著差異，而其他pH條件下，3個菌株產(chǎn)孢量均存在較大差異，堿性條件較適宜產(chǎn)孢(圖4)。

圖3　pH對西瓜枯萎病菌生長速率的影響Fig.3　Effect of pH value on the mycelium growth rate of Fusarium oxysporum f.sp. niveum

2.4碳源、氮源對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢的影響

以Czapek培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基,缺少碳源、氮源為對照,設(shè)置不同碳源、氮源處理培養(yǎng)3株西瓜枯萎病菌。生長速率和產(chǎn)孢量測定結(jié)果表明,碳源對菌絲生長速率的影響較小,對產(chǎn)孢量影響顯著。葡萄糖、淀粉和乳糖作為碳源能夠顯著增加3個菌株的產(chǎn)孢量,以葡萄糖對產(chǎn)孢量影響最為顯著,葡萄糖為碳源時各菌株的產(chǎn)孢量均顯著增加,其中Fo-HN-46較缺碳對照產(chǎn)孢量增加7.9倍,Fo-HB-12增加12.6倍,Fo-SH-1增加7.3倍。

圖4　pH對西瓜枯萎病菌產(chǎn)孢量的影響Fig.4　Effect of pH value on spore production of Fusarium oxysporum f.sp. niveum

氮源對菌絲生長速率和產(chǎn)孢量均有顯著影響,蛋白胨能顯著促進(jìn)菌絲生長,硝酸鈉、酵母粉和蛋白胨均能夠顯著增加各菌株的產(chǎn)孢量。Fo-HN-46以蛋白胨為氮源時產(chǎn)孢量最高,較缺氮對照增加18.9倍;Fo-HB-12和Fo-SH-1以酵母粉為氮源時產(chǎn)孢量最高，較缺氮對照分別增加了26.6倍和13.9倍。而各菌株以硫酸銨為氮源時,產(chǎn)孢量均顯著下降(表4)。

綜合分析,碳源和氮源對西瓜枯萎菌產(chǎn)孢量的影響比對菌絲生長的影響大,氮源對西瓜枯萎菌產(chǎn)孢量的影響比碳源的影響大。Fo-HN-46用最適碳源、氮源培養(yǎng),其菌絲生長速率大于Fo-HB-12和Fo-SH-1。Fo-SH-1用最適碳源、氮源培養(yǎng),其產(chǎn)孢量高于Fo-HN-46和Fo-HB-12。

表3　不同碳源對西瓜枯萎病菌生長速率和產(chǎn)孢量的影響1)

1) 小寫字母表示同一菌株在不同碳源下生長速率或產(chǎn)孢量的差異顯著性,大寫字母表示在相同碳源下不同菌株間生長速率或產(chǎn)孢量的差異顯著性(P≤0.05)。

Lowercaselettersindicatethesignificantdifferenceofthesamestrainunderdifferentcarbonsources;thecapitallettersindicatethesignificantdifferenceofthedifferentstrainsatthesamecarbonsources(P≤0.05).

3　結(jié)論與討論

尖孢鐮刀菌西瓜專化型引起的西瓜枯萎病在我國各西瓜產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生。本試驗(yàn)選用地理位置相距較遠(yuǎn)的海南、河北和上海三個地區(qū)的西瓜枯萎病菌,研究了溫度、光照、pH及碳氮源對菌株生長和產(chǎn)孢的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),菌株Fo-HN-46、Fo-HB-12和Fo-SH-1的最適生長溫度范圍為25～28℃,與范鴻雁等人研究的海南、江蘇和四川各地的菌株適宜生長溫度基本一致[59];本研究發(fā)現(xiàn)菌株Fo-HN-46、Fo-HB-12和Fo-SH-1都是在半光照和黑暗條件適宜產(chǎn)孢,與范鴻雁的研究結(jié)果海南菌株在半光照條件下產(chǎn)孢量高[5]一致;pH對西瓜枯萎病菌生長的影響研究表明,3株菌株均在pH7～9的偏堿性條件最適生長,與范鴻雁、徐瑞福等人的研究結(jié)果基本一致[5,1011]。本研究還發(fā)現(xiàn)3株菌株最適產(chǎn)孢的pH為9～11,較菌絲生長適宜的pH范圍偏堿,與前人研究相一致[1011]。比較3株菌株在相同pH下的產(chǎn)孢量,發(fā)現(xiàn)在pH為5、6時,海南菌株Fo-HN-46的產(chǎn)孢量顯著高于河北菌株Fo-HB-12和上海菌株Fo-SH-1。這可能與海南省農(nóng)田土壤為酸性總體pH水平為5.2,而河北和上海為中性偏堿的土壤,枯萎病菌對當(dāng)?shù)氐耐寥喇a(chǎn)生了一定的適應(yīng)性有關(guān)[1214]。由上述結(jié)果可見,3株菌株最適培養(yǎng)條件均有一定差異,可能與各地區(qū)氣候及土壤條件有關(guān)。

表4　不同氮源對西瓜枯萎病菌生長速率和產(chǎn)孢量的影響1)

1) 小寫字母表示同一菌株在不同氮源下生長速率或產(chǎn)孢量的差異顯著性,大寫字母表示在相同氮源下不同菌株間生長速率或產(chǎn)孢量的差異顯著性(P≤0.05)。

Lowercaselettersindicatethesignificantdifferenceofthesamestrainunderdifferentnitrogensources;thecapitallettersindicatethesignificantdifferenceofthedifferentstrainsatthesamenitrogensources(P≤0.05).

西瓜枯萎病菌在有機(jī)氮源下生長和產(chǎn)孢量要顯著高于無機(jī)氮源,而有研究表明增施有機(jī)肥能夠顯著降低枯萎病的發(fā)生[15],因此說明有機(jī)肥中有其他抑制病原菌生長或侵染的物質(zhì)存在,還需進(jìn)一步研究病原菌產(chǎn)孢和病害發(fā)生的關(guān)系;本研究結(jié)果硫酸銨為氮源培養(yǎng)枯萎病菌時可顯著降低菌株產(chǎn)孢量,與Ioannou等報道的硫酸銨與日光暴曬同時使用對西瓜枯萎病防治更加有效的結(jié)果一致[16]。由此可見,對西瓜枯萎病菌生長及產(chǎn)孢環(huán)境及營養(yǎng)條件的研究,對西瓜枯萎病的防治具有一定的指導(dǎo)作用。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

EffectsofmainenvironmentalandnutrientfactorsonthegrowthofdifferentFusarium oxysporumf.sp. niveumstrainsfromwatermelon

GuoXiaoyu1,2,JiLijing2,WangYajiao2,WangCuixia2,KongLingxiao2

(1.CollegeofPlantProtection,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071000,China; 2.InstituteofPlantProtection,HebeiAcademyofAgriculturalandForestrySciences,IntegratedPestManagementCenterofHebeiProvince,KeyLaboratoryofIntegratedPestManagementonCropsinNorthernRegionofNorthChina,MinistryofAgriculture,Baoding071000,China)

Thisstudyaimstodeterminetheeffectsoftemperature,light,pHvalue,carbonandnitrogensourcesonthemycelialgrowthandsporeproductionofFusarium oxysporumf.sp. niveum (FON)fromwatermelon,whichwerecollectedfromwatermelonproductionareasofHainan,HebeiprovincesandShanghaiCity.Theresultsshowedthatthesuitabletemperatureformycelialgrowthandsporulationwere20-30℃and28-30℃,respectively.TheoptimumgrowthtemperatureforFo-HN-46was28℃.TheoptimumgrowthtemperatureforFo-HB-12andFo-SH-1was25℃.Thelighthadnosignificanteffectonmycelialgrowthofthepathogen,buthadsignificanteffectonsporulation.ThesporeyieldsperunitareaofFo-HN-46werehighestunderalldarknessconditions.ThesporeyieldperunitareaofFo-HB-12andFo-SH-1washighestunderalternationoflightanddarknessconditions.MyceliagrowthandsporeproductionofthedifferentFONstrainsweresignificantlyaffectedbydifferentpHvalues.ThemyceliumgrowthratesofthedifferentstrainsatpH7to9werefasterthanthatatanyotherpHvalues.ThesporeyieldsofthedifferentstrainsatpH8to11werefasterthanthatatanyotherpHvalues.Glucose,starch,andlactoseascarbonsourcecouldsignificantlyincreasethesporeproductionofF. oxysporum.Peptoneasnitrogensourcescouldpromotemycelialgrowth,whilesodiumnitrate,yeastextractandpeptonecouldsignificantlyincreasethesporeyieldofthepathogen.ThereweresignificantdifferencesinthemycelialgrowthandsporeproductionamongthedifferentF.oxysporumstrainswhentheoptimumcarbonsourceornitrogensourcewereused.ThemyceliumgrowthrateofFo-HN-46wasfasterthanthoseofFo-HB-12andFo-SH-1.ThesporeyieldofFo-SH-1washigherthanthoseoftheFo-HN-46andFo-HB-12.

pathogenofwatermelonfusariumwilt;myceliumgrowthrate;sporeyield

20150326

20150416

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903049)

E-mail:konglingxiao@sohu.com

S436.5

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.026