山東泰安春秋季節大棚番茄根內根結線蟲的發育及動態

何　瓊,　吳海燕*,　王振華

(1. 廣西大學農學院, 南寧　530004; 2. 山東農業大學植物保護學院, 泰安　271018)

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山東泰安春秋季節大棚番茄根內根結線蟲的發育及動態

何瓊1,吳海燕1*,王振華2

(1. 廣西大學農學院, 南寧530004; 2. 山東農業大學植物保護學院, 泰安271018)

于2008年秋季和2009年春季對‘毛粉’和‘金豐盛世’2個番茄品種采用網袋法收集根系,酸性品紅-次氯酸鈉法染色,體視顯微鏡下檢測,記錄根內各齡期根結線蟲數量和形成的根結數。結果表明,單位鮮根重線蟲數量在2008年溫度低時,隨番茄生長有下降趨勢,2009年春季溫度升高時則上升,2個供試品種單位鮮根重線蟲數無顯著差異(P>0.05);2008年秋季J2到J3,J3到J4的發育時間均長于2009年,根部形成根結的數量變化趨勢相同;當土壤平均溫度為15℃時,根結線蟲在番茄根內完成第1個世代需32 d,25℃時為24 d。

根結線蟲;溫度;發育;動態;番茄

根結線蟲(Meloidogynespp.)是一類重要的植物寄生線蟲,常造成嚴重的經濟損失。近年來隨著番茄保護地面積的擴大,根結線蟲病成為番茄的主要病害,呈逐年上升趨勢。據調查,山東壽光市80%的蔬菜大棚內有根結線蟲發生,瓜類、茄果類蔬菜受害嚴重,產量損失可達30%～50%,已成為當前設施蔬菜生產的一大障礙[1]。根結線蟲可引起真菌和細菌的復合侵染,誘發植物病害。國內外在根結線蟲病的防治方面有較多的研究報道[2-5]。根結線蟲在陜西一年發生4～5代[6],湖北一年5代[7],河南一年4代[8]。孔凡玉等[9]的研究表明,根結線蟲在山東煙草種植區一年有2次侵染高峰,南方根結線蟲在紅麻根內一年完成4代[10]。已有研究表明,掌握土壤中根結線蟲數量動態變化是了解根結線蟲病及評價防治效果的基礎[11],但未見有關根結線蟲在番茄根部的發育及動態研究的報道。本研究選擇兩個不同時期,以番茄內根結線蟲為研究對象,利用網袋法收集根系,酸性品紅-次氯酸鈉法染色,體視顯微鏡檢測并記錄根內各齡期線蟲數量以及根部形成的根結數量,明確根結線蟲的發育特點和規律,進而明確用藥時間,減少藥劑使用量,增加防治效果。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在山東省泰安市山東農業大學溫室大棚內進行。分別于2008年秋季(10月)和2009年春季(5月)對‘毛粉’(MF)和‘金豐盛世’(JFSS)2個供試品種根內根結線蟲的發育進程及動態進行監測。2008年土壤中線蟲2齡幼蟲和卵的群體密度分別為1 189.0條/100 mL和238.2個/100 mL;2009年分別為102.4條/100 mL和28個/100 mL。

1.2試驗設計與取樣方法

根據蘇崇森[12]的研究結果設計尼龍網袋,網孔直徑0.18 mm,網袋直徑15 cm,網袋高30 cm。為確保根系采集的完整性,將病土混合均勻裝入網袋,大棚地面開30 cm溝,將裝有病土的網袋嵌入溝內，周圍覆蓋土壤。育秧缽內育苗,出苗后1個月移栽到網袋中,待番茄苗長勢穩定后取樣。2008年于10月19日移栽，10月24日第1次取樣,此后每隔4 d取樣1次,12月8日最后1次取樣,共取樣12次。2009年于5月13日移栽,5月18日第1次取樣,此后每隔4 d取樣1次,7月1日最后1次取樣,共取樣12次。試驗地正常除草管理,不施肥打藥。取樣時隨機選3株長勢相似的番茄植株,完整取出尼龍網袋,帶回實驗室備用。

1.3土壤溫度和含水量測定

用曲管式地溫計測定5 cm和10 cm土層的溫度,分別于8:00、14:00和18:00讀取,每4 d測定1次,每次選取5～8個點進行測定,取平均值作為各時間點的溫度值,然后取3個時間點溫度值的平均值作為各土層的溫度。利用便攜式TDR (Campbell Scientific Australia Pty. Ltd.)于每次取樣時分別測定3個取樣點的12 cm和20 cm土層的含水量,然后取平均值。

1.4番茄根內根結線蟲及根結數的統計

將完整的番茄根系沖洗干凈,統計根結的數量,稱量番茄的鮮根重,參照劉維志[13]的方法進行根部線蟲染色。在體視顯微鏡(Motic SMZ-168)下檢查根內2齡幼蟲(J2)、3齡幼蟲(J3)、4齡幼蟲(J4)和成熟雌蟲的數量,再折算成單位鮮根重線蟲數(number of nematodes per gram fresh root,Np),單位為條/g鮮根。采用DPS 3.01軟件對數據進行統計分析。

2　結果與分析

2.1試驗期間土壤溫濕度變化

2008年試驗期間5、10 cm 土層土壤平均溫度分別為15.7和15.3℃,受氣溫影響,變化幅度分別為11.8～19.3℃ (5 cm)、12.5～17.4℃ (10 cm)。溫室從11月15日開始供暖,移栽后24 d土壤溫度逐漸上升。2009年土壤溫度較2008年高,試驗期間5 cm和10 cm土層平均溫度分別為25.9和25.2℃,土層溫度相對穩定,變幅分別為22.7～28.2℃ (5 cm)和22.7～27℃(10 cm)(圖1)。

試驗期間,12 cm的土壤濕度為17.33%～23.67%(2008年)和14.67%～24.67%(2009年);20 cm的濕度分別為20.67%～35%(2008年)和19.67%～30.33%(2009年)(圖2),由于人為定期澆灌,兩年試驗期間土壤濕度無明顯變化。

圖1　2008年和2009年試驗期間土壤5 cm和10 cm的平均溫度Fig.1　Mean temperature at 5 and 10 cm soil layer after transplanting in 2008 and 2009

圖2　2008年和2009年試驗期間土壤12 cm和20 cm土壤的濕度Fig.2　Soil moisture at 12 and 20 cm soil depth after transplanting in 2008 and 2009

2.2番茄移栽后根內根結線蟲總數的動態變化

兩年試驗表明,番茄移栽后,根結線蟲2齡幼蟲即開始快速侵入根系。2008年,由于土壤溫度較低,隨移栽后天數增加,2個供試番茄品種單位鮮根重線蟲數逐漸減少。根內線蟲數量最多出現在移栽后8 d,‘毛粉’和‘金豐盛世’的線蟲數分別為662.6條/g鮮根和789.9條/g鮮根,隨后逐漸下降。2009年土壤平均溫度較高,侵入根內的線蟲數量平緩上升。番茄移栽后,單位鮮根重線蟲數隨著時間的增加,呈現上升的趨勢，但整個試驗期間侵入線蟲數量較少,明顯小于2008年,其中‘毛粉’根內的線蟲數于移栽后44 d達到最大值,為71.10條/g鮮根,‘金豐盛世’于移栽后36 d達到最大值,為66.97條/g鮮根(圖3)。

圖3　2008年和2009年番茄移栽后根內線蟲數量動態Fig.3　Dynamics of the number of total juveniles of Meloidogyne sp. per gram of fresh root after transplanting in 2008 and 2009

2.3番茄移栽后根內根結線蟲的發育特點和進程

試驗結果顯示,兩年試驗溫度條件下,根結線蟲均能侵入移栽后的2個供試品種根內并順利發育,移栽后4 d均可檢測到J2(表1)。試驗期間,番茄根內的線蟲均以J2為優勢蟲態,2個品種根內不同齡期線蟲動態無明顯差異,且溫度對線蟲發育的影響較大。從各齡期線蟲所占比例可知,初次侵染的線蟲數量較大,線蟲在根內發育的同時,還不斷有J2侵入。2008年試驗表明(圖4a),在移栽后48 d內,2個番茄品種‘毛粉’和‘金豐盛世’根內J2所占比例分別為74.7%～100%和77.3%～100%,而J3和J4比例較小,‘毛粉’和‘金豐盛世’J3所占比例分別為5.6%～21.2%和2.9%～18.7%;J4比例分別為4.0%～8.9%和3.8%～12.1%,J3和J4的高峰分別出現在移栽后28 d和32 d。2009年根內各蟲態百分比的變化趨勢明顯不同于2008年(圖4b),J2的比例有下降的趨勢,J3和J4有上升的趨勢,‘毛粉’和‘金豐盛世’根內J2比例分別為41.8%～100%和45.3%～100%;J3比例分別為9.4%～46.0%和12.5%～40.6%;J4比例分別為4.14%～30.67%和5.32%～29.5%,J3和J4占的比例明顯高于2008年。另外,圖3顯示移栽后48 d內單位鮮重根內的線蟲數量是增加的,說明J3和J4幼蟲的比例增加受溫度的影響較大。

2008年,J3和J4分別在移栽后12 d和28 d被檢測到,J2到J3約需8 d,J3到J4約需16 d。2009年檢測到J3和J4的時間均提前,移栽后20 d可檢測到J4,J2發育到J3,以及J3到J4所需要的時間縮短為4 d和8 d。成熟雌蟲比2008年提前8 d檢測到(2008年在移栽后32 d,2009年在移栽后24 d),2008年平均土溫為15℃,根結線蟲在番茄根內完成第一個世代約32 d,2009年平均土溫為25℃,根結線蟲完成第一個世代約24 d(表1)。

表1　番茄移栽后最早檢測到各齡期根結線蟲的時間

圖4　2008年和2009年番茄移苗后根結線蟲J2、J3和J4在根內的分布動態Fig.4　Distribution dynamics of root-knot nematode J2, J3 and J4 in the root after tomato transplanting in 2008 and 2009

2.4番茄根部根結數量的動態變化

2個品種移栽后48 d內根部形成根結數的變化趨勢如圖5所示。2008年根結數量顯著高于2009年(P<0.05),但根結數量的變化趨勢一致。可以看出,兩年試驗分別在移栽后20～28 d之間(2008年)和24～28 d之間(2009年)有一個根結增加的停滯期,在此前期和后期根結數量均增加較快。最后1次檢測結果表明,2008年‘毛粉’和‘金豐盛世’的根結數量分別為366.0個和410.7個;2009年兩者分別為238.7個和219.0個。根結數量(y)與移栽后天數(x)之間的關系可用多項式y=ax3+bx2+cx+d擬合。2008年‘毛粉’和‘金豐盛世’的多項式分別為y=0.718 3x3-13.299x2+95.688x-76.38(R2=0.941 4)和y=-0.413 5x3+9.073 8x2-32.078x+28.633(R2=0.974 3);2009年‘毛粉’和‘金豐盛世’的擬合式分別為y=-0.413 5x3+9.073 8x2-32.078x+28.633(R2=0.974 3)和y=-0.431 2x3+9.809 3x2-40.687x+40.714 (R2=0.974 3)。

圖5　2008年和2009年番茄根部根結數量的動態變化Fig.5　Dynamics of the root knot number in tomato roots in 2008 and 2009

3　討論

溫室條件下對根結線蟲在番茄根內的發育及動態進行監測,結果表明,移栽后48 d內番茄根內單位鮮根重線蟲數量因試驗條件不同而表現出差異。2008年在土壤平均溫度15.7℃(5 cm)和15.3℃(10 cm),濕度為17.33%～23.67%(12 cm),20.67%～35%(20 cm)條件下,初始群體密度較大,根內線蟲密度總體呈下降趨勢;2009年在土壤平均溫度25.9℃(5 cm)和25.2℃(10 cm),濕度為14.67%～24.67%(12 cm),19.67%～30.33%(20 cm)條件下,根內線蟲密度有上升趨勢。溫度是影響線蟲生長發育的重要因素,根結線蟲生長溫度范圍8～32℃,最適溫度25～30℃[14-17];其發育的低溫閾值為9℃,高溫閾值為28℃,超出這個溫度閾值,發育明顯遲緩。此外其他因素,如濕度、光照及寄主的狀況(包括年齡和營養)也影響根結線蟲的發育,而且在不同發育階段起著不同的作用[18]。本研究結果說明,在山東省,在溫度較低的條件下，溫室土壤中的根結線蟲可正常侵染,雖然線蟲的發育受阻,但仍會導致番茄根系形成較多的根結,對根系造成傷害。溫度適宜的情況下,土壤中卵的孵化、幼蟲的侵染及在根內的發育均較快。

兩年試驗均在番茄移栽后4 d的根內檢測到線蟲,2008年單位重量鮮根內線蟲數明顯大于2009年,但2個品種之間單位鮮根重線蟲數沒有顯著差異(P>0.05)。對本研究中2009年番茄根內單位鮮根重線蟲數量較2008年少的原因分析如下:①移栽前土壤中根結線蟲密度不同,2008年試驗時土壤中大量的根結線蟲已經侵入番茄根部,造成土壤里線蟲量降低,2009年未重新接種,土壤中線蟲的群體密度顯著低于2008年。因此,2009年番茄根內單位鮮根重線蟲數量比2008年番茄根內線蟲數量少,說明在適宜的范圍內,接種量越大線蟲侵染量也越大[19]。同時研究結果表明,在實際生產中可以利用休棚期間種植感病番茄,并于移栽后40～50 d拔除,能顯著降低土壤中根結線蟲的群體密度。②根據前人的研究結果,孵化后21 d的幼蟲,只有19%侵入寄主植物,而剛剛孵化的幼蟲有71%侵入寄主植物[8]。2009年移栽前的土壤溫度適合根結線蟲卵的孵化,當移栽時這部分孵出的2齡幼蟲侵染能力已下降。③2009年的溫度(22～24℃)適宜番茄生長,移栽后4 d時‘毛粉’和‘金豐盛世’根系的單株鮮根重分別為0.67 g和0.65 g,而2008年番茄長勢較弱,分別為0.34 g和0.24 g,利于線蟲的侵染。

線蟲能在一個較寬的溫度范圍內繁殖,但溫度對于根結線蟲的發育影響較大[20-22],在低溫條件下根結線蟲J3和J4發育緩慢[23]。本研究中2008年J2發育成J3,以及J3發育成J4的時間均比2009年長,且2008年移栽后32 d檢測到成熟雌蟲,2009年則提前8 d,在移栽后24 d檢測到。兩年試驗表明,從線蟲的侵染、發育上看,普通品種‘毛粉’和耐病品種‘金豐盛世’有相似的動態變化,兩者之間沒有顯著差異,但 ‘金豐盛世’根內線蟲的總數及根結數量均小于‘毛粉’。

目前有關根結線蟲發生規律的報道,多從環境條件[24-25]或植物抗性[26-28]等方面加以描述。而關于根內根結線蟲發育進程及動態的系統研究未見報道。一方面線蟲能否成功發育及發育速度可用于評價作物品種對線蟲的抗性；另一方面研究線蟲在根內的發育動態,明確線蟲的發育進程及生活史可為生產上防控該病提供重要的生物學信息。根據線蟲生活史中敏感蟲態發生時間確定用藥時期,避免不必要的多次施藥,提高農藥的使用效率,達到減藥增效的目的,減少農藥污染,節約成本。

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(責任編輯：楊明麗)

Development and dynamics of root-knot nematode in tomato root under greenhouse in spring and autumn season

He Qiong1,Wu Haiyan1,Wang Zhenhua2

(1. Agricultural College of Guangxi University, Nanning530004, China;2. College of Plant Protection, Shandong Agricultural University, Tai’an271018, China)

The tomato roots of cultivar ‘Maofen’ and ‘Jinfengshengshi’ were collected with mesh bag method in 2008 autumn and 2009 spring, the nematodes in root were stained by the method of acid fuchsin-NaClO, and the number of nematodes (including juveniles at different stage) and root galls were recorded using stereomicroscope. The results in two years indicated that the number of nematodes per gram fresh root was decreased with the growth of tomato under lower temperature in 2008 and increased under higher temperature in 2009. There was no significant difference in the number of nematodes per gram fresh root between two tested cultivars (P>0.05). The development time from J2to J3and J3to J4was longer in 2008 than that in 2009. The number of root galls in 2008 and 2009 showed the similar curve within 48 days after transplanting. Under this experimental condition, at the average soil temperature of 15℃, the first generation of root-knot nematode lasted for 32 days after transplanting, and for 24 days at the average soil temperature of 25℃.

root-knot nematode;temperature;development;dynamics;tomato

2015-08-21

2015-10-10

公益性行業(農業)科研專項(201503114)；國家自然科學基金(31460464)；廣西自然科學基金(2014GXNSFAA118123)

E-mail: wuhy@gxu.edu.cn

S 436.412

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.04.031