朱蕉葉枯病菌的鑒定及生物學特性

童依婷，晏冬華，彭文煊，黃靜華，黃洪濱，易潤華

（廣東海洋大學農學院，廣東　湛江　524088）

朱蕉葉枯病菌的鑒定及生物學特性

童依婷，晏冬華，彭文煊，黃靜華，黃洪濱，易潤華

（廣東海洋大學農學院，廣東湛江524088）

通過致病性測定、形態學特性和系統發育分析，確定引起朱蕉葉枯病的病原菌為輪狀鐮刀菌 Fusarium verticillioides （Saccardo） Nirenberg。研究表明，在測試的7種培養基中，PDA最有利于病原菌生長，PSCA最有利于產孢。以蜂蜜為碳源的培養基上生長最快，產孢量最大，而以檸檬酸鈉作碳源時生長最慢，產孢量最?。?以蛋白胨為氮源時生長最快，而以酵母膏為氮源時產孢量最大。病原菌的最適生長和產孢的溫度為25℃，在pH值為8時生長速率最快，pH值為7時產孢量最大。光照對病原菌生長影響差異顯著，對產孢量影響差異不顯著。

朱蕉；葉枯??；輪狀鐮刀菌；生物學特性

朱蕉（Cordyline fruticosa Chevalier 1919），別稱鐵樹，為龍舌蘭科（Laxmanniaceae）朱蕉屬（Cordyline）灌木植物，在亞洲、澳大利亞、太平洋島嶼、南美等地區及我國廣東、廣西、海南、臺灣等省種植廣泛。朱蕉莖高約1～3m，不分枝或很少分枝，葉淡紅色至紫色，株形美觀，色彩鮮艷，花色誘人，是一種觀賞價值極高的植物，其葉可用于服飾、庭院裝飾和食品包裝等［1］。朱蕉也是一種藥用植物［2］，可治療腹瀉等疾?。?］，葉片含有甾體皂苷，具有很好的抗菌和抑制腫瘤細胞的作用［4］。在種植中，出現一種葉枯病，導致葉片枯萎，植株中下部的葉片枯萎死亡，嚴重影響觀賞價值。為確定引起朱蕉葉枯病的病原菌，本研究從廣東海洋大學校區發病植株中分離出病原菌，對其進行致病性測定，根據形態學和ITS序列分析確定病原菌的分類地位，并研究病原菌生物學特性，以期為該病害防治提供依據。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1病原菌 從朱蕉病葉上分離得到。

1.1.2培養基（1）馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基（PDA）；（2）察氏培養基（CDM）；（3）燕麥培養基（OMA）；（4）馬鈴薯蔗糖培養基（PSA）；（5）燕麥培養基（OMA）：燕麥片30.0g，瓊脂20.0g，H2O 1000mL；（6）葡萄糖蛋白胨酵母膏培養基（GTYA）：蛋白胨2.0g，酵母菌1.0g，葡萄糖10.0g，瓊脂20.0g，H2O 1000mL；（7）馬鈴薯蔗糖朱蕉葉培養基（PSCA）：馬鈴薯200.0g，蔗糖20.0g，朱蕉葉50.0g，瓊脂20.0g，H2O 1 000 mL。

1.1.3主要儀器OLYMPUS BX5顯微鏡（日本OLYMPUS公司）；Nikon DXM 1200F數碼顯微成像系統（日本Nikon公司）；ABI-9700 PCR儀（美國ABI公司）。

1.2方法

1.2.1病原菌的分離采集朱蕉葉枯病病害標本，清水沖洗干凈，剪取葉片病健交界處5mm × 5mm大小的組織，用無菌水清洗后，經體積分數75%的乙醇洗1min，無菌水沖洗3次，以1g/L的升汞消毒40～50 s，無菌水沖洗3次后，將組織塊接種到PDA平板培養基，置 30℃倒置培養。長出菌絲后挑取菌絲先端接種純化。產孢后，進行單孢分離獲取病原菌的純培養。

1.2.2致病性測定將病原菌接種到 PDA培養基黑暗培養3 d后備用。選取朱蕉健康葉片用體積分數75%乙醇消毒后，用針稍微刺傷葉片，接種孢子濃度為105～106個/mL的孢子懸浮液和5mm的菌餅，用無菌水和瓊脂塊對照。接種后用塑料袋包好保濕。致病性測定在室外和室內進行。

1.2.3病原菌鑒定形態學觀察：參考 Leslie和Summerell方法［5］，觀察病原菌在PDA培養基25℃黑暗培養7天的菌落大小和形態特征。將培養基放入凹玻片中，接種孢子懸浮液后，置于25℃恒溫箱中培養1～3 d，觀察產孢結構和孢子形態，測量孢子大小等。

ITS序列分析：將病原菌接種到PDA培養基，25℃下恒溫黑暗培養3d，用無菌牙簽挑取少許菌絲放入 PCR反應管中，按照 LU等［6］方法進行菌落PCR擴增ITS序列。引物為ITS 4（TCC TCC GC TTA TTG ATA TGC）和ITS 5（GGA AGT AAA AGT CGT AAC AAG G）［8］。用TaKaRa公司的MightyAmp DNA Polymerase Ver.2試劑盒配置PCR反應體系，含1×MightyAmp Buffer，0.2μM上下游引物，1.25U MightyAmp DNA聚合酶體積50μL。PCR擴增程序為98℃預變性，2min；98℃變性10 s；56℃退火15 s；68℃延伸 1min；35個循環。PCR 產物由生工生物工程（上海）股份有限公司測序。所得序列在GenBank進行BLAST，比較其與近緣種的同源性。

在GengBank中選取16個與病原菌親緣關系較近的近緣種序列，用MEGA 6.0軟件［7］的Clustal W模塊進行序列比對后，采用鄰接法（Neighbor -joining，NJ）構建系統發育樹，采用自舉法（Bootstrap）進行1 000次循環檢測系統發育樹的可信度。比對后的序列矩陣用jModelTest V2.1.4［8］分析，根據BIC準則（Bayesian information criterion，BIC）選擇核苷酸替換最優模型（TPM2+G），MrBayes3.2軟件［9］進行貝葉斯分析構建系統發育樹。分析程序為：lset nst = 6 rates = invgamma； unlink statefreq =（all）revmat =（all）shape =（all）pinvar =（all）；prset applyto =（all）ratepr = variable；mcmcp ngen = 10000000 relburnin = yes burninfrac = 0.25 printfreq = 1000 samplefreq = 1000 nchains = 4 savebrlens = yes。用馬爾科夫鏈蒙特卡羅法（Markov Chain Monte Carlo method，MCMC）計算后驗概率（Posterior probability）［10］，評價系統發育樹的可信度。

1.2.4生物學特性測定培養基、碳源、氮源、pH、溫度和光照等因素對病原菌生長和產孢量的影響。

菌絲生長和產孢量測定：將病原菌接種到PDA平板培養基中，25℃黑暗培養3 d，取7mm菌餅接種至直徑9cm的平板培養基培養4 d，采用十字交叉法測量菌落生長直徑，6 d后，用無菌水將每個培養皿的病原菌孢子洗出，適當稀釋后測量孢子數量。在測量不同培養基、碳源、氮源和pH對病原菌生長和產孢影響時，培養條件為25℃黑暗。

培養基：將病原菌分別接種到PDA、OMA、SCS、GTY、PSA、PSCA、CDM 7種培養基。

碳源：用等質量的D-麥芽糖、蜂蜜、肌醇、甘油、可溶性淀粉、檸檬酸鈉、纖維素鈉、乳糖、甘露醇、葡糖糖分別代替察氏培養基中的蔗糖作為碳源。

氮源：用等質量的甘氨酸、胰蛋白胨、酵母膏、氯化銨、尿素、L-苯丙氨酸、硫酸銨、硝酸鉀、水解乳蛋白和牛肉浸膏分別代替察氏培養基中的硝酸鈉作為氮源。

pH：將PDA培養基的pH調至2、3、4、5、6、7、8、9和10。

溫度：將病原菌接種至PDA培養基，置于5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃和45℃培養箱黑暗培養。

光照：將病原菌接種至PDA培養基，置于25℃培養箱，分別用24h 黑暗，12h光照 + 12h黑暗和24h光照處理。

1.2.5數據分析用SPSS 19.0軟件進行顯著性和Duncan新復方差分析。

2　結果與分析

2.1朱蕉葉枯病病癥與致病性測定

朱蕉葉枯病一般發生在葉緣或葉部表面，病害多從植株中上部葉片的葉緣發生，病斑多不規則，黑褐色，中間淺褐色至白色，病斑逐步擴大蔓延整個葉片，導致葉片干枯死亡（圖1 A）；在葉片表面發病初期出現小點，后形成水漬狀病斑，病斑圓形或橢圓形，隨著病害發展，病斑變淺黃褐色，病斑邊緣形成黃色暈圈（圖1 B），后期病斑不規則，邊緣黃褐色，中間白色（圖1 C）。

將從病斑中分離到的菌株孢子或菌絲接種到健康朱蕉葉片，3～5 d后在室內和室外的接種葉片均出現水漬狀病斑，15 d后室外接種的葉片發病癥狀與自然發病的癥狀一致（圖1 D）。從人工接種的發病葉片中分離得到同樣的菌，證實所接種的菌株為朱蕉葉枯病菌。

圖1　朱蕉葉枯病癥狀Fig 1　Symptoms of leaf blight on ti plant

2.2病原菌鑒定

形態學特征：病原菌在 PDA培養基中生長迅速，氣生菌絲棉絮狀、濃密發達，形成繩狀或束梗狀，不產生分生孢子座；菌落表面白色至淺紫色，背面淺紫色（圖2 A和B）。分生孢子梗從氣生菌絲中長出，不分枝或呈輪枝狀分枝，單瓶梗產孢，分生孢子排列呈鏈狀或形成假頭狀（圖2 C，D和E）。產兩種分生孢子（圖2 F和G），大孢子少見，鐮刀形，細長，中部較直，兩端略彎，3～5分隔，（20.24～35.01）×（2.98～4.35）μm；小孢子豐富，形狀多樣，卵形至棍棒狀，0～1分隔（圖2 H-P），（4.78～12.63）×（2.03～3.52）μm。無厚垣孢子形成。朱蕉葉枯病菌與輪狀鐮刀菌 Fusarium verticillioides的形態特征一致［5，11-12］。

用通用引物擴增朱蕉葉枯菌得到的ITS序列，長度為 555 bp（KX119132），在 NCBI網站進行BLAST，結果顯示，朱蕉葉枯病菌的 TS序列與GenBank中的輪狀鐮刀菌F.verticillioides（有性型Gibberella moniliformis），藤倉鐮孢F.fujikuroi（有性型G.fujikuroi），尖孢鐮刀菌F.oxysporum和層出鐮刀菌 F.proliferatum 的同源性為 100%。從Genebank選取近緣種構建鄰接樹和貝葉斯系統發育樹，朱蕉葉枯病菌與它們處于系統發育樹的同一分支（圖3），其形態學差異見表1。根據形態學特征及系統發育關系，將朱蕉葉枯病菌鑒定為輪狀鐮刀菌Fusarium verticillioides （Saccardo） Nirenberg。

圖2　病原菌形態特征Fig.2　Morphologic characteristic of F.verticillioides causing leaf blight on ti plant

圖3　基于ITS序列的系統發育樹Fig 3.Phylogenetic tree of Fusarium species reconstructed by neighbor-joining （NJ） and Bayesian inference （BI） using ITS sequence dataset

表1　朱蕉葉枯病菌與其近緣種形態特征比較Table 1　Morphological comparison of pathogen of leaf blight on ti plant with the relative Fusarium spp.

2.3病原菌的菌絲生長及產孢量

2.3.1培養基病原菌在7種培養基上的菌絲生長速度與產孢量差異顯著（P＜0.05）（圖 4）。菌落直徑依次為：PDA ＞PSCA ＞PSA ＞SCS ＞CDM ＞ OMA＞GTYA，其中在PDA、PSCA和PSA培養基上生長差異不顯著，在PDA培養基上生長最快，菌落直徑為61.5mm；產孢量依次為：PSCA ＞PSA ＞PDA＞CDM ＞SCS ＞GTYA ＞OMA，其中PSCA培養基最有利于病原菌產孢，產孢量為 5.17×108個/皿，而OMA、SCS和GTYA培養基不利于病原菌產孢，OMA產孢量最低，僅為4.0×106個/皿。

2.3.2碳、氮源朱蕉葉枯病菌在含不同碳、氮源的培養基上的菌絲生長與產孢量差異顯著（P＜0.05）（表2）。病原菌在以蜂蜜、蔗糖、肌醇、甘露醇、淀粉、葡萄糖、乳糖和麥芽糖為碳源時，菌絲生長差異不顯著，但以蜂蜜為碳源的培養基上生長最快，產孢量也最大，菌落直徑和產孢量分別為54.5mm和10.94×108個/皿，而以檸檬酸鈉作碳源生長最慢，產孢量最小，菌落直徑和產孢量分別為28.8mm和1.3×107個/皿；在以蛋白胨為氮源的培養基上生長最快，而以硫酸銨為氮源生長最慢，4 d后菌落直徑分別為60.7mm和32.5mm；以酵母膏為氮源時，病原菌的產孢量最大，為5.04×108個/皿，在缺乏氮源時，不產生孢子。

2.3.3溫度與pH病原菌在5℃以下，35℃以上不生長和產孢，在10～30℃范圍內可生長和產孢，適合生長的溫度范圍20～30℃，最適生長和產孢的溫度為25℃，菌落直徑和產孢量分別為52.3mm和5.92×108個/皿（表3）。病原菌在pH值為2～10的PDA培養基上均能生長，pH值為8時生長速度最快，菌落直徑為57.2mm，pH值為7時最有利于產孢，產孢量為6.40×108個/皿。

圖4　培養基對朱蕉葉枯病菌菌絲生長和產孢量的影響Figure 4　Effect of different medium on mycelia growth and sporulation of pathogen causing leaf blight on ti plant

2.3.4光照在不同光照條件下病原菌生長差異顯著（P＜0.05），用24h 黑暗、12h光照+12h黑暗和24h光照處理后，菌落直徑分別為 51.5，45.0和41.3mm，在黑暗條件下生長最快；光照處理對產孢量沒有顯著影響（P＞0.05），在24h 黑暗、12h光照+12h黑暗和24h光照條件下，產孢量分別為4.38×108，4.00×108和3.77×108個/皿。

表2　碳、氮源對朱蕉葉枯病菌菌絲生長和產孢量的影響Table 2　Effect of carbon sources and nitrogen sources on the mycelial growth and sporulation of pathogen causing leaf blight on ti plant

表3　溫度和pH對朱蕉葉枯病菌菌絲生長和產孢量的影響Table 3　Effect of temperatures and pH values on the mycelial growth and sporulation of pathogen causing leaf blight on ti plant

3　討論與結論

鐮刀菌Fusarium在世界范圍分布廣，可產生多種次生代謝產物，人、動物和植物的很多病害都是由鐮刀菌引起［5］。鐮刀菌通常以形態學特性分類，但是有時兩個種的形態差異非常微小，很難區分。根據家系一致系統發育種識別（Genealogical concordance phylogenetic species recognition，GCPSR）原理，利用多位點序列分型（Multilocus sequence typing，MLST）可有效確定物種間的親緣關系，區分微生物的物種和姊妹種［13］。復合種（Species complex）是指形態學特征差異微小，親緣關系相近的種的集合，O'Donnell等利用MLST-GCPSR將鐮刀菌分成20個復合種和9個單型系（Monotypic lineages）［14］。朱蕉葉枯病菌具輪枝狀分枝的特征與 Gibberella fujikuroi復 合 種 的 輪 狀 鐮 刀 菌 Fusarium verticillioides一致，與其它種明顯不同［12］。本研究通過致病性測定、形態學特征和系統發育分析，確定引起朱蕉葉枯病的病原菌為輪狀鐮刀菌Fusarium verticillioides。

輪狀鐮刀菌F.verticillioides（異名：串珠鐮刀菌F.moniliforme）在全球分布廣泛，可侵染32科61屬約116650種植物，大多數是重要糧食作物［15］，如侵染玉米苗、莖桿和玉米穗而嚴重影響玉米的產量和品質［16］，侵染水稻和甘蔗［17］、玉米的野生近緣種（Zea spp.）［18］、蘆筍（Asparagus spp.）［19］等。輪狀鐮刀菌F.verticillioides侵染人或動物引起角膜炎、皮膚炎和腹膜炎等疾病［20］，也侵染農業昆蟲［21-23］。筆者發現輪狀鐮刀菌 F.verticillioides可侵染朱蕉引起葉枯病。

生物學特性研究表明病原菌在25℃時生長速度快，產孢量最大，朱蕉葉枯病在廣東湛江地區常年發生，10—11月氣溫利于病原菌生長和產孢，導致病害發生嚴重。多菌靈、百菌清、三唑酮和甲基托布津對輪狀鐮刀菌 F.verticillioides的生長、產孢和分生孢子萌發有抑制效果［24］，在田間使用烯哇醇對由輪狀鐮刀菌F.verticillioides引起的玉米穗腐病有85.8%的防效［25］。這些藥劑在發病初期可用于朱蕉葉枯病的防治。

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（責任編輯：陳莊）

Identification and Biological Characteristics of Fusarium verticillioides（Saccardo）Nirenberg Causing Leaf Blight on Ti Plant（Cordvline fruticosa Chevalier）

TONG Yi-ting，YAN Dong-hua，PENG Wen-xuan，HUANG Jing-hua，HUANG Hong-bin，YI Run-hua
（Agricultural College，Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

The pathogen of leaf blight on ti plant（Cordyline fruticosa Chevalier）was recognized as Fusarium verticillioides（Saccardo）Nirenberg according to the pathogenicity tests，the biological characteristics and phylogenetic analysis.The results of biological characteristics showed that among the seven tested media，the pathogen grew fastest and sporulated richest on potato dextrose agar（PDA）medium and potato sugar Cordyline fruticosa leaf agar（PSCA）； the Czapek-Dox medium（CDM）with equal quality of honey to substitute as carbon source was most favorable for the mycelial growth and sporulation of F.verticillioides，while with sodium citrate was most unfavorable among the eleven tested carbon sources； the best nitrogen source for the mycelial growth and sporulation were peptone and yeast extract respectively among the tested nitrogen sources； the temperature 25℃ was optimum for the mycelial growth and sporulation； the mycelial growth was encouraged by pH 8.0 and the sporulation was by pH 7.0； light treatments had no significant effect on the sporulation but it had significant on the mycelial growth of the pathogen of leaf blight on ti plant.

Ti plan（tCordvline fruticosa）；leaf blight；Fusarium verticillioides；biological characteristics

S436.8

A

1673-9159（2016）04-0089-07

10.3969/j.issn.1673-9159.2016.04.015

2016-04-22

國家級和廣東海洋大學學生創新創業訓練計劃項目【校教務〔2012〕31號CXXL12026】

童依婷（1991—），女，2015屆植物保護專業。

易潤華，男，博士，副教授，從事植物病理學研究。E-mail：scibyrh@163.com