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橡膠樹回枯病病原菌鑒定及其生物學特性測定

2018-05-14 14:44:48胡文軍李增平吳如慧丁婧鈺張宇藍志南
熱帶作物學報 2018年6期

胡文軍 李增平 吳如慧 丁婧鈺 張宇 藍志南

摘 要 對海南萬寧新中農場7-33-97橡膠幼樹上發生的回枯病進行病原菌鑒定、致病性及生物學特性測定。結果表明:橡膠幼樹回枯病病原菌為可可毛色二孢[Lasiodiplodia theobromae (Pat.)Criff.et Maubl.]。生物學特性測定結果顯示,病菌最適生長條件為溫度30 ℃,pH值為4,碳源為葡萄糖,氮源為大豆蛋白胨;且不同光照條件對菌絲生長影響不明顯。

關鍵詞 橡膠樹;可可毛色二孢;回枯?。簧飳W特性

中圖分類號 S794.1 文獻標識碼 A

Identification and Biological Characteristics of Pathogen Causing Diebark on Rubber Trees

HU Wenjun1, LI Zengping1*, WU Ruhui1, DING Jingyu1, ZHANG Yu1, LAN Zhinan2

1 Institute of Tropical Agriculture and Forestry, HainanUniversity, Haikou, Hainan 570228, China

2 Hainan Rubber Industry Group Co., Ltd., Xinzhong Branches, Wanning, Hainan 571536, China

Abstract Pathogen identification, pathogenicity and biological characteristics were carried out on dieback occurring on young rubber trees of 7-33-97 in Xinzhong Farm, Wanning, Hainan were reported in this study. The results of morphological characteristics of the pathogen and identification of molecular biology techniques showed that the pathogen was Lasiodiplodia theobromae (Pat.) Criff.et Maub. The results of biological characteristics test showed that 30 ℃, pH 4, glucose as carbon source and soybean peptone as nitrogen source were the optimum conditions for the pathogen growth. Different light conditions had little effect on the growth rate of the pathogen hypha.

Key words rubber trees; Lasiodiplodia theobromae; dieback; biological characteristics

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.06.016

2017年7月,在海南萬寧新中農場2~4年生的7-33-97橡膠幼樹上發生較為嚴重的一種新病害,發病面積約為266.6 hm2,發病率為1.9%~50%,枯死率為0.4%~40%,發病幼樹自頂端枝條開始向下回枯,枝干流膠,最后整株枯死,枯死幼樹的木質部發生藍變,取名為橡膠樹回枯病。國內外已報道的引起林木枝干流膠、回枯和木質部藍變的病原菌有多種,如Ang Boon Beng[1]首次報道了在馬來西亞由可可球二孢菌(Botrydiplodia theobromae Pat.)引起的可可突發性回枯病;肖倩莼等[2-3]報道色二孢菌(Diplodia natalensis)和炭疽菌(Colletotrichum gloesporiodes)可引起芒果樹的回枯病和流膠??;趙桂華等[4]從橡膠木中分離到引起木材藍變的真菌主要為Lasiodiplodia theobromae和Ceratocystis spp.;Encinas等[5]從白楊和橡膠樹中分離到引起木材藍變的真菌Lasiodiplodia theobromae;Cardoso等[6]首次報道了在巴西由Lasiodiplodia theobromae引起的腰果枝條回枯??;趙桂華[7]報道了引起馬尾松木材藍變的2種長喙殼屬真菌,分別為松生長喙殼(Ceratocystis pinicola)和木生長喙殼(C. lignicola);鄭曉慧等[8]報道甘薯長喙殼(Ceratocystis fimbriata)可引起四川省攀西地區的石榴枯萎病,病樹木質部變色,葉片變黃和萎蔫,后期全部凋落,枝條枯萎后整樹枯死。由于引起樹木枝枯、流膠、木質部變色的病原菌較為復雜,本研究對發現的橡膠樹回枯病這一新病害進行病原鑒定和生物學特性測定,以期為生產防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試樣本 采自海南萬寧新中農場和瓊中加釵農場2~4年生的7-33-97和PR107發病橡膠幼樹莖干和枝條,將發病的莖干和枝條鋸下,裝入封口袋中帶回實驗室備用。

1.1.2 培養基 PDA培養基、PD液體培養基、Czapek培養基和木屑培養基,其中PDA培養基和Czapek培養基配方參考方中達[9]的《植病研究方法》,木屑培養基參考高秀兵等[10]的方法。

1.1.3 試劑 主要有通用引物ITS1和ITS4,特異性引物Bt2a/Bt2b[11]、EF1-728F/EF1-986R[12]和Bth-S/Bth-A[13],OMEGA Fungal DNA Kit等。

1.1.4 接種苗木 供致病性測定的苗木為海南大學教學基地內種植的2年生7-33-97橡膠樹袋裝苗,2年生和4年生的橡膠實生苗,市場購買的番薯塊莖和芒果果實。

1.2 方法

1.2.1 菌株分離 采用組織分離法和單孢分離法純化出菌株備用。組織分離法是將病莖表面噴上70%的酒精進行表面消毒,使用已消毒的砍刀沿發病處將病莖劈開,在超凈工作臺上用滅菌后的手術刀從發病莖干中心處切取約6 mm大小的變色木質部組織塊,放入含有利福平的PDA平板培養基上,于28 ℃培養1 d后,從組織塊上長出的菌落邊緣挑取5 mm×5 mm的菌絲塊,接種至空白的PDA培養基中純化,置于28 ℃的恒溫培養箱中培養備用。單孢分離法是用滅菌接種環從病莖表皮上長出的黑色孢子堆上挑取少量分生孢子,置于1 mL滅菌水中混勻后進行梯度稀釋成不同濃度的孢子懸浮液,然后用滅菌的玻璃涂棒分別粘取不同稀釋度的孢子懸浮液,涂布在PDA平板培養基表面,于28 ℃恒溫培養1 d,最后挑取單孢菌落進行純化備用。

1.2.2 致病性測定 (1)菌絲塊接種:選取5株齡期為2年生的7-33-97健康橡膠樹袋裝苗,2株進行劃傷接種,2株無傷接種,1株接空白PDA培養基作對照。先在待接種植株的上部莖干表面噴70%酒精進行表面消毒,待酒精風干后,用滅菌手術刀在消毒的植株莖干表面間隔5 cm左右刮出長約1 cm的2個傷口,用滅菌接種環挑取分離純化的菌絲塊,菌絲面朝下接種在傷口上,蓋上濕棉花后用塑料帶包裹保濕,無傷接種則不制造傷口,其余與創傷接種相同。接種后每2 d一次,定期觀察發病情況并拍照記錄。

以同樣的方法利用菌絲塊接種3株2年生的橡膠樹實生苗基部莖干,1株接空白PDA培養基作對照,包裹保濕且定期觀察。

將2個番薯塊莖表面噴70%酒精進行消毒后,對半切開,間隔2 cm,一半接3塊菌絲塊,一半接空白PDA培養基作對照,用濕棉花保濕且定期觀察。

將2個芒果表面噴70%酒精消毒后,間隔2 cm用滅菌束針刺破4處表皮,中央最頂端接空白PDA培養基作對照,兩側3處傷口接菌絲塊,用濕棉花保濕且每天觀察。

(2)病組織接種:選2株4年生橡膠苗,在基部老化莖干表面噴70%酒精消毒后,間隔5 cm左右鉆3個直徑0.8 cm的小洞,深入木質部,接入從病株莖干上削下的變色病木組織,1株接健康木質組織作對照,保濕包裹且定期觀察。

1.2.3 子實體誘導 挑取分離純化的菌絲塊接種到滅菌的木屑培養基中,28 ℃恒溫培養進行子實體誘導[10]。

1.2.4 病原菌鑒定 (1)形態觀察:在病組織上挑取病原菌子實體制片,在顯微鏡下觀察;使用Imagine Pro Plus 6.0軟件測量分生孢子器直徑和分生孢子的大小,根據陸家云[14]《植物病原真菌學》、戚佩坤[15]《廣東果樹真菌病害志》、胡美姣等[16]參考資料進行種類鑒定。

(2)分子生物學測定:參考彭軍等[17]的方法。在75 mL的PD培養基中放入5塊直徑為5 mm的菌餅,置于振蕩培養箱中培養2 d后取出;將搖出的菌絲球移至離心管內,放入冰箱中冷凍后進行研磨,用OMEGA Fungal DNA Kit進行DNA提??;將所提取的DNA用通用引物ITS1(5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′)/ITS4(5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′),特異性引物Bt2a(5′-GGTAACCAAATCGGTGCTGCTTTC-3′)/Bt2b:(5′-ACCCTCAGTGTAGTGACCCTTGGC-3′)、EF1-728F(5′-CATCGAGAAGTTCGAGAAGG-3′)/EF1-986R(5′-TACTTGAAGGAACCCTTACC-3′)和Bth-S(5′-TCTCCCACCCTTTGTGAAC-3′)/Bth-A(5′-AAAAGTTCAGAAGGTTCGT C-3′)分別進行PCR擴增;對擴增產物進行電泳,結果獲得500~750 bp的明亮條帶,切膠回收進行電泳驗證后,將膠回收的產物送至華大基因測序,所得測序結果在NCBI網站進行比對分析。

1.2.5 生物學特性測定 選取單孢純化后菌齡相同的培養菌落,在其邊緣用打孔器打取直徑為5 mm的菌餅,將菌餅用接種環分別挑接到不同種類的培養基中進行相關測定。除不同碳、氮源測定時使用更換等質量的不同碳、氮源的Czapek培養基外,其余測定都使用PDA培養基,除不同溫度條件測定外,不同光照條件的測定在30 ℃進行培養,其余處理測定的培養溫度均為28 ℃,每組處理均設3次重復。待最優條件下菌絲生長到近培養皿邊緣時,用十字交叉法測量菌落直徑。其中不同測定的設置為:

(1)光照:設置連續光照、光暗交替和連續黑暗3組處理。

(2)溫度:設置培養溫度為10、15、20、25、28、30、32、34、37、40 ℃共10組處理。

(3)pH:設置pH為2、3、4、5、6、7、8、9、10和11共10組處理。

(4)碳源:設置碳源為缺碳、麥芽糖、蔗糖、D-果糖、肌醇、可溶性淀粉、葡萄糖和D-山梨醇共8組處理。

(5)氮源:設置氮源為缺氮、氯化銨、硫酸銨、大豆蛋白胨、硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鈣、L-天冬酰胺共8組處理。

1.3 數據處理

使用統計分析軟件SAS對試驗數據進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 橡膠樹回枯病癥狀

于2017年7~8月間,在海南省萬寧新中農場、瓊中加釵農場的部分膠園中的橡膠幼樹發生回枯病,此病主要危害2~4年生的7-33-97和PR107橡膠幼樹。新中農場7-33-97品系的發病面積約為266.6 hm2,發病率為1.9%~50%,枯死率為0.4%~40%。加釵農場PR107品系發病面積約為66.6 hm2,枯死率最高達5.8%。發病幼樹先從樹冠頂端枝條開始,小枝葉片變黃,落葉干枯,內部組織變褐,繼而蔓延到主干,沿主干向下擴展,有的病株莖干皮層組織呈縱向條帶狀壞死,所有病株木質部均發生藍變,橫切基部主桿可見木質部有沿主干中央向外呈扇形或放射狀擴展的藍色病變,發病后期整株幼樹枯死,部分病樹莖干表面伴隨有流膠現象,砍下的病莖在室內放置20 d后,病菌表皮長出黑褐色子座和分生孢子器,并產生大量黑色分生孢子(圖1)。

2.2 致病性測定

4~10 d后,傷口接種分離菌和病組織的橡膠苗嫩莖和老化莖均被侵染,無傷接菌的則未被侵染,對照則無明顯變化。菌絲塊接種的橡膠苗嫩莖4 d后傷口變黑擴大,木質部變軟下折,病健交界處有褐色水漬狀壞死帶,上部葉片仍保持綠色,9 d后,接種病原菌的橡膠苗嫩莖病部組織變干,表面生出大量小黑點(分生孢子器),上部葉片全部變黃后脫落。而菌絲塊接種的橡膠苗老化莖10 d后傷口才變成黑褐色,擴展稍慢。病組織接種的橡膠苗老化莖干組織變褐。菌絲塊接種4 d后,番薯塊莖病部組織藍變,芒果病部呈現黑褐色病斑。切取接菌后發病的植物病部組織進行再分離,重新分離獲得形態相同的菌株,表明用于接種的分離菌為致病菌(圖2)。

A:地上部枝條回枯,莖干枯死;B:莖干流膠;C:莖干表皮呈縱向條帶狀壞死;D:小枝干枯,內部組織變褐;E、F:莖干木質部藍變;G:20 d后在病莖表皮上長出黑色分生孢子堆。

A: The symptom of dieback on branches of rubber trees; B: The gum flowed out from the stem of the rubber tree; C: Stem epidermis was a longitudinal strip necrosis; D: Branchlets dieback and internal tissue browned; E & F: The blue change of xylem in trunk; G: Twenty days later black conidia piles were grown on the epidermis of diseased stems.

2.3 病原菌鑒定

2.3.1 形態觀察 病原菌在PDA培養基中,菌落呈圓形、白色、輻射生長、絮狀,老化后變為藍黑色至黑色,邊緣整齊(圖3-A)。在木屑培養基中長有黑色且致密菌絲層,約10 d后變黑,表面誘導后長出黑褐色子座,其內長有黑色的分生孢子器(圖3-B、C)。病原菌的分生孢子器呈近球形、黑色,大小為(165.98~335.13) μm×(249.30~342.96) μm,平均為252.80 μm×295.52 μm;分生孢子兩型,初期為單胞無色,后期為雙胞褐色,褐色雙胞孢子表面有縱脊,分生孢子大小為(19.66~27.89) μm×(10.23~15.96) μm,平均為24.15 μm×13.01 μm(圖3-D、E)。

A:菌絲塊接種橡膠樹嫩莖組織變褐;B:菌絲塊接種橡膠樹老化莖組織變褐;C:病組織接種橡膠老化莖組織變褐;D:橡膠樹嫩莖發病后下折;E:接種9 d后的回枯癥狀;F:接種9 d后枯死莖干上長出的病菌分生孢子器;G:菌絲塊接種4 d后的番薯塊莖組織藍變;H:菌絲塊接種4 d后的芒果表面呈現黑褐色病斑。

A: Myceliums inoculated rubber tree tender stem tissue browning; B: Myceliums inoculated rubber tree older stem tissue browning; C: Diseased tissue inoculated rubber tree tender stem tissue browning; D: Rubber tree tender stem break after the diseased; E:The symptoms of dieback on rubber tree after 9 days of inoculation; F: Pycnidia of pathogen grow on stems of rubber tree after 9 days of inoculation; G: The tuber tissue of sweet potato turned blue after four days of inoculation; H: The surface of the mango inoculated for 4 days showed dark brown spot.

2.3.2 分子生物學技術鑒定結果 經測序,病原菌rDNA-ITS序列為506 bp(NCBI登錄號為MF952885),Bth、Bt2和EF1序列分別為391 bp(NCBI登錄號為MG271758)、432 bp(NCBI登錄號為MG000590)和290 bp(NCBI登錄號為MG000591)(圖4)。與NCBI登錄號為KY432690.1、MF114110.1、KP698094.1、FJ150695等可可毛色二孢[Lasiodiplodia theobromae (Pat.) Criff. et Maubl.]序列的相似度為99%,結合形態學特征觀察及分子生物學技術鑒定結果,將引起橡膠幼樹回枯病的病原菌鑒定為可可毛色二孢菌[Lasiodiplodia theobromae (Pat.) Criff. et Maubl.]。

2.4 生物學特性測定

2.4.1 不同溫度對病原菌菌絲生長的影響 在所設置的10組不同溫度處理中,病原菌在15~40 ℃的條件下均能生長,適宜生長的溫度為28~34 ℃,最適生長溫度為30 ℃,40 ℃時生長較慢,在10 ℃時則不生長(圖5)。

2.4.2 不同光照對病原菌菌絲生長的影響 在不同的光照處理中,病原菌的菌落生長勢基本一致,表明不同的光照條件對菌絲的生長無明顯影響(圖6)。

2.4.3 不同pH值對病原菌菌絲生長的影響 病原菌在pH 2~10條件下均可生長,適宜生長的pH值為4~6,最適pH值為4,表明病菌喜歡偏酸的環境(圖7)。

M: Marker; 1: EF1; 2: Bt2; 3: Bth; 4: rDNA-ITS.

不同大寫字母表示0.01水平上的差異極顯著,不同小寫字母表示0.05水平上的差異顯著。下同。

Different capital letters mean extremely significant different at 0.01 level, Different small letters mean significant different at 0.05 level. The same as below.

2.4.4 不同碳、氮源對病原菌菌絲生長的影響 不同碳源對菌絲生長的影響:病原菌的菌絲在以葡萄糖為碳源的培養基中直徑最大,為最適碳源,其次為可溶性淀粉,在D-果糖中長勢緩慢,菌落直徑小于缺碳處理(圖8)。

不同氮源對菌絲生長的影響:病原菌菌絲在以大豆蛋白胨為氮源的培養基中直徑最大,長勢最好,為最適氮源,其次為L-天冬酰胺,以氯化銨、硫酸銨和硝酸銨為氮源的培養基中長勢緩慢,菌落直徑小于缺氮處理(圖9)。

3 討論

可可毛色二孢菌[Lasiodiplodia theobromae (Pat.) Criff. et Maubl.]也稱可可球二孢菌(Botrydiplodia theobromae Pat.)[15,18],可侵染菠蘿、番木瓜、柚子、木菠蘿、芒果、香蕉、柑桔、番石榴、無花果、腰果、可可、山竹、桑樹、麻風樹、桉樹、沉香、木薯等植物的果實、葉片、枝干或根,引起焦腐、蒂腐、潰瘍、枝枯、流膠、回枯和根腐等癥狀[1, 6, 15-16, 18-35],2012年Nghia報道在越南的橡膠上分離到Botryodiplodia theobromae,Lasiodiplodia theobromae可侵染橡膠木、楊木、松木等引起木材藍變[5, 36-40]。目前在中國尚未見由可可球二孢引起橡膠回枯病的相關報道。橡膠樹回枯病的主要癥狀為小枝受害后先干枯,蔓延到莖干后由上到下回枯,木質部組織發生藍變,莖干上有時伴隨流膠,與胡美姣等[16]報道的芒果樹回枯病、Frrari等[23]報道的柑桔回枯病、Ang Boon Beng[1]和Mbenoun等[27]報道的可可突發性回枯病等癥狀相類似。本研究對引起海南橡膠幼樹回枯病的病原菌進行形態鑒定及分子生物學分析,鑒定其為可可毛色二孢菌[Lasiodiplodia theobromae (Pat.) Criff. et Maub],這是國內發現此菌可引起橡膠樹枝干病害。在病原菌的分子鑒定中利用了4組引物進行PCR擴增,其中3組特異性引物的運用進一步增強了病原菌分子鑒定的準確性。

病原菌人工接種可侵染番薯塊莖引起組織藍變,也能侵染芒果果實呈現黑褐色病斑。利用木屑培養基可誘導產生子實體。該病原菌最適生長溫度為30 ℃,與前人的研究結果基本一致[16, 41]。病原菌最適生長pH值為4,與黃思良等[41]研究所得出的可可球二孢最適pH為5.0~5.5相比更偏酸性;最適碳源為葡萄糖,最適氮源為大豆蛋白胨,這與胡美姣

等[16]研究報道的芒果上的可可球二孢對碳、氮源選擇不嚴格的結果不盡相同;且病原菌在不同光照條件的菌絲生長速度基本一致,這也與劉媛等[42]和楊波等[28]研究的可可球二孢菌喜光不同,是否由于寄主不同存在小種差異有待進一步研究。調查中發現,海南橡膠幼樹回枯病主要發生在3~7月高溫、干旱、少雨的季節,且膠園地面植被少或覆蓋少、陽光易曝曬的時間長、膠樹抗性弱時發病嚴重;研究發現病原菌易從枝條上的傷口侵入,嫩莖被侵染后發病迅速,易枯死,對橡膠幼樹存在較大危害性,在生產防治中應給予高度重視并加強監測和防控。

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