貴州省煙草赤星病菌對啶酰菌胺的敏感性基線

雷飛斌, 汪漢成, 代園鳳, 張傳清*,

(1. 浙江農林大學 農業與食品科學學院，杭州 311300；2. 貴州省煙草科學研究院，貴陽 550081；3. 貴州省煙草公司畢節市公司，貴州 畢節 551700)

貴州屬于優質煙草種植區，常年種植煙草13萬公頃左右，是中國煙葉產量第二大省份。煙草赤星病 (brown spot) 是危害煙草葉部最嚴重的病害之一，在世界各產區均有發生[1]。赤星病的病原菌為鏈格孢屬真菌，地區間有一定差異。據報道，云南的煙草赤星病病原菌為交鏈格孢Alternaria alternata和長柄鏈格孢A. longipes，而河南的為鏈格孢A. alternata、長柄鏈格孢A. longipes和鴨梨鏈格孢A. yaliinficiens[2]。

目前，生產上煙草赤星病以化學防治為主，其中苯并咪唑類殺菌劑和二甲酰亞胺類殺菌劑被廣泛應用，導致貴州等地已有關于鏈格孢A.alternata出現抗藥性情況的報道[3-4]，急需引入新型藥劑用于其抗性治理和病害防治。以啶酰菌胺(boscalid) 為代表的琥珀酸脫氫酶抑制劑 (SDHIs)對鏈格孢屬和葡萄孢屬真菌具有較高的生物活性，近年來已被廣泛用于由多種鏈格孢菌引起的植物病害的防治[5-6]。鑒于此，本研究對貴州省煙草赤星病病原菌進行了分離，綜合形態學特征及分子鑒定結果對其進行了系統鑒定，同時建立了貴州省煙草赤星病菌對啶酰菌胺的敏感性基線，以期為啶酰菌胺在煙草赤星病防治上的推廣應用及后續監測其敏感性變化提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

95%啶酰菌胺 (boscalid) 原藥，浙江新農化工股份有限公司提供，用丙酮配制成40 mg/mL的母液，4 ℃下保存。

1.2 菌株的采集與分離

于2014—2015年從貴州省福泉和興義等地田間隨機采集煙草赤星病病樣，每個采樣點在采樣前均未曾使用過SDHIs類殺菌劑。通過常規組織分離，每個采樣點保留5株左右病菌，共分離得到151個菌株。經單孢分離純化后，在馬鈴薯葡萄糖瓊脂 (PDA) 斜面平板中于4 ℃保存。其中FQ-1～FQ-64和XY-1～XY-87分別指采自福泉和興義的煙草赤星病菌菌株。

1.3 致病性測定

將煙草赤星病菌各菌株于25 ℃的PDA平板上培養6 d后，在菌落同一圓周上制取菌餅 (直徑0.5 cm)，(刺傷) 接種于煙草葉片上。在人工氣候箱中于25 ℃、12 h : 12 h (L : D) 條件下保濕培養10 d后觀察發病情況，以接種無菌的瓊脂塊為對照，具有致病性的菌株才用于后續的鑒定與敏感性研究。

1.4 菌株的鑒定

基于形態特征和分子鑒定綜合進行煙草赤星病菌的鑒定[4]。各供試菌株活化后轉移至PDA平板上，于25 ℃ 黑暗培養7 d后觀察菌落形態，并洗下分生孢子觀察孢子形態。分子生物學鑒定時，采用上海生工生物公司的DNA快速提取試劑盒提取各菌株的基因組DNA。通過上游引物ITS1(GGTAACCAAATCGGTGCTGCTTTC)和下游引物ITS4 (GGTAACCAAATCGGTGCTGCTTTC)[7]擴增ITS序列，PCR反應采用50 μL體系，擴增程序為95 ℃ × 5 min，94 ℃ × 30 s，55 ℃ × 45 s，72 ℃ ×1 min，35個循環；72 ℃延伸10 min。PCR產物經純化回收后，送上海生工生物有限公司測序。

1.5 對啶酰菌胺敏感性測定

采用菌絲生長速率法[3]測定。在滅菌的PDA培養基中加入啶酰菌胺藥液，啶酰菌胺的質量濃度分別為0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6和3.2 μg/mL。對于EC50值高于3.2 μg/mL的菌株，增設6.4 μg/mL的啶酰菌胺處理。將各菌株在PDA平板上預培養5 d后，從同一菌落外圍制取直徑為0.5 cm的菌餅，轉接至上述含不同質量濃度啶酰菌胺的PDA平板中央，以不含藥劑但含相同質量濃度的丙酮為對照 (0 μg/mL)。每處理重復3次。于25 ℃下黑暗培養6 d后測量各處理的菌落直徑 (cm)，按 (1) 式計算菌落增長抑制率 (I)。

(1)式中：Dck為對照菌落增長直徑，mm；Dt為處理菌落增長直徑，mm。利用SPSS軟件，通過藥劑質量濃度對數值 (x) 與抑制率幾率值 (y)之間的線性回歸關系，求出毒力回歸方程、EC50值及相關系數。

1.6 Sdh B基因序列分析

選擇對啶酰菌胺敏感性最低 (EC50值最高) 的3個菌株并隨機選取其他11個對啶酰菌胺敏感的菌株，對Sdh B基因序列進行擴增。上游引物為Sdh BSen-F (GTC CAA GGA AGA CCG CAA GA)；下游引物為Sdh BSen-R (TGA GCA GTT GAG AAT GGT ATG)[8]。PCR擴增程序為95 ℃ ×5 min，94 ℃ × 30 s，58 ℃ × 30 s，72 ℃ × 1 min，35個循環；72 ℃延伸10 min。

2 結果與分析

2.1 煙草赤星病菌菌株的形態和致病性

分離獲得的不同煙草赤星病菌菌株經接種后對煙草葉片均有致病性，表現為形成圓形或斑駁狀暈圈，干燥后病斑顏色轉為棕褐色，但各菌株間的致病性存在顯著差異。菌株間的菌落形態和孢子形態有較大差異 (圖1)。菌落大多為圓形，少數為不規則圓形；隨著培養時間的延長，菌落會由白色向灰色、褐色或墨綠至黑色轉變，并伴隨有黃褐色或黑色色素沉積。分生孢子在分生孢子梗上成串生長，形成倒立的棒槌狀分生孢子鏈。分生孢子多胞，呈褐色或黑褐色，有縱、橫隔膜，其中橫隔1～8個，縱隔0～3個。所有菌株的ITS與交鏈格孢Alternaria alternata(Fr.)Keissl. 的ITS(KP694828.1) 的同源性均在99%以上。綜合形態和分子鑒定結果，表明貴州省煙草赤星病菌為交鏈格孢A. alternata。

2.2 煙草赤星病菌對啶酰菌胺的敏感性基線

采自貴州的102株煙草赤星病菌群體對啶酰菌胺的EC50值在0.186～5.818 μg/mL之間，平均EC50值為 (2.157 ± 1.112) μg/mL，其中有3株的EC50值大于5 μg/mL。以供試的102個菌株的EC50值為依據，從0 μg/mL開始，以0.5為組距，將赤星病菌群體 (n= 102) 的EC50值劃分成12個區間，統計每個區間內的菌株頻率，以區間值為橫坐標，頻率為縱坐標，獲得啶酰菌胺對煙草赤星病菌各菌株EC50值的頻率分布圖，如圖2所示為連續分布的單峰曲線，因此認為上述平均EC50值 (2.157 ± 1.112) μg/mL可以作為煙草赤星病菌對啶酰菌胺的敏感性基線。

2.3 Sdh B基因序列

在所測定的11株啶酰菌胺敏感菌株和3株對啶酰菌胺敏感性最低的菌株中，其Sdh B基因第209位和第277位均出現無意義替換，密碼子分別為GAC和CAT；FQ-39、XY-52和XY-61菌株第224位密碼子發生替換，其中FQ-39和XY-52由TGC替換為CGC，導致編碼的氨基酸發生C224R突變；XY-61菌株替換為GGC，導致發生C224G突變；FQ-17菌株第226位密碼子由TCA替換為CCA，導致編碼的氨基酸發生S226P突變，但這些突變與煙草赤星病菌對啶酰菌胺的敏感性沒有關聯 (表1)。

表1 煙草赤星病菌對啶酰菌胺的敏感性及Sdh B基因序列比較Table 1 Sensitivity to boscalid and comparison of Sdh B segments

3 結論與討論

本研究發現，由貴州省煙草種植田間分離獲得的煙草赤星病的病原菌均為交鏈格孢A. alternata。已有研究報道，不同煙區的煙草赤星病菌不完全相同，如吉林省和黑龍江省的煙草赤星病病原菌有交鏈格孢A. alternata、細極鏈格孢A. tenuissima、鴨梨鏈格孢A. yaliinficiens和長柄鏈格孢A.longipes4種[9]，而重慶市的煙草赤星病菌則只有交鏈格孢A. alternata[9]。之前有研究報道，貴州省煙草赤星病病原菌有交鏈格孢和長柄鏈格孢兩種，而本研究結果表明，其只有交鏈格孢菌一種，這可能與采樣地區不同等有關。另外，文獻報道中分離獲得的菌株未經過致病性測試[10]，而本研究所有菌株均進行了致病性測試。本研究還發現，不同菌株的形態特征和致病性有較大差異，這與前人報道的交鏈格孢的菌落顏色等形態變異大，而孢子鏈是重要的分類依據是一致的[11]。由于目前對A. alternata種的界限尚未明確界定，鏈格孢內種的關系仍存在許多爭議[11]，后續還有待對貴州省煙草赤星病菌的多樣性進行系統、深入分析。

本研究測定了貴州省煙草赤星病菌群體 (n=102) 菌絲生長對啶酰菌胺的敏感性。結果表明，啶酰菌胺對交鏈格孢的EC50值范圍為0.186～5.818 μg/mL，平均EC50值為 (2.157 ± 1.112) μg/mL。前人研究發現，Sdh B發生H277Y/R等類型的突變是交鏈格孢和茄鏈格孢對SDHIs產生抗性的主要機制[12-13]。本研究發現，啶酰菌胺對3株赤星病菌的EC50值大于5 μg/mL，于是進一步分析了其Sdh B基因，結果發現，在第209位、277位和224位等密碼子存在一定的核苷酸多樣性，但這種核苷酸多樣性與赤星病菌對啶酰菌胺的敏感性沒有關聯，說明其仍然屬于敏感菌株。本研究中，赤星病菌群體的敏感性分布為連續的單峰曲線，所建立的敏感性基線可用于后續抗性監測。SDHIs屬于單作用位點專化性殺菌劑，能防治多種病害，病原菌對其產生抗藥性風險的等級為中至高等[12-13]。目前植物灰霉病菌已對其產生低水平抗性[6]，后續還需要進一步開展煙草赤星病對SDHIs的抗性風險評價，并對該類藥劑應用后的田間抗性發展進行監測。