北京地區(qū)小麥赤霉病和莖基腐病的病原群體組成

關鍵詞赤霉??；莖基腐病；病原菌群體組成；禾谷鐮孢；假禾谷鐮孢

近年來，由于氣候和耕作制度的變化，我國小麥赤霉病和莖基腐病的發(fā)病面積持續(xù)擴大，在一些地區(qū)和田塊，還經(jīng)常有兩種病害混發(fā)的情況，給小麥生產(chǎn)帶來威脅。小麥赤霉病不僅降低了小麥產(chǎn)量和品質，其病原菌產(chǎn)生的脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol，DON）等真菌毒素還會污染谷粒，危害人畜健康。因此，該病害已被列入《-類農(nóng)作物病蟲害名錄》。小麥莖基腐病危害小麥的莖基部，使莖基部變褐色，形成醬油稈，阻礙營養(yǎng)傳輸，造成枯白穗、倒伏或提前枯死，導致小麥減產(chǎn)，嚴重時可達50%以上，已成為近年小麥生產(chǎn)中新增的重大難題之一，“如何科學有效地防控小麥莖基腐病”已在2022年被中國科協(xié)列入十大產(chǎn)業(yè)技術問題之一。

小麥赤霉病和小麥莖基腐病都是由鐮孢屬Fu-sariurn真菌引起，不同地區(qū)優(yōu)勢病原菌有差異。據(jù)報道，引起赤霉病的病原菌主要是禾谷鐮孢和亞洲鐮孢．但是，不同地區(qū)的優(yōu)勢群體存在一定差異，江蘇等長江以南地區(qū)小麥赤霉病的優(yōu)勢致病菌是亞洲鐮孢，而黃河、淮河和東北地區(qū)的優(yōu)勢致病菌是禾谷鐮孢，引起小麥莖基腐病的病原菌包括假禾谷鐮孢F．pseudograrnznearurn、禾谷鐮孢、黃色鐮孢、木賊鐮孢F．equiseti、尖鐮孢F．oxy.spo-runri等，不同地區(qū)的優(yōu)勢種也有不同，安徽和江蘇等地小麥莖基腐病病原主要由亞洲鐮孢和禾谷鐮孢組成，而河南、山東、河北等黃淮麥區(qū)，以及陜西和山西等地主要是假禾谷鐮孢和禾谷鐮孢。受氣候條件、栽培措施等因素的影響，各地區(qū)病菌的群體組成存在差異，明確不同小麥種植區(qū)病原菌組成，可以為氣候變化下輪作方式的調整和病害的防控等提供科學依據(jù)。

從2021年開始北京市小麥種植面積逐步恢復，前期調查發(fā)現(xiàn)，大部分地塊都有赤霉病和莖基腐病發(fā)生，甚至有很多地塊兩種病害同時發(fā)生。雖然赤霉病和莖基腐病都是由鐮孢屬真菌引起的，但是北京地區(qū)小麥赤霉病和莖基腐病的病原群體組成還未見報道。本研究于2023年在北京市海淀、平谷、順義、懷柔、密云和延慶等6個區(qū)的小麥田采集病樣，進行分離鑒定以明確北京地區(qū)小麥赤霉病與小麥莖基腐病的病原菌組成，為預防和有效控制小麥赤霉病與莖基腐病提供科學依據(jù)。

1材料和方法

1.1供試材料

1.1.1樣品采集

2023年在北京市的海淀、平谷、順義、懷柔、密云和延慶等6個區(qū)采集具有典型白穗癥狀的小麥赤霉病病穗和典型的醬油稈癥狀的莖基腐病莖稈樣品，其中平谷2號、3號和5號樣點，順義7號和9號樣點，以及懷柔的采樣點只有赤霉病發(fā)生，其他采樣點赤霉病和莖基腐病均同時發(fā)生，但是未采集到同一植株感染兩種病害的樣品。所有采集的具典型癥狀病樣經(jīng)單孢分離、純化得到290個小麥赤霉病菌菌株和163個小麥莖基腐病菌菌株（表1）。

1.1.2供試培養(yǎng)基

馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基（PDA）：馬鈴薯200g、葡萄糖20g、瓊脂粉20g，去離子水1L，用于病原菌的常規(guī)培養(yǎng)；綠豆培養(yǎng)基：綠豆30g，去離子水1L，用于產(chǎn)生分生孢子。

1.2試驗方法

1.2.1病原菌的分離純化

小麥赤霉病病穗樣品：選取表面能看見粉色霉層的組織，使用挑針刮取孢子粉，置于裝有ddH90的螺口管中，振蕩混勻，在顯微鏡下鏡檢，稀釋至孢子量約1個/uL的孢子懸浮液，在PDA培養(yǎng)基上劃線培養(yǎng)，挑取單孢菌落進行純化培養(yǎng)。

小麥莖基腐病莖樣品：選取表面褐色，莖內(nèi)有粉色霉層的組織，剪取約3mm的組織，用2%次氯酸鈉溶液浸泡2min，無菌水清洗3次，于滅菌濾紙上晾干后轉移到PDA培養(yǎng)基上，在25℃恒溫箱黑暗培養(yǎng)3d，獲得分離物。將分離物接種在綠豆培養(yǎng)基中，25℃，180r/min培養(yǎng)48h，用無菌水稀釋菌液至約1個/uL的孢子懸浮液，在PDA培養(yǎng)基上劃線培養(yǎng)，挑取單孢菌落進行純化培養(yǎng)。

1.2.2DNA的提取及分子鑒定

從PDA培養(yǎng)基上刮取菌絲，經(jīng)液氮速凍后采用2%CTAB提取病原菌基因組DNA，置于-20℃保存?zhèn)溆谩２捎梅g延伸因子TEF1-a基因序列進行鐮孢屬真菌種的鑒定，擴增引物為EF-1和EF-2。PCR反應體系PCR反應程序為：95℃5min; 95℃30s，58℃30s，72℃30s，35個循環(huán)；72℃延伸5min。PCR反應產(chǎn)物用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測后送生工生物工程（上海）股份有限公司測序。測序結果在NCBI數(shù)據(jù)庫中進行比對，確定病原菌的種。

2結果與分析

2.1小麥赤霉病菌群體組成

對北京6個區(qū)分離的290株小麥赤霉病菌進行TEF1-a鑒定，檢測到禾谷鐮孢F．gramznearurn和假禾谷鐮孢F．pseudograrninearurn 2個種，其中，禾谷鐮孢菌株268株，分離比例為92.41%；假禾谷鐮孢菌株22株，分離比例為7.59%。表明，北京市小麥赤霉病菌群體以禾谷鐮孢F．grarn.inearurn為主（圖1a）。

不同地區(qū)小麥赤霉病菌的分離比例不同（表2），其中海淀區(qū)的26株菌株中禾谷鐮孢分離比例為73.08%，假禾谷鐮孢的分離比例為26.92%；平谷區(qū)的107株菌株中禾谷鐮孢的分離比例為98.13%，假禾谷鐮孢為1.87%；順義區(qū)的107株菌株全部是禾谷鐮孢（100.00%）；懷柔區(qū)的20株菌株中的分離比例為禾谷鐮孢35.00%，假禾谷鐮孢65.00%;密云區(qū)的10株菌株全部是禾谷鐮孢（100.00%）；延慶區(qū)的20株菌株全部是禾谷鐮孢（100.00%）。海淀、平谷、順義、密云和延慶的小麥赤霉病菌主要是禾谷鐮孢，而懷柔假禾谷鐮孢的分離比例較高（圖2）。

2.2小麥莖基腐病菌群體組成

北京6個區(qū)分離到的163株小麥莖基腐病菌經(jīng)TEFI一a鑒定，檢測到假禾谷鐮孢、禾谷鐮孢、中華鐮孢F．sznense、銳頂鐮孢F．a(chǎn)cuminaturn、三線鐮孢F．tricinctum、木賊鐮孢F．equiseti和層出鐮孢F．proliferaturn等7個種，不同種的分離頻率不同，其中假禾谷鐮孢和禾谷鐮孢的分離比例最高，分別為45.40%和37.42%，層出鐮孢（1.23%）、中華鐮孢（7.36%）、三線鐮孢（3.07%）、銳頂鐮孢（4.29%）和木賊鐮孢（1.23%）的分離比例較低（圖1b，表3）。研究結果表明，北京市小麥莖基腐病菌群體以假禾谷鐮孢和禾谷鐮孢為主。

不同地區(qū)小麥莖基腐病菌的群體組成不同，其中海淀和密云以假禾谷鐮孢為主，海淀分離的5 2株菌株中，51株為假禾谷鐮孢，分離比例為98.08%，僅分離到1株禾谷鐮孢，而密云分離到的菌株均為假禾谷鐮孢，分離比例為100.00%。平谷分離得到的32株菌株中，優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢（56.25%），其次為中華鐮孢（37.50%），還分離到2株層出鐮孢（6.25%）；順義分離得到的40株菌株中優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢（70.00%），還分離到了7株銳頂鐮孢（17.50%）和5株三線鐮孢（12.50%）；延慶分離得到的26株菌株中，包括14株禾谷鐮孢（53.85%），10株假禾谷鐮孢（38.46%）和2株木賊鐮孢（7.69%）。綜上，海淀和密云的小麥莖基腐病菌的優(yōu)勢群體是假禾谷鐮孢，平谷、順義和延慶的優(yōu)勢群體是禾谷鐮孢，延慶的小麥莖基腐病菌中禾谷鐮孢和假禾谷鐮孢的分離比例相差不大（圖2）。

2.3北京不同區(qū)縣小麥赤霉病和莖基腐病的優(yōu)勢群體

北京地區(qū)不同區(qū)縣小麥赤霉病菌和莖基腐病菌的優(yōu)勢群體也有差異（表4），總體上，2種病害病原菌的優(yōu)勢群體不同，引起小麥赤霉病的病原菌優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢，引起莖基腐病的病原菌優(yōu)勢群體為假禾谷鐮孢。但是具體到各個區(qū)縣，在海淀和密云，赤霉病菌的優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢，莖基腐病菌的優(yōu)勢群體為假禾谷鐮孢，平谷和順義的赤霉病菌和莖基腐病菌都是以禾谷鐮孢為優(yōu)勢群體，延慶的赤霉病菌以禾谷鐮孢為主，而莖基腐病的病原菌雖然以禾谷鐮孢為主，但是假禾谷鐮孢的分離比例也達30%以上。

3結論與討論

小麥赤霉病和莖基腐病是小麥生產(chǎn)中的重要病害，不但會引起小麥減產(chǎn)，病菌產(chǎn)生的真菌毒素還會污染谷粒，導致人畜中毒；小麥莖基腐病主要侵染小麥莖基部或莖稈，造成枯白穗，嚴重影響小麥產(chǎn)量。近年來由于氣候和耕作制度的變化，小麥赤霉病和莖基腐病在全國各大麥區(qū)均有發(fā)生，且有加重趨勢，很多地方或田塊都存在赤霉病和莖基腐病同時發(fā)生的現(xiàn)象，給糧食安全帶來嚴重的影響。北京市從2021年開始恢復小麥種植面積，現(xiàn)在小麥種植面積逐年增加，我們在病害調查中發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)縣的小麥田塊都有赤霉病和莖基腐病發(fā)生，且大部分地塊兩種病害同時存在，因此了解其病原組成結構，能夠為小麥赤霉病和莖基腐病的預測預報和有效防治提供理論依據(jù)。

引起小麥赤霉病和莖基腐病的病原均為鐮孢屬真菌，但是不同地區(qū)小麥赤霉病菌和莖基腐病菌的優(yōu)勢群體有差異。我國小麥赤霉病菌的優(yōu)勢群體主要以禾谷鐮孢和亞洲鐮孢為主，其中禾谷鐮孢為北方地區(qū)的優(yōu)勢群體，亞洲鐮孢為南方地區(qū)的優(yōu)勢群體，其分布與氣候和輪作制度有關。例如，中國冬小麥主產(chǎn)區(qū)的小麥赤霉病主要致病菌仍為禾谷鐮孢和亞洲鐮孢；浙江、江蘇、四川和湖北等地小麥赤霉病菌的優(yōu)勢群體為亞洲鐮孢；河南省赤霉病菌以禾谷鐮孢和亞洲鐮孢為優(yōu)勢群體；山東和河北小麥赤霉病優(yōu)勢致病菌為禾谷鐮孢。本研究對2023年采自北京市6個區(qū)的小麥赤霉病菌進行分離鑒定，明確了目前北京地區(qū)小麥赤霉病菌的優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢，這一結果也與北方麥區(qū)小麥赤霉病菌優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢一致。但是本研究中，懷柔采集的小麥赤霉病菌群體中假禾谷鐮孢分離比例為65%，高于禾谷鐮孢的35%，推測與懷柔的采樣點少（1個點），且病樣相對集中有關，還需要進一步增加采樣點和樣本量進行驗證。

在我國，小麥莖基腐病菌的優(yōu)勢群體主要包括假禾谷鐮孢和禾谷鐮孢等，但是不同地區(qū)的優(yōu)勢群體不盡相同。范學鋒研究結果顯示，北方冬麥區(qū)優(yōu)勢群體為假禾谷鐮孢；孟程程等研究表明，山東省小麥莖基腐病主要致病菌為假禾谷鐮孢；周海峰研究結果表明，河南、山西、山東及河北地區(qū)小麥莖基腐病的主要致病菌是假禾谷鐮孢，而安徽、江蘇和山東地區(qū)以禾谷鐮孢為主，河南中部和東部則是禾谷鐮孢和假禾谷鐮孢混合發(fā)生。綜合各地的報道發(fā)現(xiàn)，引起小麥莖基腐病的鐮孢菌的優(yōu)勢群體主要包括假禾谷鐮孢、禾谷鐮孢和黃色鐮孢，但是各地區(qū)的優(yōu)勢群體存在差異，其中假禾谷鐮孢分布最廣泛，本文結果與之一致。北京地區(qū)小麥莖基腐的主要病原菌為假禾谷鐮孢，不同區(qū)縣略有差異，海淀和密云的優(yōu)勢群體為假禾谷鐮孢，平谷和順義優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢，延慶的莖基腐病菌中禾谷鐮孢和假禾谷鐮孢分離比例較為接近。禾谷鐮孢菌復合種的種群分布與作物輪作方式有關，莖基腐病的優(yōu)勢種群可能與前茬作物有關。

雖然小麥赤霉病和小麥莖基腐病的病原群體都為鐮孢屬真菌，但是引起病害的優(yōu)勢病原菌有差異。河南赤霉病菌優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢，莖基腐病菌的優(yōu)勢群體為假禾谷鐮孢；江蘇赤霉病菌優(yōu)勢群體為亞洲鐮孢，莖基腐病菌的優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢；河北赤霉病菌優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢，莖基腐病菌的優(yōu)勢群體為假禾谷鐮孢；北京地區(qū)不同區(qū)縣之間小麥赤霉病菌和莖基腐病菌的優(yōu)勢群體也有差異，其中海淀和密云小麥赤霉病菌和莖基腐病菌的優(yōu)勢群體都是禾谷鐮孢，但是平谷、順義和延慶的小麥赤霉病菌和莖基腐病菌的優(yōu)勢群體則不同，分別是禾谷鐮孢和假禾谷鐮孢。

綜上，本研究通過對北京市6個區(qū)小麥赤霉病和莖基腐病病原群體的分離鑒定，明確了北京市小麥赤霉病和莖基腐病病原群體組成，北京市小麥赤霉病的優(yōu)勢群體為禾谷鐮孢，其中懷柔以假禾谷鐮孢為主；北京市小麥莖基腐病的優(yōu)勢群體為假禾谷鐮孢，但在不同區(qū)縣有差異，其中海淀和密云以假禾谷鐮孢為主．平谷、順義和延慶則以禾谷鐮孢為主。以上研究結果為小麥赤霉病和莖基腐病的預測預報和兩種病害的綜合防治提供依據(jù)。