作者简介:吴阳春(1990—),男,浙江衢州人,硕士研究生,主要从事果树病理学研究。E-mail:460330840@qq.com
为了明确云南新产区杨梅枝枯的原因,利用科赫氏法则确定了引起枝枯的病原菌,依据形态学特征,结合ITS序列分析对病原菌进行鉴定,并且对发病定植苗及其容器苗、健康定植苗和本地生长的杨梅树土壤元素含量进行了分析。结果表明:引起云南杨梅枝枯的病原菌为异色拟盘多毛孢菌( Pestalotiopsis versicolor);果园内的发病定植苗与健康定植苗相比,磷、硼、钾、钙、锌元素含量都显著升高,升高幅度在55.8%~511.5%,氮的含量也略有升高(9.2%),说明果园内的定植苗处于一种相对富营养的土壤环境;与本地生长的健康杨梅树土壤相比,容器内的植株土壤磷、钾含量大大升高,升高幅度为203.2%~431.6%,镁的含量也略有升高(27.6%),其他营养元素含量都显著降低,降低幅度为28.6%~96.9%,表明容器苗的土壤相对本地生长的健康杨梅树来说,各元素含量不太均衡。该研究结果可为指导云南杨梅新产区的病害防控提供依据。
In order to clarify the cause of bayberry twig blight in Yunnan Provinces pathogens were isolated and identified by Koch's rule, morphology and rDNA-ITS sequences. The soil nutrient contents of diseased planting-stocks, diseased container seedlings, healthy container seedlings and native healthy bayberry trees were tested. The results showed that the pathogens were identified as Pestalotiopsis versicolor. The contents of phosphorus, boron, potassium, calcium and zinc in diseased planting-stocks significantly increased with 55.8%-511.5% and nitrogen increased with 9.2%, compared with the healthy planting-stocks, which meaned that the planting-stocks grew in the rich-nutrient soil. In addition, compared with the natively healthy bayberry trees, phosphorus and potassium in the diseased container seedlings were significantly increased with 203.2% and 431.6%, respectively, magnesium increased with 27.6%, other nutrient contents were all decreased, with 28.6%-96.9%, which indicated that nutrient contents in container seedlings soil were imbalance. The results of this study provided important base for bayberry disease prevention and control in Yunnan Province.
杨梅(Myrica rubra)是我国南方特有水果, 果实甜酸适口, 风味独特, 营养价值和经济价值较高, 在国内外享有盛誉。目前, 全国杨梅栽培面积已超过33.33万hm2。近年来, 杨梅病害逐年增加。国内外对杨梅病害研究有以下报道:杨梅根腐病[1]、杨梅锈病[1]、杨梅干枯病[1]、杨梅枝枯病[1]、杨梅褐斑病[2]、杨梅癌肿病[3]、杨梅根结线虫病[4]、杨梅梢枯病[5], 以及近年来发现的具有发病快、传染性强等特点的杨梅凋萎病[6]。2015年, 在云南德宏芒市的果园调查发现, 当地杨梅出现了一种新的病害, 初始现症状为当年生枝梢急性凋萎, 即杨梅枝梢叶片首先急性青枯, 后渐渐呈枯黄、褐黄直至枯死, 症状初现时叶片不脱落, 1~2个月后叶片才渐渐开始脱落, 病害导致植株大面积死亡。本文通过病原菌分离、致病性测定, 形态特征结合基因序列分析, 明确了该病的病原菌。对发病的定植苗、容器苗以及健康的定植苗和健康植株的根围土壤进行营养元素测定和比较, 初步探究发病后土壤营养元素含量的变化, 为云南当地杨梅病害防治提供理论依据。
定植杨梅苗、容器杨梅苗和本地健康生长杨梅树样品均采自云南德宏芒市的果园, 定植杨梅苗和容器杨梅苗为3年生, 本地健康生长杨梅树为20年生。采样同时, 对田间自然感病植株进行拍照记录, 并对发病症状进行观察和描述。菌株接种检测致病性的健康植株枝条采自浙江嘉兴海宁的8年生东魁杨梅。
云南杨梅病原菌的分离采用常规的组织分离法:从发病植株上剪下发病枝条, 分离成树皮和树干; 在超净工作台上, 用75%乙醇浸泡30 s, 25%次氯酸消毒1 min, 再用75%乙醇浸泡30 s, 最后用无菌水漂洗3次; 切成5 mm× 5 mm小块, 放置于PDA、NA、GS培养基上, 每个培养基接5个点, 重复3次, 以及1个对照试验。待平板上长出菌落后, 真菌挑取边缘菌丝进行纯化, 细菌采用平板划线法进行纯化, 每个样均纯化15个, 然后置于28 ℃恒温箱中培养。
参考任海英等[7]的病原菌接种方法, 选择直径为0.6~0.9 cm的1年生东魁杨梅枝条, 每根枝条在离顶端5 cm处小心去除叶片1枚, 在叶痕位置接种分生孢子悬浮液20 μ L, 以接种灭菌水作为对照, 脱脂棉吸水保湿, 保鲜膜轻轻缠绕固定。接种后的枝梢用适当大小的塑料袋轻轻套住保湿96 h, 并置于25~30 ℃、相对湿度75%~85%的恒温箱内, 用三角瓶进行水培养, 定期观察各枝条的发病情况, 发病后再对病枝进行菌株回分离, 确认致病菌为接种菌株并与原接种菌进行比较, 如果一致则明确为致病菌。
针对1.3节病原菌接种的杨梅枝条进行菌株形态观察, 同时观察病原菌在PDA、NA、GS平板上的菌落特征, 显微观察菌丝体、分生孢子等的形态特征, 对病原菌进行形态学鉴定。
将纯化后的菌株转接至新的平板, 细菌培养2 d, 真菌培养7 d。刮取细菌菌落或真菌菌丝, 提取其基因组DNA, 按照生工生物工程(上海)股份有限公司的基因组DNA快速抽提试剂盒使用说明提取。
用16S rDNA序列的通用引物对细菌总DNA进行扩增。16S rDNA序列扩增上游引物:5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3', 下游引物:5'-AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3'。PCR扩增体系(25 μ L):Taq PCR Master Mix[生工生物工程(上海)股份有限公司]12.5 μ L, DNA扩增模板0.5 μ L, 上下游引物(10 μ mol· L-1)各1 μ L, ddH2O 10 μ L。PCR扩增条件:94 ℃ 5 min; 94 ℃ 30 s, 56 ℃ 30 s, 72 ℃ 90 s, 30个循环; 72 ℃ 10 min。反应终止后, 取2 μ L PCR产物, 用1%琼脂糖凝胶进行电泳检测。
ITS4/5的上游引物5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3', 下游引物5'-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3', 扩增菌株的ITS DNA序列。反应体系25 μ L: Taq PCR Master Mix[生工生物工程(上海)股份有限公司]12.5 μ L, 上下游引物 (10 μ mol· L-1) 各1 μ L, 基因组DNA(50~100 ng· μ L-1) 0.5 μ L, ddH2O 补足至25 μ L。反应程序为:95 ℃ 5 min; 95 ℃ 30 s, 58 ℃ 30 s, 72 ℃ 80 s, 33个循环; 72 ℃ 7 min。PCR产物经琼脂糖凝胶电泳回收目标DNA片段。
按照宝生物工程(大连)有限公司的pMD18-T载体说明书进行上述扩增序列的连接转化, 挑选白色克隆, 进行PCR验证。选择阳性克隆送生工生物工程(上海)股份有限公司测序, 采用Blast软件在GenBank数据库中进行同源性比对。
取发病杨梅园内健康杨梅树和发病杨梅树周围10~20 cm土壤, 及云南本地生长健康的杨梅树体周围土壤, 送浙江省农业科学院农产品质量标准研究所检测土壤的营养成分。
用Excel和SPSS 17.0软件对数据进行处理分析。
杨梅发病后, 初始现症状为当年生枝梢急性凋萎(图1-A), 即杨梅枝梢叶片首先急性青枯, 后渐渐呈枯黄、褐黄直至枯死; 症状初现时叶片不脱落(图1-B), 1~2个月后叶片才渐渐开始脱落(图1-C)。9— 10月雨水多、湿度大时, 落叶后的叶痕位置有白色绒毛状菌丝长出, 有时会蔓延到枝干上, 枝条伤口处也会出现白色绒毛状菌丝(图1-C)。这与求盈盈等[6]和Ren等[8]报道的杨梅凋萎病症状相似。
菌株在PDA培养基上菌丝呈白色绒毛状, 生长迅速, 菌落背面成花瓣状, 培养一段时间后出现分生孢子(图2-A)。分生孢子呈纺锤形, 4隔, 中间3个细胞着色, 上面2个色胞呈深褐色, 第3个色胞呈淡褐色, 顶部和尾部无色孢均呈近三角形, 顶端多数着生3根无色透明附着丝, 基部附属丝1根, 初步鉴定该菌为异色拟盘多毛孢菌Pestalotiopsis versicolor。(图2-B)。
PCR扩增病原菌的DNA, 获得500~600 bp的DNA序列。对PCR扩增产物进行测序, 然后在GenBank中进行Blast分析, 发现所得序列与拟盘多毛孢属同源性最高, 与异色拟盘多毛孢菌(P. versicolor)的ITS序列(ITS1-5.8S-ITS2 rDNA, JN861774.2)的相似性达99%。结合形态学与分子生物学鉴定结果, 将该病原菌鉴定为异色拟盘多毛孢菌。
与健康杨梅树相比, 果园内发病定植杨梅苗周围土壤的磷、硼、钾、钙、锌元素含量均显著升高(55.8%~511.5%), 氮含量也略有升高(9.2%), 这说明果园的发病定植苗处于一种相对富营养的土壤环境。与本地健康生长杨梅树周围土壤相比, 容器内的杨梅苗土壤磷和钾含量大大升高, 升高幅度为203.2%~431.6%, 镁含量略有升高(27.6%), 其他营养元素含量都显著降低, 降低幅度为28.6%~96.9%, 这说明相对本地健康生长杨梅树来说, 容器苗的土壤各元素含量不均衡(表1)。
本研究表明, 引起云南德宏芒市杨梅发生枝枯的致病菌是异色拟盘多毛孢菌, 这与Ren等[8]报道的杨梅凋萎病菌相同。本研究采用rDNA-ITS序列分析法[9, 10, 11], 结合传统形态学特征, 确定了该病菌为异色拟盘多毛孢菌, 这是首次在云南发现由该病菌引起的杨梅病害。果园内发病定植苗与健康定植苗相比, 磷、硼、钾、钙、锌元素含量均显著升高, 氮含量也略有升高, 这说明果园内定植苗处于一种相对富营养的土壤环境中。与健康本地生长树相比, 容器内的植株土壤磷、钾和镁含量大大升高, 但是其他营养元素含量均显著降低, 说明容器苗的土壤各元素相对来说不均衡。
拟盘多毛孢属真菌是一类分布广泛的植物病原菌, 分为寄生、腐生和内生种类[11]。拟盘多毛孢菌可使番石榴(Psidium guajava)产生果腐症状[12], 引起蓝莓(Vaccinium corymbosum)的顶梢发生枯死和溃疡症状[13], 也可使采后鳄梨茎端腐烂[14], 使杧果(Mangifera indica)产生灰色叶斑症状[15], 导致采后枇杷(Eriobotrya japonica)腐烂[16], 并能引起杧果果腐病[17]和杧果苗圃叶枯病[18]。异色拟盘多毛孢菌侵染植物引起病害的报道较多, 例如能引起红海榄赤斑病[19]、澳洲坚果叶斑病[20]、杨梅凋萎病[8]和叶斑病[21]。杨梅凋萎病的致病菌是异色拟盘多毛孢菌(P. versicolor)和小孢拟盘多毛孢菌(P. microspora)[8], 而从云南德宏芒市枝枯病害树体样品中只分离出异色拟盘多毛孢菌, 这可能是由于采样地点不同引起的, 或者云南分离样品数量较少。拟盘多毛孢菌萌发和侵染的最适宜温度为20~30 ℃和25~35 ℃, 最适宜相对湿度是60%~80%, 其分生孢子能够利用多种营养萌发。对拟盘多毛孢菌致病菌传播规律进行研究发现, 浙江地区的杨梅凋萎病周年发生, 发病高峰期集中在9月中旬至11月初, 且果园内海拔低、流水冲刷严重的位置先发病[22, 23]。由于浙江和云南环境和气候差异较大, 发病规律可能存在较大差异, 云南的异色拟盘多毛孢菌侵染杨梅的规律需要深入研究。目前, 已经筛选出包括苯醚甲环唑和咪鲜胺等低毒高效防控药剂, 生物有机肥强壮树势等一套综合防控技术防治杨梅凋萎病[24], 云南的杨梅枝枯病害防控可以借鉴此方法。由于云南是杨梅的新产区, 在苗木引进时要注意引进抗病及健康苗木[25]。还可以利用实时荧光定量PCR的方法检测苗木是否携带病原菌[26], 杜绝病菌随着苗木进入新种植区。
营养元素对植物的健康生长以及抗病性至关重要。研究表明, 氮素信号会影响植物的感病性或抗病性[27], 钾元素和硼元素可以增强植物抗病性[28, 29, 30], 植物产生抗病反应的早期信号之一是钙离子的流入, 并且钙离子参与过敏性坏死反应[31, 32, 33]。杨梅凋萎病与营养元素也有着密切关系。与健康杨梅树根围土壤相比, 浙江成年杨梅树发生凋萎病后, 钙含量显著升高[34], 但是氮含量降低[35]。本研究中云南的3年生幼苗发病后, 土壤钙和氮含量均高于健康植株, 这种差异可能是因为云南定植杨梅是3年生小苗, 人工施氮肥量大, 幼树部分枝梢死亡后失去吸收氮元素的能力, 但是健康树氮吸收量大, 所以取样检测的健康树体根围土壤氮含量低于病树; 而浙江成年杨梅树人工施肥量低, 而且健康树需氮量低, 导致病树根围土壤氮含量低于健康树, 这也从侧面说明土壤中营养元素含量与杨梅发病相关, 但不是根本病因。生产中培养健康树势, 增强树体抗病性, 必须根据树龄、树势、土壤不同做到均衡营养。
The authors have declared that no competing interests exist.