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薇甘菊(Mikania micrantha)为菊科藤本植物,通过攀缘并形成厚毯状枝叶层覆盖宿主植物,使宿主植物不能进行正常光合作用而衰亡。在2002年被列入中国首批外来入侵物种名录,目前主要通过人工铲除和化学除草剂处理,成本高,效率低下,控制时间短,除草剂对宿主植物造成伤害且污染环境,控制效果差。
据国外报道,薇甘菊柄锈菌具有生防潜力[1],国内有关引进柄锈菌利用文献报道不少,也取得了较好的效果,但未推广应用,且外来物种的入侵风险仍难以消除[2-4],程伟文报道了豆荚大茎点霉对薇甘菊的生防潜力,但仍处于试验阶段[5]。
在薇甘菊为害区域调查发现,其叶片上有一种叶斑病,侵染叶片造成叶斑及叶枯,偶发侵染茎干造成枝枯,发生严重时,薇甘菊生长明显衰退,具备作为以菌防草研究的可能。本研究通过对薇甘菊叶斑病病原菌进行分离培养、纯化、致病性测定、病原鉴定、生物学特性和寄主范围测定的研究,旨在明确病原菌,探究病原菌培养特性及对本地主栽农作物、水果、经济作物安全性,从而为该菌的利用提供初步参考。
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薇甘菊叶斑病能入侵薇甘菊,使叶片、叶柄及未老化茎产生病变,初期为黄褐色点状病斑(见图1A),后逐渐扩大,近圆形或沿叶脉、侧脉扩展成不规则形病斑,病斑中央植物组织易失去水分而干枯、变薄、易裂、穿孔(见图1B和C)。叶柄及枝条的病斑初期为褐色小点、略凹陷,后期不断扩大呈长条形褐色病斑,直至环绕枝条一圈。病叶保湿情况下,肉眼或用放大镜观察未见小黑点等其他病症。
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分离纯化菌株回接只有1个致病,其余菌株和对照不发病。接种后第3天症状开始出现(见图2A),发病初期接种点呈黑色坏死,病健交界明显,随后病斑继续扩展,初期发病部位组织坏死分解(见图2B),将该菌菌落活体接种至薇甘菊无菌苗,表现为叶片及茎段发病,与田间观察到的症状相似(见图2C)。
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培养性状及形态在PDA上菌落圆形,边缘未老熟菌丝白色,老熟后菌丝呈黄色,菌落整体颜色初期白色后变黄褐色至深褐色(见图3A)。在PDA上不产孢,将菌丝接种于薇甘菊无菌苗可产生分生孢子器和分生孢子。
分生孢子器黑色、扁球形至球形(见图3 C和D),直径60.2~185.3 μm×72.8~159.2 μm,分生孢子椭圆形到卵圆形,无色,单胞,顶端钝圆(见图3 B),分生孢子大小:3.9~7.1 μm×1.3~3.2 μm。
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通过ITS对引物对菌株进行PCR扩增、测序,得到长度分别为516 bp的序列。将得到的序列在GenBank中进行比对,并构建系统发育树,经MEGA7.0软件进行系统发育分析,系统发育树的各个分支的支持强度通过1 000次重复的自展检验数值进行评估。结果发现,菌株(WGJ)与Boeremia exigua聚为一个进化枝(见图4),支持率为100%。依据形态鉴定和系统发育分析,叶斑病病原菌经鉴定为Boeremia exigua。
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试验结果看出,15~27 ℃范围内,该病原菌菌落直径随温度升高逐渐增大;27~42 ℃范围内,菌落直径随温度升高逐渐减小。菌丝生长适宜温度为24~33 ℃,最适温度27 ℃,42 ℃时菌丝不能生长,菌落直径与接入菌饼直径相同(见图5)。
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经菌丝段悬浮液喷雾接种,除桑树出现少量病斑,其余参试作物均未出现被侵染症状(见表1)。
表 1 病原菌接种不同作物发病情况
Table 1. Host range determination of pathogenic bacteria
物种 学名 发病 致死 再侵染 水稻 Oryza sativa L. − − − 木薯 Manihot esculenta Crantz − − − 香蕉 Musa nana Lour. − − − 龙眼 Dimocarpus longan Lour. − − − 芒果 Mangifera indica L. − − − 桉树 Eucalyptus robusta − − − 橡胶树 Hevea brasiliensis − − − 甘蔗 Saccharum officinarum − − − 桑树 Morus alba Linn. Sp. + − − 注:接种发病及再侵染程度表述,“−”表示不发病,“+”表示病斑数小于5个,平均单个病斑面积小于4 mm2,“++”表示病斑数多于5个,单个病面积小于4 mm2,病斑不连片,“+++”表示病斑数多于5个,且病斑面积大于4 mm2,或病斑连片扩展。 由表1可知,所有参试作物,均未出现致死,仅桑树轻度发病,并未发现再侵染。
Identification of Pathogen Causing Mikania Micrantha Leaf Spot and Determination of Host Range
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摘要: 对薇甘菊(Mikania micrantha)叶斑病进行分离鉴定,观察病原菌形态及进行分子生物学检测,测定病原菌生长适温及寄主范围。形态学结合分子生物学鉴定薇甘菊叶斑病病原菌为大豆茎点霉Boeremia exigua,27 ℃为该菌菌丝生长最适温度,初步发现该菌可侵染桑树,不侵染其他参试作物。
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关键词:
- 薇甘菊;
- 叶斑病;
- Boeremia exigua;
- 寄主
Abstract: In this paper, Mikania micrantha leaf spot pathogen was isolated and identified, and the morphology and molecular biology of the pathogen was carried out to determine the suitable growth temperature and host range of the pathogen. The pathogen of Mikania Micrantha leaf spot was identified as Boeremia Exigua., and the optimum temperature for mycelia growth was 27 °C. It was preliminarily found that the pathogen could infect mulberry trees, but not other tested crops.-
Key words:
- Mikania micrantha;
- Leaf spot disease;
- Boeremia exigua;
- Host
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表 1 病原菌接种不同作物发病情况
Tab. 1 Host range determination of pathogenic bacteria
物种 学名 发病 致死 再侵染 水稻 Oryza sativa L. − − − 木薯 Manihot esculenta Crantz − − − 香蕉 Musa nana Lour. − − − 龙眼 Dimocarpus longan Lour. − − − 芒果 Mangifera indica L. − − − 桉树 Eucalyptus robusta − − − 橡胶树 Hevea brasiliensis − − − 甘蔗 Saccharum officinarum − − − 桑树 Morus alba Linn. Sp. + − − 注:接种发病及再侵染程度表述,“−”表示不发病,“+”表示病斑数小于5个,平均单个病斑面积小于4 mm2,“++”表示病斑数多于5个,单个病面积小于4 mm2,病斑不连片,“+++”表示病斑数多于5个,且病斑面积大于4 mm2,或病斑连片扩展。 -
[1] Barreto RW, Evans H C. the mycobiota of the weed Mica-nia micrantha in southern Brazil with particular reference to fungal pathogens for biological control[J]. Mycol. Res., 1995, 99(3): 343−352. doi: 10.1016/S0953-7562(09)80911-8 [2] 李志刚,韩诗畴,李丽英,等. 柄锈菌在中国南方自然环境下的致病力[J]. 中国生物防治,2007,23(增刊):57−59. [3] 苟志辉. 浅析柄锈菌对的防控潜力[C]. 中国植物病理学会. 中国植物病理学会2012年学术年会论文集. 中国植物病理学会: 中国植物病理学会, 2012: 388. [4] 付卫东,杨明丽,丁建清. 柄锈菌生物学及其寄主专一性[J]. 中国生物防治,2006(1):67−72. [5] 程伟文,叶新峰,李桂荣,等. 叶枯病的研究[J]. 广东林业科技,2004(3):64−65. [6] 方中达. 植病研究方法(第三版)[M]. 北京: 中国农业出版社, 1998: 124−137, 65. [7] 孙广宇, 宗兆锋. 植物病理学实验技术[M]. 北京: 中国农业出版社, 2002: 142−144. [8] 郑樊,徐刚,仇芳,等. 海南省火龙果软腐病病原菌的鉴定及生物学特性[J]. 植物保护,2019,45(4):137−142. [9] Aveskamp M M, de Gruyter J, Woudenberg J H, et al. Highlights of the Didymellaceae: A polyphasic approach to characterise Phoma and related pleosporalean genera[J]. Studies in Mycology, 2010, 65(65): 1−60. [10] 韦海玲. 桑断枝烂叶病的病原菌种类鉴定[D]. 广西大学, 2015. [11] 王梦奇,白庆荣,王大川,等. 吉林省大豆茎点霉叶斑病病原鉴定[J]. 大豆科学,2019,38(3):428−433+454. [12] 谷祖敏. 草茎点霉作为生物除草剂防除鸭跖草的潜力及环境生物安全评价[D]. 沈阳农业大学, 2008. [13] Marcinkowska J, Roze-Katuzny I, Katuzny W. Pathogenicity of some Phomaexigua var. exigua isolates[J]. Phytopathologia Po-lonica, 2005(38): 35−44.