甜瓜新镰刀菌果腐病病原菌Fusarium asiaticum的生物学特性研究及抗病品种筛选

由镰刀菌属引起的甜瓜果腐病是全球甜瓜生产的重要真菌性病害之一,2020年从浙江宁海发病甜瓜上分离获得一株亚洲镰刀菌(Fusarium asiaticum)Fa-25,可引起浙江省的甜瓜果腐病,为明确该亚洲镰刀菌的生物学特性,开展Fa-25的最适生长条件和致病力的探究。结果表明,亚洲镰刀菌Fa-25的最适生长温度为28℃,比较适合的碳源为葡萄糖和乳糖,比较适合的氮源为KNO3、甘氨酸、亮氨酸和丙氨酸,尿素则不利于生长。该病原菌喜光,菌丝致死温度为35℃,最适的pH为6。利用亚洲镰刀菌Fa-25对瓜类果实进行刺伤接种,筛选到柏格、HXC12和P80这3个较抗的甜瓜材料。此外,Fa-25还可对西瓜和黄瓜产生致病力。

Fusarium graminearum sensu stricto和F.asiaticum3种分子鉴定方法的比较

Fusarium graminearum sensu stricto和F.asiaticum是中国主要的禾谷镰刀菌复合种(FGSC)成员,为了提高这2个种的鉴定效率,选取48个引起小麦赤霉病和玉米茎腐病的FGSC菌株,比较了系统发育谱系分析、PCR-RFLP(聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性)和多重PCR 3种分子鉴定方法。系统发育谱系分析首先扩增菌株的EF-1α和Tri101两个基因的部分序列,测序之后利用MEGA 6.06软件构建系统发育树,结果表明,有11个菌株与F.asiaticum聚在一起,37个菌株与F.graminearum sensu stricto聚为一枝,此法繁琐、复杂、成本高,但鉴定结果准确。PCR-RFLP基于组蛋白H3基因特殊的酶切位点,设计引物H3d StyⅠ/H3R1,通过PCR和酶切反应进行鉴定,电泳检测发现,有11个菌株为F.asiaticum,37个菌株为F.graminearum sensu stricto,该法工作量大且对操作过程要求高。多重PCR基于CYP51A基因设计特异引物Fa F/FaR和Fg F/FgR进行鉴定,电泳检测结果表明,有11个菌株为F.asiaticum,37个菌株为F.graminearum sensu stricto,此法操作简单、效率高。以上3种分子鉴定方法结果一致,但多重PCR方法具有快速、准确、高效的特点。

蓝莓镰孢菌叶枯病的病原菌鉴定

在江西蓝莓产区的病害调查过程中,发现一种由镰孢菌侵染的叶部新病害,主要引起叶片枯萎,进行病原菌的分类鉴定将为病原学及该病害综合防控提供前期基础。病原菌的分离采用二步分离法,组织分离之后采取单孢分离。致病菌的确定依据柯赫氏法则。病原菌的鉴定方法依靠表型特征鉴定,同时辅助ITS和TEF-1α序列进行分子鉴定。引致江西地区蓝莓叶枯病的致病菌为JX03Aa,经表型鉴定与分子鉴定表明该病菌为亚细亚镰孢菌(Fusarium asiaticum)。江西地区发生的蓝莓叶枯病由亚细亚镰孢菌侵染所致,蓝莓是亚细亚镰孢菌的新记录寄主。

一种快速检测小麦赤霉病菌种类的方法

为建立一种能够快速、简便和准确检测我国小麦赤霉病菌种类的方法,直接采用发病麦穗快速提取DNA,并结合特异性分子标记对采自我国的小麦赤霉病菌种类进行快速检测。该检测方法成功实现了对小麦赤霉病菌基因组DNA的快速提取和特异性分子标记检测,通过对河北、河南、江苏、安徽四省41份样本的检测验证,结果显示,安徽合肥与江苏南京地区的18份材料均为亚洲镰刀菌(Fusarium asiaticum),河北安新与赵县地区的12份材料均为禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum),而河南地区的11份材料中2种致病菌株均有出现,检测结果与已经报道的这2种致病菌的地区分布情况一致。该方法不仅可以达到传统方法(CTAB法提取DNA)的效果,而且与之相比还具有快速、简便的优点,可用于小麦赤霉病菌群体结构和地区分布情况的研究。

小麦赤霉病穗组织中亚洲镰刀菌定量分析及其在品种(系)抗性评价中的应用

为探明小麦穗中亚洲镰刀菌Fusarium asiaticum积累菌量与品种赤霉病抗性的关系,并探讨该菌定量分析方法在品种抗性评价中的应用价值,用TaqMan探针实时荧光定量PCR法对接种5d和10d后的9个小麦品种(系)穗组织中的F.asiaticum DNA进行测定,并与相应品种(系)田间抗性调查结果进行比较。结果表明,在F.asiaticum DNA定量检测中,Taq Man探针实时PCR技术具有高度的稳定性和可重复性。小麦品种间F.asiaticumDNA含量差异显著,接种10d后比接种5d后的DNA检测结果更能真实地反映不同品种(系)之间抗性水平的差异。在田间表现中抗水平的品种(系)之间接种10d后F.asiaticumDNA含量也有显著差异。与田间鉴定结果比较,定量分析具有较好的区分作用。

亚细亚镰孢菌产碱性蛋白酶与致病力的相关性

选择了6个不同致病力的亚细亚镰孢菌菌株,提取纯化碱性蛋白酶,利用蛋白酶活性电泳的方法对其进行特性分析,研究其致病力与其产碱性蛋白酶的相互关系。亚细亚镰孢菌产生的碱性蛋白酶最适反应温度为30-40℃,最适反应pH值为7.5-8.5,属于丝氨酸蛋白酶类型。菌株致病力强弱与其产碱性蛋白酶活性呈极显著正相关。亚细亚镰孢菌产生的碱性蛋白酶可能与真菌的致病力有关。

长江中下游地区亚洲镰刀菌NX-2毒素群体的检测

由禾谷镰刀菌复合种(Fusarium graminearum species complex,FGSC)引起的麦类赤霉病,是农业生产上的重要病害。为明确中国长江中下游冬小麦主产区小麦赤霉病菌种的构成及其地理分布,对2008年从江苏、浙江和湖北3省采集的656株小麦赤霉病菌株进行了分类鉴定。结果显示,其中558个菌株为亚洲镰刀菌(Fusarium asiaticum),98个菌株为禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum sensu stricto),表明中国长江中下游冬小麦主产区小麦赤霉病的主要致病菌是亚洲镰刀菌。选择亚洲镰刀菌(F.asiaticum)为研究对象,通过PCR-RFLP的方法对其进行产NX-2毒素菌株的检测。结果没有检测到产NX-2毒素菌株,表明中国长江中下游冬小麦主产区并未出现NX-2毒素群体。本研究旨在了解NX-2毒素群体在中国长江中下游地区的地理分布,为进一步研究麦类赤霉病菌群体遗传多样性和演化趋势奠定基础,为麦类赤霉病的防治和毒素污染的控制提供理论依据。

小麦赤霉病生防菌的筛选及其田间防效研究

为了减少化学农药的使用并建立小麦赤霉病的高效生防技术,从各地小麦赤霉病发病穗部分离筛选到1株对小麦赤霉病具有高拮抗活性的细菌Z54,对该菌株进行菌株鉴定、室内抑菌测定、盆栽防病试验和田间小区防治试验。经分子生物学鉴定结合形态学分析,将该菌株鉴定为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)。平板对峙结果显示,Z54菌株对亚洲镰刀菌(Fusarium asiaticum)P2的菌丝抑制率达到70.13%;Z54菌株发酵液与亚洲镰刀菌P2在PDA上共培养结果显示,Z54菌株对P2的抑制率达到100%。盆栽防病试验显示,Z54菌株的菌体和菌株发酵液对小麦赤霉病的防治效果分别为78.57%和77.95%。田间小区试验显示,菌体与菌株发酵液对小麦赤霉病的防治效果分别为73.63%和75.82%。研究结果表明,枯草芽胞杆菌Z54菌株对亚洲镰刀菌引起的小麦赤霉病具有较好的防治效果,开发应用前景广阔。

山黧豆根腐病病原菌亚洲镰孢菌的分离鉴定

为了明确山黧豆(Lathyrus sativus)根腐病病原菌的分类地位,本研究于2018年8月在四川省南充市采集山黧豆根腐病病样,经组织分离法进行分离纯化,采用形态学和翻译延伸因子(Translation elongation factor 1-agene,EF-1α)基因序列分析相结合的方法对致病菌进行鉴定。结果表明:从采集的山黧豆根腐病病样上共分离获得39株分离物,其中3株分离物Shan-27,Shan-28和Shan-29对山黧豆具有强致病性,分离频率为7.69%;这3株致病菌在形态学上均接近于禾谷镰孢菌复合种(Fusarium graminearum species complex),而对其翻译延伸因子(EF-1α)序列分析发现,其均与亚洲镰孢菌聚在同一分支上,同源性达99%以上。因此,根据菌株形态学特征和EF-1α基因序列分析结果,将引致山黧豆根腐病的病原菌确定为亚洲镰孢菌(Fusarium asiaticum)。

长江流域禾谷镰孢菌群部分菌株系统发育学、产毒素化学型及致病力研究

从采集自长江流域引起小麦赤霉病的禾谷镰孢菌群(Fusarium graminearum clade)菌株中选取了31株,扩增并测定了这些菌株的EF-1α(translation elongation factor)、PHO(phosphate permease)基因序列,利用相关软件进行了系统发育分析。对这些菌株的产毒素化学型进行了分子检测。同时,用两个小麦品种(扬麦158和安农8455)测定了菌株的致病力。系统发育分析表明绝大多数菌株与F.asiaticum聚为一枝,只有一个菌株11027与F.graminearum聚类。30株F.asiaticum中有24株产脱氧雪腐镰孢菌烯醇(deoxynivalenol,DON)和3-乙酰脱氧雪腐镰孢菌烯醇(3-acetyldeoxynivalenol,3-AcDON),另外6株产雪腐镰孢菌烯醇(Nivalenol,NIV)。一株F.graminearum菌株11027产脱氧雪腐镰孢菌烯醇(DON)和15-乙酰脱氧雪腐镰孢菌烯醇(15-acetyldeoxynivalenol,15-AcDON)。在扬麦158上,菌株间的致病力分化较为明显,产NIV毒素的菌株致病力普遍较弱,强致病力的菌株都产3-AcDON毒素。结果表明在我国长江流域,产3-AcDON毒素的F.asiaticum是引起小麦赤霉病的优势种群,中抗赤霉病的小麦品种扬麦158可以有效评价菌株的致病力强弱。

茎基腐亚洲镰孢菌侵染抗感小麦品种的组织病理学观察

小麦茎基腐是由多种镰孢菌侵染的世界性土传病害,亚洲镰孢菌(Fusarium asiaticum)是我国冬小麦主产区茎基腐镰孢菌的优势种群,对小麦生产造成巨大损失。本研究利用绿色荧光蛋白报告基因标记亚洲镰孢菌,研究其侵染抗感小麦的病理组织学过程,建立了茎基腐病菌与寄主互作的直观性的研究体系,对病害防治及抗病育种具有重要意义。基于PEG-CaCl_2介导原生质体转化法将gfp导入亚洲镰孢菌株CF0915,对转化子进行荧光表达、PCR验证、遗传稳定性、生长特性及致病力分析,选取与野生型表现相近的转化子进行侵染分析。结果表明,绿色荧光蛋白基因(gfp)与潮霉素基因(hyg)PCR扩增表明gfp已整合入真菌基因组中,转化子菌丝与分生孢子表现强烈绿色荧光信号,gfp能够在转化子中稳定遗传,菌落形态、生长速度及致病力与野生型菌株无显著差异;将gfp标记病菌分生孢子接种感病品种1 d后,大量孢子附着于根毛及根表皮细胞开始萌发,接种2 d后观察到抗性品种分生孢子萌发;感病品种接种3 d后,菌丝直接侵入表皮细胞或沿表皮细胞间层定殖生长,扩展至皮层组织,8 d后菌丝从根部迅速扩展至茎基部,至第10 d大量菌丝充塞根皮层细胞,叶鞘维管束也被菌丝侵染,并产生大量大型分生孢子,植株表现褐色病斑,14 d后根部及茎维管束被大量菌丝体填充,而后产生大量厚垣孢子,至25 d大部分感病品种幼苗萎蔫死亡;与感病品种相比,抗性品种在整个侵染过程中表现时间滞后。本研究对引起茎基腐病的亚洲镰孢菌侵染小麦的组织学过程观察,为病菌致病机理的阐释及抗病资源的利用提供了重要理论依据。

利用错配碱基引物的ASO-PCR检测小麦赤霉病菌对多菌灵中抗菌株Codon^(200) TTC→TAC基因型

采用在引物3′端引入错配碱基,建立了特异性检测小麦赤霉病菌对多菌灵中抗菌株(Codon200TTC→TAC)基因型的ASO-PCR分子检测技术。结果表明含有错配碱基的引物对NT-7 R1/NT-7 Err5 F能够特异性检测小麦赤霉病菌对多菌灵的中抗菌株(Codon200TTC→TAC),扩增条件为94℃预热5 min;94℃变性60 S,56℃退火60 S,72℃延伸60 S,35个循环;最后72℃延伸15 min。并利用26种常见植物病原真菌验证了所设计引物的PCR扩增特异性。整个检测过程快速,操作简单,结果准确,在6小时内完成。

江苏省水稻赤霉病病原菌分离鉴定与致病力分析

为明确江苏省水稻赤霉病的病原菌组成及致病特征,于2018—2019年从江苏省13个市41个县区采集341份水稻样品,采用组织分离法对病原菌进行分离纯化,基于翻译延伸因子(translation elongation factor-1α,TEF-1α)序列分析对分离菌株进行鉴定,通过TRI11基因序列鉴定及产毒力测定对其产毒化学型进行分析,并按照柯赫氏法则对其致病力进行验证。结果显示,从水稻样品中共分离获得病原菌392株,其中亚洲镰刀菌Fusarium asiaticum为385株,禾谷镰刀菌F.graminearum为7株。亚洲镰刀菌分为3-乙酰化脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-acetyldeoxynivalenol,3ADON)化学型和雪腐镰刀菌烯醇(nivalenol,NIV)化学型菌株,分别占亚洲镰刀菌总菌株数的66.8%和33.2%;禾谷镰刀菌均为(15-acetyldeoxynivalenol,15ADON)化学型。产3ADON的亚洲镰刀菌在全省范围内为优势群体,而产15ADON的禾谷镰刀菌仅在淮北地区被发现;产NIV的亚洲镰刀菌对水稻的致病性要显著高于产3ADON的亚洲镰刀菌。不同产毒化学型亚洲镰刀菌对水稻均有一定致病性,但NIV化学型亚洲镰刀菌对水稻的致病力最强。