Antifungal Activity of Chitosan on Fusarium sulphureum in Relation to Dry Rot of Potato Tuber

The antifungal activity of chitosan on Fusarium sulphureum in relation to the inhibitory effect on dry rot of potato tuber was investigated. The results showed spore germination and mycelial growth of F. sulphureum were inhibited by chitosan treatment and the inhibitory effect was highly correlated with chitosan concentration used in this study. Morphological changes such as intertwisting hyphal, distortion, and swelling with excessive branching were observed by scanning electron microscopy （SEM） observation. Transmission electron microscopy （TEM） observation further indicated the ultrastructural alterations of hyphae. These changes included abnormal distribution of cytoplasma, non-membraneous inclusion bodies assembling in cytoplasm, considerable thickening of the hyphal cellular walls, and very frequent septation with malformed septa. Application of chitosan at higher concentration caused serious damage to fungal hyphae, including cellular membrane disorganisation, cell wall disruption, and breaking of inner cytoplast. New hyphae （daughter hyphae） inside the collapsed hyphal cells was often detected in the cytoplasm of chitosan-treated hyphae. In vivo tests showed that chitosan treatment at 0.5 or 1% effectively controlled the dry rot of potato tuber inoculated with a spore suspension ofF. sulphureum. However, the chitosan treatment at 1% caused phytotoxicity to potato tuber. This study suggests that the use of chitosan could be a promising handling as a natural fungicide to partially substitute for the synthetic fungicides in potato tuber.

高光谱图像结合卷积神经网络的马铃薯干腐病潜育期识别

马铃薯是世界第四大粮食作物,具有丰富的营养价值。但其在贮藏和运输过程中易被镰刀真菌侵染而产生干腐病,最终造成巨大资源浪费和经济损失,因此实现马铃薯干腐病的早期快速无损检测是必要的。在样品被病原菌侵染时,经历了健康—潜育期—轻度病害—重度病害的阶段,其中潜育期的样品难以识别,主要源于病害发生时间较短,表面未形成肉眼可见的病斑,与健康样品相似。为了实现马铃薯干腐病潜育期的识别,结合高光谱成像和深度学习展开马铃薯干腐病早期诊断研究。以健康和不同腐败程度马铃薯为实验对象,获取健康和不同病害等级的马铃薯高光谱图像。然后基于ENVI人工选取健康部位和不同腐败程度样品的病斑部位为感兴趣区域(ROI),并计算ROI的平均光谱值作为该样品的最终光谱信息。以光谱数据作为输入变量,病害等级作为输出变量,建立卷积神经网络(CNN)模型,并对其网络结构进行优化,对比分析不同模型的预测结果,筛选出最优网络层模型为Model_3_3。并基于此结构进行学习率的优化,得到Model_0.0001识别效果最好,其总体准确率、精度、灵敏度和特异性分别为99.68%、99.76%、98.82%、99.54%。为了进一步突显CNN应用于马铃薯干腐病潜育期识别的优势,建立了最小二乘支持向量机(LS-SVM)、随机森林(RF)、K-近邻法(KNN)和线性判别分析(LDA)模型。结果显示,四种常规算法模型的识别准确率分别为90.77%、92.30%、93.10%和92.34%,其中对潜育期样品识别率分别为91.00%、85.58%、94.18%和90.33%。对于总体准确率,CNN模型较几种常规方法提高了6.58%~8.91%;对于潜育期样品的识别,CNN模型较常规方法提高了5.55%~14.15%。研究表明,高光谱成像技术结合CNN可以有效实现马铃薯干腐病潜育期识别,为提高马铃薯病害早期诊断的智能化水平提供了参考方法。

一株马铃薯干腐病生防菌的鉴定及其抑菌活性研究

镰孢菌引起的马铃薯干腐病是影响马铃薯贮存期间产量与品质的重要病害之一。寻找高效低毒的防治马铃薯干腐病的生防药剂对提高马铃薯的产量与质量具有重要意义。本研究以腐皮镰孢Fusarium solani为病原菌,测定分离自马铃薯块茎的菌株2-1-9-CJK-2的抑菌活性。该菌株发酵液、无菌发酵液、菌悬液、胞内组分以及挥发性有机物对腐皮镰孢均具有抑菌活性,抑制率分别为93.37%、61.92%、80.82%、44.01%和49.16%。结合形态学、生理生化特征和多基因系统发育树构建鉴定其为贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis。马铃薯切片试验和马铃薯块茎试验表明,当菌株发酵液浓度为1×10^(9)cfu/mL时,对病原菌的抑制效果最好。除此之外,菌株可以分泌蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶,具有溶磷能力和生物膜形成能力,但不具有溶血性,并且对供试的其他6种病原真菌有较强的抑菌活性。研究表明贝莱斯芽胞杆菌2-1-9-CJK-2抑菌谱广,具有生物安全性,对腐皮镰孢有较强的抑菌活性,在植物病害防治中具有一定的应用潜力,可为马铃薯干腐病生防制剂的开发奠定基础。

暹罗芽胞杆菌JZ1-4-10对马铃薯干腐病的抑菌作用及机理

为了得到对马铃薯干腐病具有良好抑菌效果的生防细菌,本研究从4株芽胞杆菌中筛选出暹罗芽胞杆菌JZ1-4-10,并通过马铃薯活体试验探究菌株JZ1-4-10防治马铃薯干腐病及其相关防御酶活性的影响。结果表明,4株芽胞杆菌中菌株JZ1-4-10的抑菌活性最高,对茄病镰刀菌的抑菌率达59.15%,发酵液的抑菌率达61.25%;此外,菌株JZ1-4-10处理有效提高了马铃薯SOD和POD活性,降低PPO酶活性和MDA含量,保持了马铃薯贮藏期间的品质,且对马铃薯干腐病的预防效果优于治疗、钝化的防治效果,达85.17%;同时,该菌株菌悬液及挥发性有机物均有较高的抑菌活性,并具有较强的生物膜形成能力。因此,暹罗芽胞杆菌JZ1-4-10对马铃薯干腐病有着巨大的防治潜力,可进一步开发成生防菌剂。

甘肃窖藏马铃薯干腐病病原菌分离鉴定及致病性分析

目的明确引起甘肃马铃薯主产区窖藏块茎干腐病致病菌的种类,确定强致病性的优势种群。方法通过组织分离法从甘肃省通风贮藏库窖藏的典型马铃薯干腐病发病块茎组织中分离纯化获得病原菌,采用形态学结合真菌ITS序列进行菌种鉴定,用MEGA软件比较亲缘关系,根据柯赫氏法则测定分离菌株对‘大西洋’和‘陇薯7号’马铃薯微型薯的致病性。结果从采集的马铃薯罹病组织中分离纯化得到15株真菌,分别鉴定为三线镰刀菌(Fusarium tricinctum)、茄病镰刀菌(F.solani)、锐顶镰刀菌(F.acuminatum)、木贼镰刀菌(F.equiseti)、尖孢镰刀菌(F.oxysporum)和环孢镰刀菌(F.annulatum),分离频率在6.67%~26.67%之间。6种镰刀菌均可导致马铃薯块茎发病,其中锐顶镰刀菌、三线镰刀菌和茄病镰刀菌引起的病斑显著大于其他3种镰刀菌引起的病斑。结论引起甘肃窖藏马铃薯干腐病的病原菌主要有三线镰刀菌、茄病镰刀菌、锐顶镰刀菌、木贼镰刀菌、尖孢镰刀菌和环孢镰刀菌,致病力强的优势种群为锐顶镰刀菌、三线镰刀菌和茄病镰刀菌。环孢镰刀菌作为马铃薯干腐病的致病菌属首次在我国被报道。

接骨木镰刀菌产呕吐毒素条件筛选及致病性分析

旨在通过单因素试验对接骨木镰刀菌产呕吐毒素的温度、时间、pH、碳源及碳源浓度进行筛选,应用响应面法设计试验,依据Box-Behnken中心组合原理筛选得到影响接骨木镰刀菌产呕吐毒素的关键因素。以呕吐毒素含量为响应值借助Design-Expert v8.0.6软件分析各影响因子与响应值的相互作用,预测最适条件并验证。试验得到一个拟合程度高、误差小的模型,得出呕吐毒素含量最大时的条件为:葡萄糖为碳源、培养温度26.19℃、pH 6.12、培养时间25.38 d。在此条件下,呕吐毒素含量预测值为2.50 ng/mL,实际测得呕吐毒素含量为2.57 ng/mL。低浓度呕吐毒素处理能减小马铃薯病斑面积20%。

马铃薯育种材料在哈萨克斯坦地区的病毒鉴定和干腐病抗性研究

旨在揭示马铃薯育种材料对马铃薯干腐病抗性及马铃薯病毒病侵染情况。采用酶联免疫吸附测定(ELISA)及尖孢镰刀菌侵染,对38份马铃薯育种材料的病毒侵染情况及马铃薯干腐病抗性进行鉴定。结果显示:阿克莫拉地区马铃薯病毒病侵染发生情况复杂,存在多种病毒复合侵染。38份材料中,18个品系和1个品种材料未侵染马铃薯病毒;对18份马铃薯育种材料尖孢镰刀菌抗性鉴定,其中抗性材料1份,中抗材料1份,其余均不具有抗病性。哈萨克斯坦阿克拉莫地区马铃薯病毒病发生情况复杂,需注重种薯脱毒及防控病毒传播;干腐病抗性材料可作为育种亲本材料使用。

甘肃河西马铃薯根际生防木霉菌对接骨木镰刀菌的拮抗筛选及鉴定

从甘肃省西部地区农牧交错区的马铃薯根际土壤中共分离到108株木霉菌株,通过平板对峙法筛选出10株对马铃薯干腐病主要病菌接骨木镰刀菌拮抗效果较好的木霉菌株,抗性系数均在0.826以上,其中天祝3株、永登4株、山丹3株。根据形态学特征、培养性状和ITS序列分析,将这10株生防木霉菌鉴定为哈茨木霉、长枝木霉、深绿木霉和粘绿木霉4个种。研究结果还表明,马铃薯根际土壤中的优势生防木霉菌种为哈茨木霉和长枝木霉,长枝木霉与深绿木霉对病原菌接骨木镰刀菌的拮抗作用最强。长枝木霉菌对接骨木镰刀菌有较好的拮抗效果,在国内系首次报道。

黑龙江省马铃薯干腐病菌种类鉴定及致病性

本研究将采自黑龙江省不同地区的马铃薯干腐病病样进行分离和病原菌纯化,得到27个镰刀菌菌株,通过致病性鉴定,其中的18个菌株具有致病性。运用培养性状和形态特征综合分析的方法,对上述18个菌株进行鉴定,结果显示为6种镰刀菌,分别为拟枝孢镰孢(Fusarium sporotrioides)、茄镰孢(F.solani)、接骨木镰孢(F.sam-bucinum)、拟丝孢镰孢(F.trichothecioides)、燕麦镰孢(F.avenaceum)和茄病镰孢蓝色变种(F.solanivar.coerule-um)。同时对上述6种镰刀菌进行致病性测定,结果表明不同种类镰刀菌致病性不同,以接骨木镰孢、燕麦镰孢和拟丝孢镰孢致病力最强,拟枝孢镰孢致病力最弱。

马铃薯干腐病病菌生物学特性及室内药剂筛选

采用十字交叉法,研究马铃薯干腐病两种病原菌锐顶镰刀菌（Fusarium acuminaturn）和黄色镰刀菌（F.culmorum）的生物学特性。结果表明,二者最适生长培养基均为PDA培养基,生长温度5~35℃,25℃为最适温度,pH值5.0~11.0。F.acuminaturn菌丝生长的最适酸碱度为pH值7.0,相对最适碳源为麦芽糖,最适氮源为尿素;F.culmorum菌丝生长的最适酸碱度为pH值6.0,相对最适碳源为蔗糖,最适氮源为硝酸钾。采用菌落生长速率法,对这两种病原菌进行了室内药剂筛选研究,结果表明：32.5%苯醚甲环唑·嘧菌酯和72%霜脲·锰锌抑菌效果相对最强,有效中浓度（EC50）平均值范围为70.604~76.812mg/L,表现出良好抑菌作用。

外源H_2O_2处理对马铃薯块茎干腐病的控制及其机理

【目的】研究外源过氧化氢(H2O2)处理对采后马铃薯块茎干腐病的控制效果及作用机理。【方法】在离体条件下通过扫描电镜、透射电镜等方法观察分析外源H2O2对马铃薯干腐病菌(Fusarium sulphureum)生长、菌落形态及其超微结构的影响,并以陇薯3号马铃薯为试材,分别在处理前后接种F.sulphureum,研究外源H2O2对病害的治愈和预防作用。【结果】外源H2O2处理强烈抑制了F.sulphureum的菌丝生长和孢子萌发且表现出明显的浓度效应,显著增大了F.sulphureum的细胞膜透性;扫描电镜观察发现H2O2处理过的F.sulphureum菌落分布不均匀,菌丝缠绕、扭曲在一起,部分菌丝出现断裂、塌陷等现象;透射电镜进一步观察到H2O2处理过的菌丝细胞壁加厚且内部出现空腔。体内试验结果表明,外源H2O2处理对处理前后接种F.sulphureum的马铃薯块茎干腐病均具有一定控制作用。【结论】H2O2不仅对病原物具有直接的抑制作用,还能有效提高马铃薯块茎组织的抗病性,因此H2O2可以作为一种具有潜力的天然防腐剂应用于马铃薯采后病害的控制。

三种防腐剂对马铃薯薯块干腐病菌的毒力及抑制作用

马铃薯干腐病是目前马铃薯贮藏期间发生较严重的一种病害,已成为影响马铃薯贮藏保鲜的瓶颈问题之一。为筛选出施用简便、安全高效且能取代液体类毒性强的防腐剂,试验对二氧化氯、仲丁胺和过氧乙酸三种熏蒸型防腐剂进行了室内毒力测定和抑制效果评价。结果表明:该三种防腐剂对马铃薯干腐病具有不同的抑制活性,其中仲丁胺对马铃薯干腐病的抑菌效果最佳,其毒力回归式为y=3.608 7+7.500 8x,EC50为0.202 8μg/mL。通过3种防腐剂的体内效果试验,结果表明:在低温条件下,3种防腐剂处理均不同程度地降低了马铃薯块茎的发病率,其中以仲丁胺控制效果最佳,95μg/kg浓度处理可明显降低接种马铃薯薯块的发病率和病斑扩展速度。因此可以推断仲丁胺是防治马铃薯干腐病的理想药剂之一。

柠檬酸处理对马铃薯干腐病的抑制作用及防御酶活性的影响

研究了不同柠檬酸浓度处理对马铃薯干腐病的抑制作用及防御酶活性的影响.结果表明:浓度为45mmol.L-1的柠檬酸处理对损伤接种F.sulphureum的抑制效果最好,处理后病班直径比对照降低了74%,而60mmol.L-1的柠檬酸处理则对马铃薯产生了轻微的药害;切片在诱导处理48 h后表现最大抗病性.马铃薯块茎组织经浓度为45 mmoL.L-1的柠檬酸处理后,其过氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性均明显升高,类黄酮和总酚含量也明显高于对照.说明柠檬酸能有效抑制马铃薯干腐病与组织内这4种抗性酶的活性以及类黄酮和酚类物质的含量密切相关.

真菌菌丝细胞壁提取物对马铃薯块茎组织抗干腐病的诱导效应

以马铃薯(品种‘大西洋’)块茎切片为材料,研究了马铃薯非亲和菌株粉红单端孢(Trichothecium roseum)菌丝细胞壁提取物处理对马铃薯块茎组织干腐病抗性的诱导效果及其机理。结果表明,150μg/mL(以中性糖含量为标准)菌丝细胞壁提取物预处理马铃薯切片72 h后进行损伤接种能显著降低干腐病菌(Fusarium sulphureum)的侵染能力,预处理块茎的病斑直径仅为对照的43.6%;菌丝细胞壁提取物处理能显著增强与马铃薯块茎组织抗病相关的过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性。可见,粉红单端孢菌丝细胞壁提取物预处理能显著增强马铃薯块茎组织对干腐病的抗性,而且主要是通过提高马铃薯块茎组织中与抗病性相关酶的活性来实现的。

马铃薯镰刀菌干腐病研究进展及防控手段

马铃薯是世界第四大粮食作物。马铃薯干腐病是一种重要的马铃薯收获后真菌病害,在我国各马铃薯产区内广泛发生,导致马铃薯块茎的商品薯率大幅下降,对马铃薯的产量造成严重经济损失。本文针对马铃薯干腐病的症状、发生与危害、病原菌种类以及综合防控手段进行综述,以期为病害的研究及防治提供参考。

我国马铃薯干腐病及其防治研究进展

马铃薯干腐病是马铃薯生长期和贮藏期的真菌性病害,极易侵染马铃薯块茎,对产量和品质影响很大,是限制马铃薯产业发展的关键问题之一。本文对马铃薯干腐病症状、传播、致病机制、鉴定方法,以及我国马铃薯干腐病发生情况、种类分布进行总结,并对马铃薯干腐病防治措施进行归纳,以期为马铃薯干腐病的研究和防治奠定理论基础。

寡雄蛋白(Oligandrin)处理对马铃薯块茎干腐病及苯丙烷代谢的影响

本实验以"新大坪"马铃薯(Solanum tuberosum)为试材,通过体内实验,研究了寡雄蛋白(oligandrin)对马铃薯块茎干腐病的控制效果;同时从生化和分子水平上分析揭示了寡雄蛋白处理对马铃薯块茎苯丙烷代谢的调控机理。结果表明:56、24、18、12、6μg/m L寡雄蛋白处理对马铃薯块茎干腐病的扩展都有一定的控制效果,其中24μg/m L寡雄蛋白处理效果最佳,处理后块茎病斑直径为对照的58.33%;进一步研究表明寡雄蛋白处理能提高与马铃薯块茎组织苯丙烷代谢相关的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸脱氢酶(CAD)、肉桂酸羟化酶(C4H)和4-香豆酰-辅酶A连接酶(4CL)的活性及相关基因的表达;同时抗性物质总酚、类黄酮及木质素含量也因寡雄蛋白处理而提高,在处理后第3 d类黄酮含量出现高峰,高于对照果实54%。可见寡雄蛋白可通过增强组织的苯丙烷代谢而提高马铃薯块茎的抗病性。

K_2HPO_4采后处理对马铃薯干腐病的抑制

采用K2HPO4浸泡马铃薯块茎和切片,研究K2HPO4对损伤接种Fusarium sulphureum马铃薯干腐病的控制效果.结果表明:K2HPO4处理可有效抑制损伤接种马铃薯块茎和切片病斑直径的扩展,其中以70 mmol.L-1处理效果最好.K2HPO4对切片的最强抗性诱导出现在处理后48 h;K2HPO4处理后损伤接种切片组织中POD、PPO、PAL和GLU活性明显增高,O2.-和木质素含量显著积累,说明K2HPO4可通过诱导马铃薯体内的防卫反应来增强其对干腐病的抗性.

马铃薯干腐病主要致病菌DNA提取方法比较

马铃薯干腐病是由镰刀菌导致的马铃薯窖储真菌病害之一,获得高质量镰刀菌的DNA是建立马铃薯干腐病分子检测的前提。本试验采用改良SDS法和2×CTAB法对黑龙江省马铃薯干腐病五种镰刀菌的DNA提取方法进行了比较。结果表明,在腐皮镰刀菌(Fusarium solani(Mart.))和拟丝孢镰刀菌(Fusarium trichothecioides Wollenw)的DNA提取过程中,改良SDS法优于2×CTAB,获得的DNA含量较高、条带较亮、纯度较高、完整性较好,而对于燕麦镰刀菌(Fusarium avenaceum(Corda&Fr.)Sacc)、接骨木镰刀(Fusarium sambucinum Fuckel)和拟枝镰刀菌(Fusarium sporotrioides Sherb)的DNA提取两种方法差异不大,但获得的DNA都可以很好的应用到后面的分子实验过程中,此试验获得的结果可以为马铃薯干腐病致病菌的分子生物学研究提供基础。

基于动态时间弯曲的马铃薯干腐病发病期时序高光谱诊断方法

本实验针对马铃薯干腐病潜育期到发病期的诊断方法进行研究,利用时序高光谱对病害发生过程中的病症特征进行分析和提取,并基于时序性特征采用动态时间弯曲(dynamic time warping,DTW)聚类算法对时序关键点进行分析,即对发病期初始点进行诊断。本研究在数据预处理中使用图像阈值分割算法提取动态感兴趣区域,利用概率密度比算法剔除病害光谱异常值,在对比病症的光谱与外观后,发现马铃薯干腐病的光谱具有非单调性特征,再基于该非单调性特征使用高斯核函数的主成分权重系数法进行光谱特征提取。最后基于病害特征,利用模糊聚类方法判定时序关键点,其结果正确率仅为66.7%;针对特征时序性再利用DTW聚类算法判定时序关键点,其结果正确率达94.4%。本实验研究表明基于DTW的时序高光谱诊断方法能对马铃薯干腐病发病期进行有效诊断。