全 文 :第29卷第5期
2011年10月
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版)
JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY(AGRICULTURAL SCIENCE)
Vol.29No.5
Oct.2011
文章编号:1671-9964(2011)05-0020-05 DOI:10.3969/J.ISSN.1671-9964.2011.05.004
收稿日期:2010-12-21
基金项目:上海市科委重点攻关项目(08391910100);上海市农委重点攻关项目(农科攻2007第1-1号)
作者简介:李 冰(1984-),女,硕士生,研究方向:球根花卉,E-mail:04160696@163.com;
史益敏(1955-)为本文通讯作者,男,博士,教授,博士生导师,研究方向:球根花卉,E-mail:shiyimin@sjtu.edu.cn
风信子软腐病病原的鉴定和杀菌剂试验
李 冰1,马晓红1,沈 强2,顾俊杰2,史益敏
(1.上海交通大学 农业与生物学院,上海200240;2.上海鲜花港企业发展有限公司,上海201303)
摘 要:在上海生长的风信子发生软腐病的球茎中分离了菌株EP,对纯化的菌株EP进行传统方
法鉴定;并进行16SrDNA序列同源性分析,结果表明EP与Erwinia carotovorasubsp.carotovora
同源性达到97%,确定风信子软腐病病原为Erwinia carotovora subsp.carotovora。风信子软腐
病病菌在不同杀菌剂浓度下的生长试验表明,杀毒矾抑菌效果最好,有效浓度0.64×10-6g/mL时
细菌停止生长,其次为吗啉胍乙铜和农用链霉素可溶性粉剂,有效浓度分别为2×10-4g/mL和
5.76×10-4g/mL时,细菌停止生长。
关键词:软腐病病菌;鉴定;杀菌剂试验;胡萝卜软腐欧文氏菌胡萝卜软腐亚种
中图分类号:S682.2+9 文献标识码:A
Rapid Identification of Soft Rot Pathogen and Bactericidal
Test in Hyacinthus orientalis
LI Bing1,MA Xiao-hong1,SHEN Qiang2,GU Jun-jie2,SHI Yi-min1
(1.School of Agriculture and Biology,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China;
2.Shanghai Flower Port Development Corporation,Shanghai 201303,China)
Abstract:Based on 16SrDNA sequence analysis and traditional identified methods,a strain of EP was
purified from hyacinth rotting bulb in Shanghai,and was identified as Erwinia carotovora subsp.
carotovora.There is 97%homology between the EP strain and Erwinia carotovorasubsp.carotovora.The
bactericidal test showed that 0.64×10-6 g/mL of Mancozeb (Syngenta product)has more effective
bactericidal ability,folowed by 5.76×10-4 g/mL of streptomycin and 2×10-4 g/mL Moroxydine B
Copper.
Key words:soft rot bacteria;identification;bacteriostasis test;Erwinia carotovora subsp.carotovora
(Ecc)
细菌性软腐病是风信子生产栽培中的重要病
害,其蔓延速度快、传播途径广,给生产上造成的损
失大。花卉的细菌性软腐病,是由欧文氏杆菌属欧
文氏软腐细菌和假单胞杆菌属的一些细菌引起的病
症。该病危害面较广,且易泛滥成灾,是一种对花卉
生长威胁较大的病害。细菌侵染根茎、球茎、鳞茎、
块根、叶柄、叶片等营养器官,为害仙客来、君子兰、
马蹄莲、鸢尾、蔓绿绒、百合、唐菖蒲、风信子、秋海
棠、花叶万年青、虎皮兰、仙人掌、菊花、大丽花、花叶
芋、飞燕草、羽衣甘蓝等花卉[1],植株受到这种革兰
第5期 李 冰,等:风信子软腐病病原的鉴定和杀菌剂试验
氏阴性菌侵染后,病势发展迅速并在几天内造成大
面积腐烂死亡。风信子作为重要的观赏植物,其生
产受到软腐病的严重威胁。此病在立陶宛、日本、波
多黎哥、德国、阿根廷、新西兰和中国的台湾均有发
生,给花卉生产造成巨大经济损失,至今没有特效的
农药能抑制该病的发生[2]。中国大陆引种风信子以
来,由于受温度、湿度等气候条件的影响,北京、上
海、广西、云南等地都有不同程度的发生[2]。
目前普遍认为软腐病的病原主要是由欧文氏菌
属的细菌引起[3],在欧文氏菌属中某些种产生果胶
酶,使植物组织的薄壁细胞浸离降解,引起植物组织
软腐,这与风信子的发病症状非常相似,这类病原被
归入“carotovora”群或称软腐群。其中最重要的病
原菌是胡萝卜软腐欧文氏菌胡萝卜软腐亚种
(Erwinia carotovora subsp.carotovora,Ecc,又叫
Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum,
Pcc)、胡萝卜软腐欧文氏菌黑胫亚种(Erwinia
carotovora subsp.atroseptica,Eca.)和菊欧文氏菌
(E.chrysanthemi),此外,杓兰欧文氏菌(Erwinia
cypripedii)和大黄欧文氏菌(Erwinia rhapontici)
也被归入此群[4]。
软腐病病原和防治的研究现今较多的集中于马
铃薯、大白菜、甜菜、魔芋等蔬菜类作物,花卉上主要
是马蹄莲[5]、鸢尾[6-7]、龙舌兰[8]等植物,国内之前关
于风信子的研究主要在栽培[9]花粉活力及育性等方
面[10]。本文就上海地区风信子软腐病展开研究,确
定病原及其形态和特征,并进行相关农药杀菌剂抑
菌试验,以期为国内风信子软腐病防治提供借鉴。
1 材料与方法
1.1 供试材料
2009年7月在上海交通大学七宝农场不同种
植点选取风信子Blue Giant的感病种球共10头,从
感病种球中提取和纯化出一种菌株记为EP。药敏
试验所用农药:75%百菌清可湿性粉剂(上海升联化
工有限公司);80%纯白多菌灵超微可湿性粉剂(重
庆树荣化工有限公司);农用链霉素72%可溶性粉
剂(石家庄通泰生化总厂);甲基托布津(TOPSIN-
M)70%可湿性粉剂(江苏龙灯化学有限公司);烯酰
吗啉50%可湿性粉剂(合肥星宇化学有限责任公
司);20%吗啉胍乙铜(病毒克TM)WP(山东烟台金
诺生物工程有限公司);敌克松(45%敌磺钠)湿粉
(辽宁省丹东市农药总厂);杀毒矾(噁霜·锰锌):含
代森锰锌56%和噁霜灵8%(苏州先正达作物保护
有限公司)。
1.2 方法
1.2.1 病原菌分离纯化和致病性测定
病原菌分离纯化采用梯度稀释法分离菌种[11],
取不同浓度梯度的菌悬液200μL滴于已经冷却凝
固的肉汁胨(NA)平板培养基上,用涂菌棒涂菌,每
个浓度做3个重复,16~48h后观察结果,拍照,观
察形状并记录。之后用接种环挑取不同的单菌落在
PDA培养基上划线纯化培养3~5次,观察形状并
记录作为鉴定依据[4],之后接种于NA培养基上,于
-20℃条件下保存菌株待进一步实验。
致病性测定:将在 NA固体培养基上纯化培养
了24h分离得到的菌株记为EP,用无菌水配成浓
度为1×108 CFU/mL (colony forming units per
mL)的菌悬液,接种病原。马铃薯块接种感染采用
针刺接种法[11]。
1.2.2 病原菌的形态和染色观察
接种纯化的菌种EP于 NA平板上,观察其菌
落形态及细菌生长状况,制备菌悬液,滴1滴于载玻
片上,亚甲基蓝染色,显微镜(XSP-9CD:上海蔡康
光学仪器有限公司)下观察细菌形态。鞭毛染色采
用赖夫生染色法[7]。革兰氏染色采用结晶紫、草酸
铵染色法,并用3% KOH溶解试验验证[9]。
1.2.3 病原菌的16SrDNA基因同源性分析
采用CTAB法提取病原菌 DNA,扩增引物上
游引物PF:5-AGAGTTTGATCATGGCTCAG-
3[12-13];下游引物PR:5-ACGGTTACCTTCTTA
CGACTT-3[12-13](由上海生工合成)。PCR体系
为:10×缓冲液2.5μL,2.5mmol/L dNTPs 1μL,
25mmol/L MgCl21.5μL,5mmol/L PF、PR各1
μL,TaqDNA聚合酶(5U/μL,Promega)0.1μL,
模板DNA 1.0μL,最后加ddH2O至终体积25μL。
PCR反应参数为95℃预变性5min,94℃30s,54
℃退火30s,72℃延伸2min,30次循环,最后72℃
延伸10min。PCR产物经电泳,割胶纯化回收后由
华大生物技术有限公司测定。DNA序列同源性通
过NCBI BLAST server(Http://www.ncbi.nlm.
nih.gov)分析,系统进化树通过 Neighbour-joining
(bioNJ)方法建立。
1.2.4 风信子软腐病菌杀菌剂试验
参照薛伟等人的方法[14],采用含毒介质法中的
最低抑制浓度法测定,在经过初试情况下,每种药剂
选定5个浓度进行测定,求出抑菌最低有效浓度。
12
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第29卷
具体的操作是:将配好的不同浓度的每种药剂分别
与定量(50mL/瓶)的NA培养基混合,摇匀后倒平
板(每瓶倒入7个直径70mm的平皿),待其凝固
后,用接种环将菌悬液接种于培养基上。每个培养
皿中按4个方位接种4点,对照用与药剂等体积的
无菌水与培养基混合。于28℃培养箱中培养,每隔
12h观察1次,检查细菌生长情况。每种药剂重复
6次,最后进行统计,计算出抑菌最低有效浓度。结
果检查标准:看不见接种点或接菌点干缩的,为抑制
生长,用“-”表示,浓度就用“C-”表示;接种点有菌
落生长,统计菌落直径并用“+”表示,浓度用“C+”
表示。
计算方法:每种药剂每次试验有5个浓度,根据
公式C′=(C+ +C-)/2,求出抑菌最低有效浓度
C′,再求该药剂几次重复试验的平均值C= (C′1+
C′2+…+C′n)/n,则该平均值C就为这一药剂的
最低有效浓度。
2 结果及分析
2.1 病原菌分离纯化和致病性测定结果
在NA培养基上纯化培养18h后观察发现EP
菌落成乳白色,带透明状,光滑、圆形,有光泽,轻微
隆起,直径0.4~0.5mm。培养时间加长,菌落变
为半透明状。
将纯化菌种EP,接种于马铃薯上,24h时在针
刺孔周围出现腐烂状小点,2d后呈水渍状,流出大
量液体,并伴有腐臭味;4、5d后马铃薯出现外黑褐
色,针刺孔向周边扩展,发出恶臭。选取风信子`Blue
Giant健康种球进行接种试验,3d后观察针刺孔周
边组织颜色较正常组织稍浅,随后腐烂的面积逐渐
增大并同时向纵深发展,有粘液流出,伴有腐臭味。
2.2 病原菌的形态和染色观察
在光学显微镜下观察菌株EP,亚甲基蓝染色观
察菌体表现为短杆状(图1),单生,大小为0.5~1
μm×1~3μm(图2);结晶紫草酸铵染色观察菌体
颜色呈红色(图3),用接种针从溶有菌体的KOH挑
起5~8cm高度观察到有丝状物出现,说明菌株是
革兰氏阴性菌;赖夫生染色法观察鞭毛多2~6根
(图2),周生。
2.3 病原菌的16S rDNA基因同源性分析
以菌株EP的基因组DNA为模板,通过引物
PF、PR进行PCR,1%琼脂糖电泳,结果见图4,获
得1 256bp的特异性片段并提交 Genbank,登入号
为 HQ324258。DNA序列同源性分析表明,EP与
已经报道的能够引起软腐病的相关菌株比较,与
Ecc的同源性最高,达到97%。系统进化树结果表
明(图5),EP与Ecc(Pcc)在同一簇中,由此确定风
信子软腐病病原为Ecc。
2.4 农药杀菌剂抑菌试验
挑取单菌落,分别接种在不同浓度的 NA带毒
培养基中,每个处理3个重复,倒置培养在28℃的
恒温培养箱中,记录48h后的观察结果(表1)。根
据表1中的数据结果,针对不同农药的抑菌效果,进
一步缩小农药梯度进行试验,并得出每种农药的最
低抑菌浓度(表2)。用DUNCAN新复极差法测验
表明:各不同农药处理之间存在显著性差异。在α
=0.05条件下,农用链霉素、杀毒矾和20%吗啉胍
乙铜三者与其他处理之间存在显著性差异。结合浓
度分析,发现杀毒矾抑菌效果最好,有效浓度0.64
×10-6g/mL即起到抑菌作用;其次为20%吗啉胍
乙铜和农用链霉素72%可溶性粉剂,在有效浓度2
×10-4 g/mL和5.76×10-4 g/mL即可起到抑菌
作用。
3 讨 论
细菌的分类和鉴定工作目前已进入分子水平,
其中16SrDNA基因的同源性分析已成为细菌种属
22
第5期 李 冰,等:风信子软腐病病原的鉴定和杀菌剂试验
图5 菌株EP和其他软腐病原细菌16SrDNA基因序列比较
Fig.5 Alignment of 16SrDNA gene sequences of EP from Hyacinth and reported pathogenic bacteria of Hyacinth
表1 不同浓度梯度农药48h后抑菌效果(菌落直径)
Tab.1 Bacteriostatic effect of different concentration gradient bactericide after 48h(Colony diameter)
农药杀菌剂
Bactericide
待测农药表观浓度梯度 (×10-3g/mL)
Bactericide apparent concentration gradient
0.2 0.6 0.8 1 2 4 6 8 10
75%百菌清可湿性粉剂
Chlorothalonil(75%purity)
1.1+ 0.7+ 0.7+ 0.5+ 0.4+ 0.2+ 0- 0- 0-
80%多菌灵可湿性粉剂
Carbendazim(80%purity)
1.2+ 0.8+ 0.6+ 0.4+ 0.4+ 0.2+ 0- 0- 0-
农用链霉素72%可溶性粉剂
Streptomycin(72%purity)
0.5+ 0.2+ 0- 0- 0- 0- 0- 0- 0-
甲基托布津70%可湿性粉剂
Thiophanate-methyl(70%purity)
1.0+ 0.7+ 0.7+ 0.4+ 0.2+ 0.2+ 0- 0- 0-
烯酰吗啉50%可湿性粉剂
Dimethomorph(50%purity)
1.1+ 0.8+ 0.8+ 0.6+ 0.5+ 0.5+ 0.3+ 0- 0-
20%吗啉胍乙铜(病毒克TM)WP
Moroxydine B Copper(20%purity)
0.8+ 0.5+ 0.5+ 0.2+ 0- 0- 0- 0- 0-
敌克松45%敌磺钠湿
Fenaminosulf(45%purity)
1.0+ 0.7+ 0.5+ 0.3+ 0.3+ 0.3+ 0.2+ 0- 0-
杀毒矾可湿性粉剂8%
Oxadixyl and 56% Mancozeb
0- 0- 0- 0- 0- 0- 0- 0- 0-
+:菌株生长;-:菌株无生长迹象
+:Strain growth;-:No signs of strain growth
鉴定的标准方法之一,在细菌的分类研究中起着重
要作用[15]。本研究采用16SrDNA基因的同源性
分析,结合传统研究方法,根据病原菌形态大小以及
分子研究,快速鉴定风信子软腐病病原为Ecc,这与
32
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第29卷
表2 不同农药杀菌剂48h后最低抑菌浓度
Tab.2 Minimum bacteriostatic concentration of different bactericide after 48h
序号
Number
农药名称
Bactericide
最低抑菌平
均表观浓度
/(×10-3g·mL-1)
Minimum bacteriostatic
average apparent
concentration
平均表观浓
度标准差
Average apparent
concentration
standard deviation
最低抑菌平
均有效浓度
/(×10-3g·mL-1)
Minimum bacteriostatic
average effective
concentration
1 75%
百菌清可湿性粉剂
Chlorothalonil(75%purity)
2B 0.00577 1.5
2 80%
多菌灵超微可湿性粉剂
Carbendazim(80%purity)
2B 0.00577 1.6
3
农用链霉素72%可溶性粉剂
Streptomycin(72%purity)
0.8CD 0.000288 0.576
4
甲基托布津70%可湿性粉剂
Thiophanate-methyl(70%purity)
2B 0.000288 1.4
5
烯酰吗啉50%可湿性粉剂
Dimethomorph(50%purity)
8A 0.000288 4
6 20%
吗啉胍乙铜
Moroxydine B Copper(20%purity)
1C 0.000288 0.2
7
敌克松45%敌磺钠湿粉
Fenaminosulf(45%purity)
7AB 0.000288 3.15
8
杀毒矾可湿性粉剂
8% Oxadixyl and 56% Mancozeb 1×10
-3 D 2.88×10-7 0.64×10-3
注:拥有相同字母的处理之间差异不显著(P<0.05)
Note:No significantly differences between treatments with the same letter(P<0.05)
荷兰Jafra等人在研究风信子软腐病防治时指出风
信子软腐病病原是Dickeya zeae不同,Dickeya属
之 前 归 于 Erwinia chrysanthemi (Ech.)和
Pectobacterium chrysanthemi(Pch.)[16]。通过本实
验的系统发育树分析,可以发现所提菌株 EP与
Dickeya zeae处于不同的分支,这可能与风信子栽
培所处的地理位置和气候等因素不同有关。
鉴于风信子软腐病的危害性和广泛性,对风信
子软腐病的防治和控制性研究亟待开展。目前国际
上常用的软腐病控制方法是通过灌溉、地膜覆盖和
土壤通气等措施来预防[17-18],而防治仍主要使用化
学杀菌剂,本实验在鉴定出软腐菌病原后,研究了8
种常用农药杀菌剂对软腐病病原体的抑菌效果,从
抑菌最低有效浓度来看,杀毒矾抑菌最低有效浓度
最小,为0.64×10-6g/mL;其次是20%吗啉胍乙铜
最低有效浓度为2×10-4g/mL,接下来是农用链霉
素72%可溶性粉剂,有效浓度5.76×10-4g/mL,甲
基托布津和多菌灵、百菌清位于其后。根据实验室
的分析结果,杀毒矾、吗啉胍乙铜和农用链霉素对软
腐病病菌的生长具有显著的抑制效应,与其他杀菌
剂相比,较低浓度即可起到抑制病原细菌生长的作
用,可以作为田间实际药用施肥的参考。
参考文献:
[1] 王森,李依娜.花卉细菌性软腐病的症状识别与综合
防治[J].花木盆景(花卉园艺),2003(11):30-31.
[2] 谷春燕.彩色马蹄莲细菌性软腐病菌的鉴定及其群体
感应淬灭的研究[D].南京:南京农业大学,2008.
[3] Valenzuela-Zapata A G.El agave tequilero:cultivo e
industria de México[M].Agata,México,1994:119.
[4] 任欣正.植物病原细菌的分类和鉴定[M].北京:北京
农业出版社,1994:86-106.
[5] 王敏,姬广海,修建华,等.云南省马蹄莲细菌性软腐
病原鉴定[J].西南大学学报(自然科学版),2007,29
(8):79-82.
[6] 韩玉林,孙延东,黄苏珍,等.德国鸢尾 (Iris germani-
ca L.)细菌性软腐病病原物初步鉴定[J].植物保护,
2006,32(5):51-54.
[7] Horita H.Botrytis rhizome rots of German Iris caused
by botrytis convoluta in Hokkaido[J].Annual Repert
of the society of Plant Protection of North Japan,
1997,48:126-128.
(下转第48页)
42
上 海 交 通 大 学 学 报 (农 业 科 学 版) 第29卷
[4] Lee P E,Furgala B.Sacbrood virus:some morphologi-
cal features and nucleic acid type[J].J Invertebr
Pathol,1965,7:502-505.
[5] Ghosh R C,Bal B V,Wilcocks M M,et al.The nu-
cleotide sequence of sacbrood virus of the honey bee:
an insect picorna-like virus[J].J Gen Virol,1999,80:
1541-1549.
[6] 冯建勋,卢英,张景强,等.中蜂囊状幼虫病病毒的纯
化、结晶和结构研究[J].电子显微学报,1998,17(4):
387-388.
[7] Moore N F,Reavy B,et al.General characteristics,
gene organisation and expression of smal RNA viru-
ses of insects[J].J Gen Virol,1985,66:647-659.
[8] Anderson D L,Gibbs A J.Transpuparial transmission
of Kashmir bee virus and sacbrood virus in the honey
bee(Apis mellifera)[J].Ann Appl Biol,1989,114:1-
7.
[9] 冯建勋,余健秀,张景强.中蜂囊状幼虫病病毒部分结
构蛋白基因的克隆及序列分析[J].中山大学学报(自
然科学版),1999,38(5):
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
124-126.
(上接第24页)
[8] iménez-Hidalgo G,Virgen-Caleros O,Martínez-de la
Vega G,en al.Identi?cation and characterisation of
bacteria causing soft-rot in Agave tequilana[J].Eu-
ropean Journal of Plant Pathology,2004,110:
317-331.
[9] 熊瑜.风信子栽培与花期调节研究[D].上海:上海交
通大学农业与生物学院,2007:6-7.
[10] 陶懿伟,许洁婷,史益敏.风信子花粉活力与育性[J].
上海交通大学学报(农业科学版),2004,22(4):
416-419.
[11] 方中达.植病研究法[M].北京:农业出版社,1998.
[12] 陈力,王中康,黄冠军,等.柑橘溃疡病生防菌株
CQBS03的鉴定及其培养特性研究[J].中国农业科
学,2008,41(8):2537-2545.
[13] 葛林梅,李红叶,张明方,等.甜瓜细菌性软腐病病原
鉴定[J].果树学报,2006,23(3):427-430.
[14] 薛伟.防风病害的病原鉴定及室内药剂筛选[D].吉
林:吉林农业大学,2008:23.
[15] Vandamme P,Pot B,gilis M,et al.Polyphasic taxon-
omy,a consensus approach to bacterial systematic
[J].Microbiological Reviews,1996,60:407-438.
[16] Jafra S,Przysowa J,Gwizdek-Wis’niewska A,et al.
Potential of bulb-associated bacteria for biocontrol of
hyacinth soft rot caused by Dickeya zeae[J].Journal
of Applied Microbiology,2008,106(2009):268-277.
[17] Funnel K A,MacKay B R.Directions and chalenges
of the New Zealand cala industry and the use of calci-
um to control soft rot[R].In:Sheen T-F,Chen J-J,
Yang T-Cet al.The International Symposium on De-
velopment of Bulbous Flower,Industry TSIPS,Tai-
wan,1999:30-44.
[18] Wright P J,Burge G K.Irrigation,sawdust mulch,
Enhance(R)biocide affects soft rot incidence,and
flower and tuber production of cala[J].New Zealand
Journal of Crop and Horticultural Science,2000,28:
225-231.
84