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落叶松-青杨叶锈病菌担孢子萌发规律



全 文 :书第 43卷 第 3期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol.43 No.3
2015年 3月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Mar. 2015
第一作者简介:龚文强,男,1992年 11 月生,东北林业大学林学
院,硕士研究生。E-mail:46285632@ qq.com。
通信作者:薛煜,东北林业大学林学院,教授。E-mail:xueyuhen-
ry@ 126.com。
收稿日期:2014年 10月 24日。
责任编辑:程 红。
落叶松-青杨叶锈病菌担孢子萌发规律
龚文强 瓮岳太 王淑君 薛煜
(东北林业大学,哈尔滨,150040) (密山市林业局) (东北林业大学)
摘 要 研究了落叶松-青杨叶锈病菌(Melampsora larici-populina)担孢子在不同温度和不同光照条件下的萌
发规律。结果表明:担孢子在 10 ℃以下时不萌发,20 ℃时担孢子的萌发率最高,平均可达 83.42%,25、30 ℃时萌发
的担孢子芽管扭曲。担孢子必须经过冷冻才能获得萌发能力,担孢子芽管在黑暗中生长最好。
关键词 松杨栅锈菌;担孢子;萌发规律
分类号 S763.15
Germination Pattern of Melampsora larici-populina Basidiospores / /Gong Wenqiang,Weng Yuetai(Northeast Forestry
University,Harbin 150040,P. R. China);Wang Shujun(Mishan City Forestry Bureau) ;Xue Yu(Northeast Forestry Uni-
versity)/ / Journal of Northeast Forestry University,2015,43(3) :121-123.
We studied the basidiospores germination pattern of larch-poplar leaf rust disease (Melampsora larici-populina)at dif-
ferent temperatures and different light conditions. The basidiospores almost didn’t germinate under 10 ℃,and germinated
best at 20 ℃ with the average germination rate of 83.42%. The germ tube of basidiospores become winding at 25 ℃ and 30
℃. Basidiospores got the capability of germination under freezing,and the germ tube of basidiospores grow best in the dark.
Keywords Melampsora larici-populina;Basidiospores;Germination pattern
杨树广泛分布于北纬 30° ~ 72°之间的地区,因
其生长快、易繁殖、用途广、适应性强、轮伐期短而广
受林业生产单位和城市绿化部门的欢迎。然而,杨
树上发生的病虫害不但多而且严重,其中落叶松-
青杨叶锈病(Melampsora larici-populina)是一种分布
最广、危害最严重、寄主种类最多、造成损失最大的
叶部病害。已见报道的国家和地区近 40个,危害青
杨派、黑杨派及其杂交种的多种杨树;遍布除南极洲
以外的各大洲,几乎有杨树的地方都可见到它的危
害[1-4]。近年来,该病害在东北各地苗圃普遍发生,
在局部地区危害尤为严重,因此引起了生产和科研
部门的普遍重视[5-6]。在发病严重的苗圃,2 年生实
生苗发病率可达 100%,病情指数达 80 ~ 92,死苗率
达 21.5%[7]。国内外曾对该病的病原、致病性及寄
主抗病性等方面进行了广泛地研究,进入 20 世纪
90年代以后,研究工作主要集中在病原菌致病性及
生理分化、寄主抗病性的分子遗传等方面。裴明浩
等[8]对该菌的春孢子、夏孢子、冬孢子和担孢子的
生物学特性进行了研究,发现春孢子萌发适温为 15~
18 ℃,夏孢子萌发适温为 18 ~ 20 ℃,冬孢子以 13 ~
18 ℃为最适,担孢子以 15 ~ 18 ℃为最适。郭志青
等[9]的研究表明,夏孢子萌发的最适温度是 20 ℃,
在此温度下 2 h 夏孢子就可萌发生成芽管,24 h 萌
发率最高可达 63. 40%,芽管有多核现象。Staples
等[10]报道了夏孢子萌发状态和侵染结构的分化情
况。在担孢子萌发方面的研究国内外报道不多,本
研究的目的是摸清担孢子的越冬情况和适宜萌发的
温度条件,为该病的流行病学、预测预报研究提供科
学依据。
1 材料与方法
标本采集地点:2013年秋季在东北林业大学实
验林场内采集落地的罹病杨树叶子,一部分置室内
越冬,一部分置室外自然环境下越冬。
不同温度下担孢子萌发试验:将 2%琼脂培养
基切成 2 cm×2 cm小块,厚薄均匀适当,放在消毒的
载玻片上,置于铺有浸水脱脂棉的灭菌培养皿内,载
玻片下端用玻璃棒垫起。将长有冬孢子的叶子反压
于皿盖内,将其分别置于 5、10、15、20、25、30 ℃温度
下培养,待担孢子弹落到 2%琼脂培养基上时,撤掉
树叶,继续观察担孢子萌发情况,当产生次生担孢子
后,每隔 2 h观察一次,每个处理 3 个重复,观察时,
每个视野随机观察 30组数据,统计萌发率。
不同光照条件下担孢子芽管的生长情况:将收
集到的担孢子分别置于全光、半光、无光 3 种条件
下,室温培养,各 3个重复,观察时,每个视野随机观
察 30组数据,计算芽管长度。
担孢子在-10 ℃的萌发试验:为证明已萌发的
担孢子经晚霜后是否仍有生命力,取罹病叶片,在室
温下做萌发试验,标记培养皿 1“-10 ℃”,标记培养
皿 2“室温”。随后观察其萌发情况,待其萌发刚产
DOI:10.13759/j.cnki.dlxb.20150120.008
生芽管时,将培养皿 1置于-10 ℃环境下,将培养皿
2放在室温下培养。24 h 后,将培养皿 1 取出,重新
置于室温下,24 h后,再观察萌发情况并记录。培养
皿 2仍在室温下培养,24 h 后观察萌发情况。每个
处理 3个重复,各重复观察 10个视野。
室内越冬的冬孢子萌发试验:将室内越冬的冬
孢子放在培养皿内做萌发试验。培养基制作和获得
担孢子的方法同不同温度下担孢子萌发试验。将培
养皿 1直接置于-10 ℃的环境中 48 h后转入室内温
度下继续作萌发试验,24 h后取出玻片,观察其萌发
情况。将培养皿 2 放置在室温下直接作萌发试验,
48 h后观察期萌发情况,若担孢子不萌发,再置于
-10 ℃下 24 h后取出再转入室温作萌发试验。每个
处理 3个重复,各重复观察 10个视野。
2 结果与分析
2.1 担孢子在不同温度下的萌发率
落叶松-青杨叶锈病菌担孢子洋梨形,有一个
疣状突起,担孢子萌发时首先长出短的芽管,在芽管
顶端产生次生担孢子,担孢子的内容物进入到次生
担孢子内,次生担孢子萌发产生芽管,有的担孢子可
产生三生担孢子。试验中发现,担孢子在 5 ℃和 10
℃下不萌发,但冬孢子可以萌发,弹射出担孢子。担
孢子在 15 ℃时萌发率平均可达 60%,担孢子芽管不
分枝。在刚开始萌发的 6 h 内,担孢子萌发率直线
上升,以后趋于平缓(表 1,图 1A)。20 ℃时担孢子的
萌发率最高,培养 12 h 后,平均萌发率可达 83.42%
(表 1,图 1B)。由此可见,落叶松杨栅锈菌的担孢
子萌发的最适温度为 20 ℃,而每年适温出现的时间
或早或晚,成为当年病害是否严重的关键。如当年
有利于担孢子萌发的适温比正常年份晚半个月,就
会造成夏孢子比往年少一个世代,病害就会轻。担
孢子在 25 ℃下萌发率开始上升较慢,但到后期萌发
率也可达到 71.52%,但担孢子的芽管有扭曲的现象
(表 1,图 1C)。担孢子在 30 ℃时萌发率很低,比 20
℃时的萌发率降低了 68.89%,说明 30 ℃不适合担
孢子萌发,担孢子芽管明显地扭曲变形,是否还有侵
染能力,有待做接种试验验证(表 1,图 1D)。在自
然界中,早春 4 月末 5 月初,很少有 30 ℃的天气。
如出现这种天气,这一年的病害肯定会比正常年
份轻。
2.2 担孢子芽管长度在不同光照下的生长情况
在光照和黑暗交替的条件下,担孢子芽管生长
随时间的推移而生长,最长可达 58 μm,到 48 h后基
本停止生长,这意味着担孢子在条件适宜的环境中
可保持生长状态达 48 h,甚至更长。担孢子芽管在
全光条件下的生长情况与半光条件下的基本相似,
说明全光和半光对于担孢子生长影响不大。在无光
条件,担孢子芽管长度最长,表明担孢子更适合在无
光条件下萌发(表 2)。
表 1 不同温度下落叶松-青杨叶锈病菌担孢子的萌发率
温度 /

萌发率 /%
培养 2 h 培养 4 h 培养 6 h 培养 8 h 培养 10 h 培养 12 h
5 0 0 0 0 0 0
10 0 0 0 0 0 0
15 9.67 40.00 46.53 44.16 56.00 64.26
20 2.97 27.25 50.50 53.22 79.28 83.42
25 0 26.02 33.57 43.48 55.83 71.52
30 0 6.12 11.63 14.16 18.64 25.96
A.15 ℃;B.20 ℃;C.25 ℃;D.30 ℃(显微镜 10×10倍)。
图 1 落叶松-青杨叶锈病菌担孢子在不同温度下培养 10 h
后的萌发率
表 2 不同光照下落叶松-青杨叶锈病菌担孢子芽管的生长
情况
光照
条件
芽管长度 /μm
培养 8 h 培养 16 h 培养 24 h 培养 32 h 培养 40 h 培养 48 h
全光 8.0 18.8 30.1 47.3 53.5 54.0
半光 11.9 20.7 30.1 43.9 53.7 52.8
无光 6.0 20.6 37.0 40.2 54.7 58.0
2.3 -10 ℃对担孢子萌发的影响
把在室外越冬的冬孢子置室温下,已萌发的担
孢子(图 2A)移入-10 ℃环境中 48 h 后,再放回到
室温,担孢子还可继续萌发,这证明寒冷的条件不能
影响担孢子的萌发力和生活力,是一种耐寒性相当
强的孢子。这意味着担孢子在早春即使已开始萌
发,遇到晚霜降临,也不会影响当年担孢子的有效侵
染,当温度回升后,担孢子芽管还会继续萌发生长
(图 2B)。
2.4 室内越冬的冬孢子的萌发特点
室内越冬的病叶直接放入-10 ℃下 48 h 后,再
移至室温下做萌发试验,发现冬孢子可以萌发,产生
担孢子并大量萌发,说明冬孢子只要经短期的寒冷
221 东 北 林 业 大 学 学 报 第 43卷
刺激就可获得萌发能力,而且萌发势与经过一冬严
寒的病叶上的冬孢子无大异(图 2C)。室内越冬的
病叶在室内做萌发试验 48 h 后,取出玻片观察,冬
孢子可以产生担孢子,但担孢子无萌发能力,48 h后
也未见萌发。当将室内过冬的冬孢子所产生的、未
萌发的担孢子置在-10 ℃条件下 48 h 后,再转入室
内做担孢子萌发试验,24 h后观察,其担孢子萌发很
好(图 2D)。由此可见,寒冷条件对担孢子的萌发
是至关重要的。此种现象也为林木病理学的基础理
论增添了新的内容,同时也为该病害的流行学研究
和预测预报提供了参考依据。
A.越冬后室温下刚萌发的担孢子;B.已萌发担孢子经冷冻后重置室
温下萌发状;C.室内越冬的冬孢子产生的担孢子直接冷冻后转室温
萌发状;D.室内越冬的冬孢子产生的担孢子未萌发再经冷冻后转室
温萌发状(显微镜 10×10倍)。
图 2 落叶松-青杨叶锈病菌担孢子萌发状
3 结论与讨论
在不同温度下的担孢子萌发试验证明,担孢子
在 10 ℃以下时不萌发,即使产生次生担孢子也无萌
发能力。15 ℃至 25 ℃的环境下长势较好,20 ℃时
萌发率最高,为 83.42%。因此,证明早春时,自然界
的温度只有高于 10 ℃时,担孢子才开始萌发,且在
25 ℃以后萌发率随着温度的增高而降低,担孢子芽
管出现畸型现象。担孢子芽管在无光环境下生长情
况要好于半光和全光,担孢子的生长速度最快。担
孢子芽管长度在无光条件下最长,但光对担孢子芽
管生长的影响并没有其他因素那么强烈。
根据观察室温下已萌发的担孢子移入到-10 ℃
环境中,48 h后再移入室温,可继续生长,说明担孢
子的芽管和担孢子都不会受突变的寒冷影响,重新
置于室温时可继续萌发生长。未经过室外越冬的冬
孢子,置于低温 48 h后,移入室温下,能产生大量的
担孢子且大量萌发。室内越冬的冬孢子在室温下可
以产生担孢子,但担孢子无萌发能力;移入冷冻条件
下 48 h 后,担孢子可获得萌发能力,在室温下大量
萌发。这说明担孢子是通过冷冻刺激后,才可获得
萌发能力,其发生机理有待今后深入研究。
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