全 文 ：收稿日期:2005-03-31
基金项目:达尔文基金资助项目(162/ 12/ 026)
作者简介:付卫东(1970-),女 ,在职研究生 ,助理研究员。
薇甘菊柄锈菌生物学及其寄主专一性
付卫东 , 杨明丽 ,丁建清
(中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 , 北京　100081)
摘要:在检疫温室条件下对外来入侵植物薇甘菊的寄生菌 ———薇甘菊柄锈菌的生物学及其寄
主专化性进行了研究 。结果表明 ,薇甘菊柄锈菌可以侵染植物叶片和叶柄等营养器官 。受侵
染部位起始出现褪绿斑 ,12 ～ 15d ,自叶背产生黄色冬孢子堆 ,并逐步坏死和脱落 ,最终致寄主
死亡。冬孢子黄至暗褐色 ,包埋在寄主组织中 ,无明显休眠期 。高湿条件下 ,冬孢子易萌发产
生担孢子进行再侵染 。采用悬挂法对 29个科 、62个属的 72种植物进行了寄主专化性测定 ,结
果表明 ,薇甘菊柄锈菌在菊科植物天门冬 、紫茎泽兰 、向日葵 、地胆草上形成褪绿斑 ,但未发现
菌丝和吸器。薇甘菊柄锈菌可成功侵染薇甘菊和同属植物假泽兰。
关　键　词:薇甘菊柄锈菌;薇甘菊;生物学;专化性
中图分类号:S451;S476　文献标识码:A　文章编号:1005-9261(2006)01-0067-06
Biology and Host Specificity of Puccinia spegazzinii , a Potential Biocontrol
Agent for Mikania micrantha
FU Wei-dong , YANG Ming-li , DING Jian-qing
(Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture , CAAS , Beijing 100081 , China)
Abstract:Biology and specificity of Puccinia spegazznii , a potential biocontrol agent of invasive weed ,
Mikania micrantha , were investigated under quarantine greenhouse in China.As an obligate parasite
with short-cycled autoecious , it completed life cycle on Mikania mictantha by teliospores and basid-
iospores.It infected leaves , petioles and other vegetative organs of the host plant infected parts became
chlorosis after inoculation for 4-5 d.Twelve to fifteen days later , yellow telia appeared from back of in-
fected leaves.The infected leaves died and/or defoliated.Teliospore was yellow to brown color without
dormancy.72 species of plant , belonging to 29 families , 62 genera , were tested for infection.They were
divided into 12 groups in the testing program.M .micranthawas used as CK plant in each group.Three
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22(1)67-72　　　　　　　中国生物防治　Chinese Journal of Biological Control　　　　　　　 2006 年 2月
DOI :10.16409/j.cnki.2095-039x.2006.01.016
replicates were settled.Inoculation method of the pathogen was in line with the sequence and regulation of
the Centre for Agriculture and Bioscience International.Result showed that chlorosis spot appeared on
Asparagus cochinchinensis , Eupatorium adenophorum , Elephantopus scaber and Helianthus annuus.
However , no mycelium and hostorium were found.It is recognized that the fungus infected Mikania
micrantha and M.cordata in China.
Key words:Puccinia spegazzinii;Mikania micrantha;biology;host specificity
薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K.)是一种外来入侵植物 ,现已广泛分布于东南亚地区 ,
以及我国广东南部沿海低山地区 、沿海岛屿和香港地区 ,并造成危害[ 1] ;目前在珠江三角洲一
带大肆扩散蔓延 ,对广东福田内伶仃岛国家级自然保护区构成了巨大威胁。控制薇甘菊的蔓
延并进行有效 、彻底的防除 ,已成为我国南方当地政府和人民的迫切需要 ,同时也是面临的重
大难题 。根据文献[ 2 , 3] 记载 ,薇甘菊柄锈菌 (Puccinia spegazzinii)可侵染假泽兰属的多种植
物 ,产地从美国南部 ,经墨西哥直到阿根廷北部。根据国际农业与生物科学研究中心(CABI)
的调查 ,这种柄锈菌在哥斯达黎加 、巴西 、厄瓜多尔 、特立尼达岛 、多巴哥岛 ,甚至远到秘鲁南部
都有分布。为及时有效地控制薇甘菊进一步的蔓延与扩散 ,我们与英国 CABI 外来入侵生物
防治研究中心合作 ,于 2003年开始进行引进薇甘菊柄锈菌防治薇甘菊的研究工作 。现将薇甘
菊柄锈菌生物学特性和寄主专化性的研究结果报道如下。
1　材料与方法
1.1　供试材料与化学试剂
薇甘菊采自广东内伶仃岛 ,用扦插法在温室(20 ～ 30℃,光照 12h/d)中扩大繁殖。薇甘菊
柄锈菌由 CABI提供 ,保存在薇甘菊活体上 ,于本所的检疫温室(23±5℃, RH>80%)中扩大繁
殖。固定液:95%乙醇∶冰醋酸(1∶1);透明液:饱和水合氯醛;染色液:含 0.01%酸性品红 ,
60%饱和水合氯醛 ,40%乙醇。
1.2　薇甘菊柄锈菌的接种方法
1.2.1　悬挂接种法　选具有 2 ～ 3个分枝的健康薇甘菊植株置于接种箱中 ,在其叶片表面喷
一层水雾 ,将带有成熟薇甘菊柄锈菌冬孢子的叶片或茎固定于其上方 5 ～ 10cm , 23±5℃、
RH100%下培养 24h。每处理接种5片叶片 ,3次重复 。
1.2.2　自然接种法　将 2 ～ 3个分枝的健康薇甘菊植株置于接种箱中 ,在其叶片表面喷一层
水雾 ,再将带有成熟薇甘菊柄锈菌冬孢子的薇甘菊植株与之放在一起 。其余同 1.2.1 。
1.2.3　孢子悬浮液接种法　选带有成熟薇甘菊柄锈菌冬孢子的叶片或茎 ,用刀片轻轻将孢子
刮下悬浮于灭菌的蒸馏水中 ,制成浓度为 6.4×105 个/ml菌悬液 。设置 4个不同的孢子接种
量 ,分别为 6.4×104 、1.9×105 、3.2×105 、4.5×105个/ml。将不同浓度菌悬液接种于盆栽薇甘
菊 ,每处理接种 5株 ,每株接种 5片叶片 ,3次重复。
1.3　薇甘菊柄锈菌的生活史观察
按1.2中的 3种方法接种后 ,在 18 ～ 29℃、RH>80%的温室条件下培养 ,观察。
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　中 国 生 物 防 治　　　　　　　　　　　　　　　第 22 卷
1.4　薇甘菊柄锈菌吸器的观察
用悬挂法接种 10株带有 2 ～ 3个分枝 、长势均匀的薇甘菊 ,每株 2 ～ 3个接种点 , 12h 后取
样 ,以后每天取样一次 ,每次取 3片叶 ,持续取 7d。叶片经蒸馏水漂洗后去主脉及叶缘 ,剪成
约5mm2 置于固定液中固定 24h后 ,转移到透明液中透明 24h以上 。将完全透明的叶片染色 2
～ 4h ,水合氯醛褪色直至显色清楚。将叶片包埋在 50%的甘油中于显微镜下检查 。
1.5　最低接种孢子量的测试
挑选直径约为 1mm 的成熟孢子堆 ,剪下悬挂于健康的薇甘菊顶芽上方 5 ～ 7cm ,设置 3个
处理 ,分别为 1 、5和 10个孢子堆 。每处理 4次重复 ,每重复 3个接种点(均为顶尖分生组织)。
1.6　薇甘菊柄锈菌的致病力评价
用悬挂法接种 7盆长势均匀的薇甘菊植株 ,在出现明显症状以前每天调查一次 ,出现明显
症状后每星期调查一次 ,直至死亡 。
1.7　薇甘菊柄锈菌寄主专一性测定
根据目标植物的分类学地位 ,采用Wapshere离心系统发生测定序列方法确定用于寄主专
一性筛选的供试植物[ 4] 。选择了菊科管状花亚科各族的代表性植物种 ,其中有中国特有的与
薇甘菊同属的假泽兰 ,与其潜在侵入地区(我国南方沿海地区)具有代表性的经济植物和观赏
植物 ,共涉及 29个科 ,62个属的 72种植物(表 1)。将供试植物分为 12个组 ,每组设置 6种植
物和 1个薇甘菊对照 , 3 次重复 ,每种植物接种 3 株。采用 1.2.1 中悬挂法接种 , 参照英国
CABI总部检疫温室制定的步骤和规则[ 5] ,观察时间为对照植物上完全表现出症状时间的两
倍。用叶片染色技术观察测试植物叶片内菌丝扩展情况。
1.8　薇甘菊柄锈菌的体外存活力测定
1.8.1　冬孢子悬浮液室温放置对致病力的影响　用 1.2.3方法制备冬孢子悬浮液(1.0×105
个/ml),分装到4个 1.5ml离心管中 ,于室温下分别放置 4 、7 、10 、15 、25和30d ,用涂抹法接种到
健康薇甘菊上 ,以悬挂法接种薇甘菊为对照 ,以清水为空白对照 。每处理接种 4株 ,3次重复。
1.8.2　干燥条件下离体叶片上薇甘菊柄锈菌存活的时间　取带有成熟冬孢子的叶片 20片 ,
于30℃快速烘干 ,室温干燥条件下分别放置 5 、10 、20和 30d ,观察孢子的变化情况 ,同时接种薇
甘菊测定其致病力的变化 。以新鲜带有成熟冬孢子的叶片为对照。每处理 3次重复。
2　结果与分析
2.1　薇甘菊柄锈菌的生活史
2004年 7月-2005年 2月 ,总计对 75个样本进行了观察和统计 。结果表明 ,在 23±5℃、
RH>80%的条件下 ,薇甘菊柄锈菌 19 ～ 22d即可完成生活史。一般接种后 3 ～ 7d出现肉眼可
见的褪绿斑;12 ～ 15d出现症状的叶片背面开始产生冬孢子 ,冬孢子完全成熟需要1星期左右 。
成熟的冬孢子在湿度较低的条件下能存活 2 ～ 3星期 ,一旦 RH>80%,冬孢子即开始萌发产生
担孢子。当遇到叶片表面存在露水时 ,冬孢子喷发产生的担孢子即可侵入 ,开始第二次侵染循
环。担孢子侵入一般需要 24h的露水期 。
2.2　接种后薇甘菊柄锈菌吸器产生的时间
结果表明 ,接种薇甘菊柄锈菌 48h 后 ,植物组织内可观察到吸器 ,吸器形状不规则 。随着
接种时间的延长 ,吸器的数目明显增多 。
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　第 1期　　　　　　　　　　付卫东等:薇甘菊柄锈菌生物学及其寄主专一性　　 　　　　　　　　　　　
2.3　最低接种孢子量
用悬挂接种法研究了不同孢子堆数对薇甘菊的侵染能力 ,发现悬挂仅有一个孢子堆的叶
片即可完成对薇甘菊的侵染 ,成功率为 40%左右。随着孢子堆数目增加 ,接种成功率明显升
高 ,5个孢子堆接种的成功率大约是单孢子堆的 2倍 ,10个孢子堆接种的成功率达 91.7%。说
明薇甘菊柄锈菌具有很强的侵染能力。
2.4　薇甘菊柄锈菌致病力评价
结果(图 1 、图 2)表明 ,受薇甘菊柄锈菌侵染后 ,薇甘菊的生长明显受到抑制。在侵染早期
薇甘菊生长非常缓慢 ,总叶片数在15d内仅增长了30%左右 。随着时间延长 ,发病叶片数逐渐
增加 ,到接种后 15d时 ,50%以上的叶片感染锈病 ,达到第一次发病高峰 。随着发病叶片上冬
孢子的成熟 ,导致柄锈菌的二次侵染 ,45d时 ,达到第二次发病高峰 ,发病率为 88%。柄锈菌侵
入叶片后最终导致叶片死亡 ,同时成熟的冬孢子在适宜的温度以及高湿度下萌发导致再侵染 ,
一些新生的叶片尚未展开即已死亡;一些幼嫩的枝条感病后 ,茎部发生缢缩而导致整个枝条死
亡 ,致使总叶片数急剧下降。薇甘菊柄锈菌侵染薇甘菊后 ,虽然病叶率和叶片死亡率随时间延
长而不断增加 ,但完全致死需要 2个月左右。接种的 7盆薇甘菊中有 1盆在接种后 57d死亡 ,
2盆在第 64d死亡 ,2盆在第 71d死亡;共有 5盆完全死亡 ,致死率为 70%。
图 1　接种后薇甘菊叶片生长与发病情况 图 2　接种后薇甘菊叶片发病率和死亡率
2.5　薇甘菊柄锈菌的寄主范围
结果(表)表明:薇甘菊柄锈菌可在薇甘菊及其同属植物假泽兰上成功侵染 ,并可以完成
侵染循环。在假泽兰上显示的危害症状与在薇甘菊上完全相同 。野生杂草假泽兰又称米甘
草 ,是中国原产物种[ 6] 。观察还发现 ,菊科植物天门冬 、紫茎泽兰 、向日葵 、地胆草接种薇甘菊
柄锈菌后 ,均产生褪绿斑;但显微镜下观察 ,在褪绿斑部位的组织和细胞内并未发现菌丝和吸
器。说明对这几种植物并未发生真正侵染。薇甘菊柄锈菌是一种专化性很强的病原菌 ,可以
安全的用于控制我国南方的外来入侵害草薇甘菊的危害蔓延。
2.6　薇甘菊柄锈菌冬孢子的体外存活力测定
结果表明 ,室温下放置15d后的冬孢子悬浮液对薇甘菊的侵染力明显下降 ,但仍具有一定
的侵染能力 ,有 30%～ 40%的叶片在接种后 7 ～ 10d出现明显的褪绿斑 。但放置 20d后的孢子
悬浮液即丧失浸染能力。
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表　薇甘菊柄锈菌安全性测定结果
供试植物 侵染症状 锈菌吸器 供试植物 侵染症状 锈菌吸器
菊科 Compositae 旋花科 Convolvulaceae
薇甘菊 Mikania micrantha 坏死斑 有 甘薯 Ipomoea batatas - 无
假泽兰 Mikania cordata 坏死斑 有 蝶形花科 Papilionaceae
紫茎泽兰 Eupatorium adenophorum 褪绿斑 无 花生 Arachis hypogaea - 无
飞机草 Eupatorium domatium - 无 茄科 Solanaceae
藿香蓟 Ageratum conyzoides - 无 矮牵牛 Petunia hybrida - 无
夜香牛 Vernonia cinerea - 无 番茄 Lycopersicon esculentum - 无
地胆草 Elephantopus scaber. 褪绿斑 无 苦木科 Simaroubaceae
白花地胆草 Elephantopus tomentosus - 无 臭椿 Ailanthum altissima - 无
小白酒草 Conyza japonica - 无 漆树科 Anacardiaceae
一年蓬 Erigeron annuus - 无 芒果 Mangifera indica - 无
一枝黄花 Solidago decurens - 无 蓼科 Polygonaceae
瓜叶菊 Cineraria cruenta - 无 巴天酸模 Rumex patientia - 无
千里光 Senecio scandens - 无 杠板归 Polygonum perfoliatum - 无
雪叶莲 Senecio cineraria - 无 革叶拳蓼 Polygonum coriaceum - 无
金盏花 Calendula officinalis - 无 葫芦科 Cucurbitaceae
向日葵 Helianthus annuus 褪绿斑 无 黄瓜 Cucumis sativus - 无
大丽花 Dahlia pinnata. - 无 甜瓜 Cucumis melo - 无
金光菊 Rudbeckia laciniata - 无 苋科 Amaranthaceae
黑心金光菊 Rudbeckia hirta - 无 反枝苋 Amaranthus retrof lex us - 无
辣子草 Galinsoga parvif lora - 无 凹头苋 Amaranthus lividus - 无
三裂蟛蜞菊 Wedelia tri lobata - 无 鸡冠花 Celosia cristata - 无
茼蒿 Chrysanthemum coronarium - 无 唇形科 Labiatae
野菊 Dendranthema indicum - 无 彩叶草 Coleus scutellarioides. - 无
万寿菊 Tagetes erecta - 无 胡椒科 Piperuceae
莴苣 Lactuca sativa - 无 透明草 Peperomia pellucida - 无
药用蒲公英 Taraxacum officinale - 无 芭蕉科 Musaceae
豆科 Leguminosae 芭蕉 Musa basjoo - 无
大豆 Glycine max - 无 禾本科 Gramineae
粉葛 Pueraria thomsonii - 无 普通小麦 Triticum aestivum - 无
野葛 Pueraria lobata - 无 玉米 Zea mays - 无
台湾相思 Acacia confusa - 无 天南星科 Araceae
蔷薇科 Rosaceae 海芋 Alocasia macrorrhiza - 无
海棠 Malus spectabilis - 无 绿萝 Epipremnum aureum - 无
十字花科 Cruciferae 雨久花科 Monochoria
甘蓝 Brassica oleracea - 无 水葫芦 Monochoria crassipes - 无
油菜 Brassica campestris - 无 兰科 Orchidaceae
山茶科 Theaceae 春兰 Cymbidium goeringii - 无
木荷 Schima crenata korthals. - 无 百合科 Liliaceae
桃金娘科 Myrtaceae 韭菜 Allium tuberosum - 无
蒲桃 Syzygium jambos - 无 万年青 Rohdea japonicacthunb - 无
无患子科 Sapindaceae 吊兰 Chlorophytum comosum - 无
荔枝 Litchi chinensis - 无 天门冬 Asparagus cochinchinensis 褪绿斑 无
龙眼 Dimocarpus longan - 无 鸢尾科 Iridaceae
酢浆草科 Oxalidaceae 白蝴蝶 Iris tectorum - 无
阳桃 Averrhoa carambola - 无 棕榈科 Palmae
锦葵科 Malvaceae 棕榈 Trachycarpus fortunei - 无
棉花 Gossypium hirsutum - 无 袖珍椰子 Chamaedorea elegans - 无
芸香科 Rutaceae 鱼尾葵 Caryota ochlandra - 无
柚 Citrus grandis - 无 车前科 Plantaginaceae
桔 Citrus reticulate - 无 小车前 Plantago depressa - 无
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　第 1期　　　　　　　　　　付卫东等:薇甘菊柄锈菌生物学及其寄主专一性　　 　　　　　　　　　　　
3　结论
在检疫温室条件下 ,对薇甘菊柄锈菌生物学及其寄主专化性的研究结果表明 ,该菌对薇甘
菊具有高度专化性 ,仅侵染薇甘菊和假泽兰 ,未发现其他植物受感染。致病性测定表明 ,其对
薇甘菊具有高度致病性 ,可侵染薇甘菊的叶片 、叶柄和茎 ,并具有较强的环境耐受能力。
利用生物因子控制薇甘菊具有防治成本低廉 、控制效果好 、防效持久 、对环境安全的优
点[ 7] 。采用这种方法 ,可望在 2 ～ 3年内将薇甘菊控制在经济及生态危害水平之下 ,逐步达到
持久控制 。因此 ,利用柄锈菌治理薇甘菊将成为解决薇甘菊危害的最佳途径。
致谢:本所陈长风同志帮助办理引进柄锈菌手续并监督试验进行;中国农业大学唐文华教授
为本项目的技术顾问 ,陈红印研究员 、北京动植物检疫局赵汗青博士对本项研究多次提出宝贵
意见 ,在此一并致谢 !
参 考 文 献
[ 1] 　昝启杰 , 王勇军 , 王伯荪 , 等.外来杂草薇甘菊的分布与危害[ J] .生态学杂志 , 2001 , 19(6):28-31.
[ 2] 　Arthur J C.Uredinales [M] .North American Flora , 1922.7:574.
[ 3] 　Cock M J W , Ellison C A , Evans H C , Ooi P A C.Can fai lure be turned into success for biological control of mile-a-minute weed
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Montana , 1999.29.
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