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葡萄根癌病病原菌类型鉴定及几种杀菌剂和抗菌素对其抑菌效果



全 文 :第36卷第3期
2 0 1 3年5月
河 北 农 业 大 学 学 报
JOURNAL OF AGRICULTURAL UNIVERSITY OF HEBEI
Vol.36No.3
May.2 0 1 3
   
文章编号:1000-1573(2013)03-0077-05
葡萄根癌病病原菌类型鉴定及几种杀菌剂
和抗菌素对其抑菌效果
张 洁, 师校欣, 焦延静, 杨丽丽, 杜国强
(河北农业大学 园艺学院,河北 保定071001)
摘要:以‘巨峰’葡萄茎部及根部癌瘤为材料,于培养基上分离根癌病原菌相似菌株,采用与生长素合成有关基
因序列引物及葡萄土壤杆菌6b特异基因序列引物对这些菌株DNA进行PCR扩增,其中有6株菌株中扩增获
得特异性目的条带,鉴定为葡萄土壤杆菌章鱼碱类型。通过对向日葵的接种试验,筛选出毒性最强株系。采用
抑菌圈法检测了9种杀菌剂和抗菌素对该菌株的抑菌效果。结果表明:72%农用硫酸链霉素对该菌株的抑制作
用显著,其200倍稀释液抑菌圈直径为38.84mm;其次为三氯异氰尿酸和80%乙蒜素,二者抑菌圈直径分别为
17.37mm和10.66mm。参试的20%龙克菌、80%多菌灵、3%中生菌素、40%可杀得三千、2%春雷霉素、25%
叶枯唑对该菌株无明显抑制作用。
关 键 词:葡萄根癌病;病原菌类型;PCR检测;致病性;杀菌剂和抗菌素
中图分类号:S663 文献标志码:A
Classification of bacteria colected from crown gal and efficacy
of some bactericides and antibiotics to their control in grapes
ZHANG Jie,SHI Xiao-xin,JIAO Yan-jing,YANG Li-li,DU Guo-qiang
(Colege of Horticulture,Agricultural University of Hebei,Baoding 071001,China)
Abstract:The bacteria colected from crown gal that located on the basal part of the stems and
on the roots in‘Kyoho’grapevines were cultured on medium in petri dishes.Those strains
similar to the Agrobacteriumwere selected for the biotype identification.PCR analysis was car-
ried out for the strains by using the primers that related to the synthesis of auxin and to the 6b
specific gene in Agrobacterium.Six of the strains showed the typical bands,which could be
classified to the biotype of octopine.The strain with the strongest pathogenicity was screened
out by inoculated into the stem of the sunflower seedlings.Then,the bacteriostasis of nine
bactericides or antibiotics was tested to this strain by using the inhibition zone method.The re-
sults showed that 72%streptomycin sulfate for agricultural use grade with the 200times dilu-
tion had a significant inhibition to the growth of the strain with a diameter of inhibition zone of 38.84
mm,folowed by trichloroisocyanuric acid and 80%ethylicin with the diameter of inhibition zone of
           
收稿日期:2012-11-26
基金项目:国家葡萄产业技术体系(CARS-30-3).
作者简介:张 洁(1988-),女,山西省运城人,在读硕士生,研究方向为果树生物技术.
通讯作者:杜国强(1966-),男,河北省石家庄人,教授,从事果树生物技术研究.E-mail:gdu@hebau.edu.cn.
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17.37mm and 10.66mm,respectively.The rest ones including 20%thiodiazole-copper,80%
carbendazim,3%zhongshengmycin,40%cocide,2% kasugamycin,and 25% bismerthlazol
showed no significant effect on the inhibition.
Key words:grape crown gal;bacterium biotype;PCR analysis;pathogenicity;bactericides
and antibiotics
  葡萄根癌病是一种世界性病害,在我国葡萄产
区普遍发生,其典型症状是形成肿瘤,破坏植株的皮
层并堵塞其疏导组织,影响水分及营养的吸收,致使
植株生长迟缓、树势衰弱、果穗小而少、果粒不均一、
产量降低,严重时枝蔓或全株枯死,甚至造成毁
园[1]。2009年冬我国北方葡萄根癌病大发生,在新
疆、山东、河北、北京等地一些葡萄园病害十分严重,
感病品种的发病率在30%~90%以上,对葡萄生产
影响巨大。目前国内外已报道的引起葡萄根癌病的
病原菌有葡萄土壤杆菌(Agrobacterium vitis)、根
癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens),其中葡
萄土壤杆菌是主要的致病菌[2]。不同杀菌剂和抗生
素因土壤杆菌生物型不同而表现出不同的抑制效
果,如福美双对生物III型根癌菌有较强抑制作用,
对I、II型仅有轻微抑制作用;而青霉素对I、II型根
癌菌无抑制作用,对III型抑制作用较强[3]。明确
不同地区葡萄根癌病菌的株系类型,可为筛选有效
的化学杀菌剂和抗生素提供理论依据。当前运用分
子生物学方法检测葡萄根癌病菌的报道很少,多集
中在引起其他树种根癌病的根癌土壤杆菌方面。
Bini等[4]利用iaaH-F2/iaaH-R1及S4iaaM5/S4iaaM3
引物对从章鱼碱型、胭脂碱型根癌土壤杆菌和葡萄土
壤杆菌中扩增出iaaH 基因及从冠瘿碱类型为精氨
酸的葡萄土壤杆菌中扩增出iaaM 基因,为病原菌类
型鉴别及明确致病机理提供了有益参考。
葡萄根癌病病原菌的致病能力主要是由其Ti
质粒决定的,病原菌可以将Ti质粒的T-DNA转移
到植物细胞并整合进植物基因组。T-DNA上有致
瘤基因区编码生长素和细胞分裂素的合成,这些基
因表达合成的产物参与寄主细胞内激素的合成与分
解代谢,导致寄主细胞内激素失衡而无控增生形成
肿瘤[1],由于其特殊的致病机制目前生产上尚未找
到有效的防治措施。Kawaguchi等研究结果表
明[5-6],非致病葡萄农杆菌株系VAR03-1和ARK-1
的浸提液对葡萄根癌病病原菌具有一定抑制作用,
且两者作用机制不同;Zok等[7]利用植物基因工程
方法将virE1基因转入葡萄杂交种Richter 110中,
获得了抗葡萄根癌病株系;同时,运用中草药对大樱
桃根癌病菌、植物提取物或有机化合物对根癌土壤
杆菌的室内抑菌作用研究也取得了一定进展[8-10];
然而应用化学杀菌剂和农用抗生素对葡萄根癌病的
防治作用依旧不可忽视。目前生产中存在对于细菌
性病害防治有效的杀菌剂或抗菌素即会对葡萄根癌
病菌有防治效果的认识误区,致使果农盲目用药,或
仅结合葡萄常见病害防治用药,对根癌病防治效果
很不理想。有关常见广谱性化学杀菌剂及农用抗生
素对葡萄根癌病菌的抑菌效果鲜见报道,本研究拟
通过分离培养葡萄根癌病病原菌,并运用分子生物
学手段明确我国定州发生的葡萄根癌病菌的致病菌
类型;采用20%龙克菌、80%多菌灵可湿性粉剂
WP、3%中生菌素、72%农用硫酸链霉素、80%乙蒜
素、三氯异氰尿酸、40%可杀得三千、2%春雷霉素、
25%叶枯唑等9种杀菌剂和抗生素对所分离到的最
强毒性菌株进行室内药效评价,以期为葡萄根癌病
的有效防治提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 试材
试材采于河北省定州市葡萄园,供试葡萄品种为
‘巨峰’,树龄12年生,单篱架栽培,栽植密度1.0m×
1.8m。向日葵种子品种为‘美国矮大头658’,保定
市富奥种子有限公司生产。供试药剂:20%龙克菌
(浙江龙湾化工有限公司)、80%多菌灵可湿性粉剂
WP(河北安格诺农化有限公司)、3%中生菌素(福
建凯立生物制品有限公司)、72%农用硫酸链霉素
(河北三农农用化工有限公司)、80%乙蒜素(浙江平
湖农药厂)、三氯异氰尿酸(武汉驰飞化工制造科技
有限公司)、40%可杀得三千(上海杜邦农化有限公
司)、2%春雷霉素(北兴化学工业株式会社)、25%叶
枯唑(深圳诺普信农化股份有限公司)。
1.2 病原菌的分离培养和分子生物学鉴定
1.2.1 病原菌的分离和培养 根癌瘤的采集:于6
月上旬采集葡萄茎部及根部幼嫩癌瘤,放入自封袋
带回实验室,4℃冰箱保存。
第3期 张 洁等:葡萄根癌病病原菌类型鉴定及几种杀菌剂和抗菌素对其抑菌效果 79    
病原菌分离和培养:参照马德钦等[2]的方法,取
根癌瘤内部新鲜组织,经表面灭菌、捣碎,加少量无
菌水混合后,取上清液涂于改良 White(MW)培养
基[2]平板上,28℃条件下培养5~7d。挑取表面光
滑、圆形突起菌落,置于酵母提取物肉汤(YEB)培
养基平板上纯化2次,于4℃保存待用。
供试阳性对照为根癌土壤杆菌2-2-1菌株,由
河北农业大学林学院杜克久教授惠赠。
1.2.2 病原菌的分子生物学鉴定 细菌质粒提取
参照《分子生物学实验指南》第3版[11],PCR扩增引
物序列及用途见表1,引物由上海生工生物技术有
限公司合成。
表1 试验用引物及用途
Table 1 Sequence and purpose of the primers used in the test
引物名称
Primer
引物序列
Primer sequence(5’→3’)
用途
Purpose
iaaH-F2/iaaH-R1
5’ACATGCATGAGTTATCGTTTGGAAT3’
5’GCATCAAGGTCATCGTAAAAGTAGGT3’
扩增章鱼碱型和胭脂碱型土壤杆菌T-DNA上的
IAAH 基因
S4iaaM5/S4iaaM3
5’CGCGTCCCCGTTTACACTA3’
5’CGAGATCGCGCTTCAAGAT3’
扩增含精氨酸葡萄土壤杆菌T-DNA上的IAAM
基因
TF/TR
5’TGGCCGAAATTGTTTACTTCCACCC3’
5’CTATGCCGAAAGACGGCTTGACCC3’
扩增章鱼碱型葡萄土壤杆菌Ti质粒的6b基因
NF/NR
5’TTAACCCAAATGAGTACGATGACGA3’
5’TTATTTCGGTACTGGATGATATTAG3’
扩增胭脂碱型葡萄土壤杆菌Ti质粒的6b基因
  25μL反应体系中含有10×PCR缓冲液2.5
μL,5%二甲基亚砜(DMSO)1.25μL,各引物1.25μL
(2.5μmol/L),dNTP Mix 2μL(2.5mmol/L),Taq
酶0.25μL(5U/μL),模板1μL,无菌水补足至25
μL。iaaM 及iaaH 基因的扩增于同一反应体系中
同时进行,以根癌土壤杆菌2-2-1菌株为阳性对照,
无菌水为阴性对照;扩增6b基因时L-R菌株(本试
验室分离保存的章鱼碱类型葡萄土壤杆菌)为阳性
对照,2-2-1菌株为阴性对照。
反应程序:94℃预变性1min;32个循环为92℃变
性1min,54℃(iaaH-F2/iaaH-R1,S4iaaM5/S4iaaM3)、
60℃(TF/TR)或58℃(NF/NR)退火1min,72℃
延伸1.5min;最后延伸72℃3min。
反应结束后进行琼脂糖凝胶电泳并照相。
1.2.3 病原菌株致病性分析 将检测到目的基因
的各菌株于YEB平板上划线培养,在28℃恒温培
养箱培养24h后,挑选生长饱满的单菌落接种于
YEB液体培养基中,28℃下以200r/min震荡过夜
培养至对数生长期。以划伤接种方式将菌液接种到
生长7~10d的向日葵幼苗根颈处,每菌株接种10
棵苗,每株接菌100μL,观察并记录发病情况,从
中筛选出致病力最强的菌株供以后室内药效评
价使用。
1.3 杀菌剂抑菌效果研究
室内抑菌试验采用纸片抑菌圈法进行,分别制
备200,400,800,1 000,1 200,1 400,1 600倍各药
剂稀释液及YEB平板,用上述方法制备毒性菌株活
性菌液,培养基上加入150μL已制备好的供试病原
菌菌悬液,细菌涂布器涂匀。将已灭菌且烘干的直
径6mm滤纸片(用打孔器自制)加入各药剂不同倍
数稀释液15μL,在无菌条件下自然风干,分别放入
已接菌的培养基平板上,每皿2片,3次重复。培养
皿先于4℃冰箱中放置4~6h,此时供试菌不生长,
而滤纸片上的药剂能够均匀渗透和扩散[12],然后置
于28℃恒温培养箱中培养48h,从滤纸片的3个不
同方向测量抑菌圈直径。
2 结果与分析
2.1 病原菌的分离培养及类型分析
在琼脂培养基上典型的土壤杆菌菌落为白色、
光滑、圆形、半透明[13],在 MW 筛选培养基上为小
的圆形突起,半透明,带粘性[2]。从供试的2个茎部
癌瘤和2个根部癌瘤中共分离得到32株与病原菌
相似菌株,分别提取DNA后用扩增章鱼碱型和胭
脂碱型土壤杆菌 T-DNA 上iaaH 基因的引物
iaaH-F2/iaaH-R1及扩增含精氨酸葡萄土壤杆菌
T-DNA上iaaM 基因的引物S4iaaM5/S4iaaM3进
行PCR扩增,其中有6个菌株扩增获得420bp的
片段(图1,A),表明其冠瘿碱类型为章鱼碱或胭脂
碱型而非精氨酸类型,菌株编号分别为LM2,L7,
G10,LJ2,L3和LH。再以扩增章鱼碱型葡萄土壤
杆菌Ti质粒6b基因引物TF/TR进行PCR扩增,
均检测到520bp的片段(图1,B),而采用扩增胭脂
碱型葡萄土壤杆菌Ti质粒6b基因的引物 NF/NR
80  河 北 农 业 大 学 学 报     第36卷   
进行扩增时所有菌株均未出现特异性条带,说明这
6个菌株均属章鱼碱型葡萄土壤杆菌类型。
 M:DNA Marker;1:阳性对照;2:阴性对照;3:菌株LM2;4:菌株
L7;5:菌株G10;6:菌株LJ2;7:菌株L3;8:菌株LH。
图1 利用PCR分析鉴定葡萄根癌病病原菌类型
Fig.1 PCR analysis to identification biotype of Agrobacterium
strains causing crown gal disease in grapevines
2.2 致病菌的毒性分析
将分离得到的6个菌株活性菌液分别接种到向
日葵幼苗茎基部,10d后接种L3菌株的幼苗最先
出现小瘤体,20d时所有菌株均表现不同程度的致
病性,其中接种L3,LM2,G10和LJ2菌株的苗全部
发病,接种L7,LH 菌株的幼苗发病率分别为60%
和70%(表2),以接种L3菌株的幼苗瘤体最大(图
2),表明L3菌株致病性最强。
图2 接种葡萄土壤杆菌菌株向日葵幼苗肿瘤症状表现
Fig.2 Appearance of crown gal in sunflower seedling after
inoculating Agrobacterium vitis strains
表2 不同葡萄土壤杆菌菌株对向日葵幼苗的致病性分析
Table 2 Pathogenicity test of Agrobacterium vitis
strains in sunflower seedlings
菌株
Strain
接种株数/株
Number of
seedlings
inoculated
初始发病时间/d
Time of initial
gal appeared
发病株数/株
Number of
diseased
seedlings
发病率/%
Disease
rate
LM2  10  12  10  100
L7  10  17  6  60
G10  10  15  10  100
LJ2  10  12  10  100
L3  10  10  10  100
LH  10  12  7  70
2.3 杀菌剂和抗菌素对葡萄土壤杆菌的抑制作用
利用抑菌圈法分析了9种杀菌剂和抗菌素对菌
株L3的抑菌效果。结果表明,72%农用硫酸链霉
素、三氯异氰尿酸和80%乙蒜素对该菌株均有不同
程度的抑菌作用。其中72%农用硫酸链霉素稀释
倍数在200~1 600倍范围内均具有极强的抑制作
用,抑菌圈直径为38.84~21.76mm。三氯异氰尿
酸稀释倍数为200~400倍时,对L3菌株有较强的
抑制作用,抑菌圈直径为17.37~12.87mm;稀释
倍数为800~1 200倍时抑制作用明显减弱,抑菌圈
直径为8.52~6.79mm,稀释倍数高于1 200倍时
无抑菌作用;80%乙蒜素稀释倍数为200~800倍时
只有轻微的抑菌作用(图3)。
参试的20%龙克菌、80%多菌灵、3%中生菌
素、40%可杀得三千、2%春雷霉素、25%叶枯唑200
倍稀释液对L3菌株均无显著抑制作用。
图3 不同抑菌剂对葡萄土壤杆菌L3菌株抑菌效果
Fig.3 Effect of the bactericides and antibiotics on diameter
of inhibition zone of Agrobacterium vitis L3strain
3 讨论与结论
3.1 关于葡萄根癌病病原菌的分离与鉴定
目前国内外报道的引起葡萄根癌病的病原菌有
葡萄土壤杆菌和根癌土壤杆菌,而这些病原菌侵染
葡萄植株形成肿瘤时又会分泌章鱼碱、胭脂碱、精氨
第3期 张 洁等:葡萄根癌病病原菌类型鉴定及几种杀菌剂和抗菌素对其抑菌效果 81    
酸3种类型的冠瘿碱。对于病原菌类型的鉴定,虽
然运用选择性培养基可以初步鉴定出病原菌的生物
型,但是对于其冠瘿碱类型的确定,传统的方法是待
瘤体长出后运用高压纸电泳法最终确定,这整个过
程需要花费大量的时间[2]。本试验运用可扩增章鱼
碱型和胭脂碱型土壤杆菌T-DNA上iaaH 基因的
引物iaaH-F2/iaaH-R1及扩增含精氨酸葡萄土壤杆
菌T-DNA上iaaM 基因的引物S4iaaM5/S4iaaM3从
田间分离得到的菌株中检测到含致瘤基因的菌株,
再以扩增章鱼碱型葡萄土壤杆菌 Ti质粒6b基因
引物TF/TR进行PCR扩增,最终确定了分离到的
病原菌菌株类型为章鱼碱型葡萄土壤杆菌,结合指
示植物向日葵回接试验确定了其致病性,从而建立
了利用分子手段进行葡萄根癌病病原菌分离与鉴定
体系,同时引物序列对的综合运用大大缩短了鉴定
的时间,提高了鉴定效率。
3.2 关于杀菌剂和抗菌素的药效评价
在应用杀菌剂和抗菌素防治葡萄根癌病方面,
国内仅见李健强等[3]和游积峰等[14]有关几种杀菌
剂和抗菌素对葡萄根癌病防治初步效果的报道,本
研究结果表明,硫酸链霉素对葡萄根癌病菌具有较
强的抑菌作用,而葡萄生产中常用的多菌灵无抑菌
效果,这与前人报道一致。硫酸链霉素对病菌较强
的抑制能力可能与其可以与病菌核糖体30S亚单
位结合,抑制细菌蛋白质的合成有关。本试验中
80%乙蒜素200倍液对葡萄土壤杆菌L3菌株的抑
菌圈直径显著小于游积峰等[14]报道的80%乙蒜素
500倍液的抑菌圈直径,体现了不同菌株对杀菌剂
耐受性的差异。三氯异氰尿酸是一种极强的氧化剂
和氯化剂,具有高效、广谱、较为安全的消毒作用,对
细菌、病毒、真菌、芽孢等都有杀灭作用,可用于环
境、饮水、畜禽饲槽等的消毒,其对葡萄根癌病菌的抑
菌作用尚未见报道。本研究结果表明,稀释200~
400倍的三氯异氰尿酸对致病性较强的葡萄土壤杆
菌L3菌株有较强的抑制作用,可作为进一步田间
试验的参考。
参考文献:
[1] 李金云.土壤杆菌E26菌株防治葡萄根癌病的机理
研究[D].北京:中国农业大学,2004.
[2] 马德钦,游积峰,谢雪梅,等.我国葡萄根癌土壤杆菌
的生化型与质粒类型的初步研究[J].微生物学报,
1985,25(1):45-53.
[3] 李健强,王慧敏,张桂火,等.一些杀菌剂和抗菌素对
根癌菌和根癌抑制菌的作用[J].中国农业大学学
报,1996,1(5):74-78.
[4] Bini F,Kuczmog A,Putnoky P,et al.Novel patho-
gen-specific primers for the detection of Agrobacte-
rium vitis and Agrobacterium tumefaciens[J].Vitis,
2008,47(3):181-189.
[5] Kawaguchi A.Inoue K,Ichinose Y.Biological control
of crown gal of grapevine,rose,and tomato by non-
pathogenic Agrobacterium vitis strain VAR03-1[J].
Phytopathology,2008,98(11):1218-1225.
[6] Kawaguchi A,Inoue K.New antagonistic strains of
non-pathogenic Agrobacterium vitis to control gra-
pevine crown gal[J].Journal of Phytopathology,
2012,160(10):509-518.
[7] Zok A,Forgacs I,Pedryc A,et al.Agrobacterium tu-
mefaciens VirE1 inhibits crown gal development in
transgenic grapevine[J].Acta Alimentaria,2012,41
(Sup.):214-218.
[8] 李莹莹.大连地区大樱桃根癌病的研究[D].大连:辽
宁师范大学,2008.
[9] Islam M,Akhtar M,Rahman M,et al.Antitumor and
phytotoxic activities of leaf methanol extract of Old-
enlandia diffusa (Wild.)Roxb[J].Global Journal
of Pharmacology,2009,3(2):99-106.
[10] Ray A,Roy C,Ray S.Methylglyoxal destroys Agrobacte-
rium tumefaciens crown gal tumours in Nicotiana taba-
cumwithout any adverse effect on the host plant[J].Bio-
logia Plantarum,2011,55(2):312-316.
[11] 萨姆布鲁克,拉塞尔.分子克隆实验指南[M].3版.
黄培堂,等,译.北京:科学出版社,1992.
[12] 陈年春.农业生物测定技术[M].北京:北京农业大学
出版社,1990.
[13] 布坎南,吉布斯.伯杰细菌鉴定手册[M].8版.北京:
科学出版社,1984.
[14] 游积峰,谢雪梅,陈培民,等.我国北方葡萄根癌病的
发生规律及药剂防治[J].植物保护学报,1986,13
(3):145-150.
(编辑:宗淑萍)