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桃根癌病病原菌的分离和桃砧木抗性试验研究



全 文 :第25卷 第3期
2007年6月
河 南 科 学
HENAN SCIENCE
Vol.25No.3
Jun.2007
收稿日期:2007-03-19
基金项目:国家863计划资助项目(2001-AA-241143)
作者简介:武荣花(1964-),女,河南叶县人,博士生,主要从事花卉学教学与科研工作;
通讯作者:王志强(1963-),男,河南永城人,博士,研究员.
文章编号:1004-3918(2007)03-0416-04
桃根癌病病原菌的分离和桃砧木抗性试验研究
武荣花 1,2, 王 献 1, 杨喜春 3, 卢 涛 4, 王志强 5
(1.河南农业大学 林学园艺学院,郑州 450002; 2.中国林业科学研究院 林业研究所,北京 100091;
3.河南安阳钢铁公司 绿化处,安阳 455004;4.河南濮阳 园林局 绿化处,濮阳 457000;
5.中国农业科学研究院 郑州果树研究所,郑州 450009)
摘 要:以从北京、郑州桃园采集的桃根癌瘤为材料,在无菌条件下于培养基上分离得到 11个根癌土壤杆菌菌株.
胡萝卜接种试验初步选出致病力强的菌株 AT1-1、AT1-3、AT2-7、AT2-8、AT2-11、AT2-12.将菌株 AT2-7、AT2-8、AT2-11、
AT2-12接种于塑料大棚盆栽的山桃、毛桃、甘肃桃,进行桃砧木感病性评价试验.试验结表明:菌株 AT2-7和
AT2-8对桃砧木有很强的致病力,但在3种桃砧木中,毛桃对这两个菌株的抗性最强,甘肃桃次之,山桃最易
感病.
关键词:桃根癌病;桃砧木;抗性鉴定
中图分类号:Q939.11+4 文献标识码:A
桃根癌病是桃树的一种重要的根部病害(细菌性、传染性),是由土壤中的根癌土壤杆菌(Agrubacterium
tumefaciens)生理型I或生理型Ⅱ通过伤口侵染,把自身的T-DNA整合到寄主的核基因上,表达后产生过量
的植物激素刺激细胞无控制性分裂而引起的[1].据报道,目前我国各地桃栽培区均有该病发生,发病率
20%~90%[2].成龄树感染此病后生长不良,树势弱,果实小,产量低,树龄缩短.幼苗受害后叶片黄化、早
衰,植株矮化,甚至死亡.近年来我国桃树栽培面积扩大及新品种引进发展很快,由于许多人对该病害缺乏
认识,加上根部病害容易被忽视和缺乏有效的防治措施,从而造成病菌迅速传播,病害得以蔓延,造成了严重
的经济损失,目前已引起有关部门的重视.
研究者普遍认为,筛选和培育抗性砧木将是解决这一问题的主要途径[3].本试验的目的就是收集、分离
病原菌[4],进行桃砧木抗性接种鉴定,从而找出桃根癌病致病性较强的菌株并筛选出对该病抗性较强的桃砧
木种质资源.
1 材料和方法
1.1 根癌土壤杆菌的分离及培养
1.1.1 根癌瘤的收集 从北京、郑州的桃生
产区收集新鲜的根癌瘤(冠瘿).
1.1.2 根癌土壤杆菌的分离及培养 用75%
酒精和无菌水冲洗干净癌瘤,剥去表层死亡
组织,选取幼嫩白色的瘤组织,从不同方位切
取2~3块,再切成2mm×2mm的小块,加入
1~2ml蒸馏水 ,在烧杯中浸泡30min;用接
种环蘸取浸泡液在平面培养皿内的选择性培
养基(见表1)上划线,培养皿在22℃左右条
件下培养2~4d;选取分离性状好的培养皿,
挑取具有典型性状的菌落接种到试管内的斜
表1 分离用选择性培养基类型及成分
Tab.1 Thetypeandcomponentofselectiveculturemediumforseparation
成分
Brisbaneetker1A
生理型Ⅰ培养基/(g/L)
Brisbaneetker2E
生理型Ⅱ培养基/(g/L)
L-(-)阿拉伯糖醇 3.04 —
赤藓糖醇 — 3.05
NH3NO3 0.16 0.16
KH2PO4 0.54 0.54
K2HPO4 1.04 1.04
MgSO47H2O 0.25 0.25
牛磺胆酸钠 0.29 0.29
0.1%结晶紫水溶液 2.0ml/L —
1%孔雀绿水溶液 — 5.0ml/L
琼脂 15.0 17.0
1%酵母提取物 — 1.0
注:培养用斜面培养基类型:NA(营养琼脂2%).
DOI:10.13537/j.issn.1004-3918.2007.03.023
2007年6月
面培养基上(或在选择性培养基上划线再分离后接种试管),并在试验中做好标记工作(菌株号、工作日期).
1.2 根癌土壤杆菌的致病性测定
1.2.1 致病性的初步测定 给上述分离得到的菌株分别加入10ml无菌水,倒入备份好的斜面培养基试管
中,制成细菌悬浮液,为接种胡萝卜作准备.将胡萝卜用75%酒精浸2min,0.1%HgCl2浸1~2min,再用无
菌水洗净.在无菌条件下把胡萝卜切成片(厚度约1cm),把生理下端(与根部相近的部位)向上,生理上端
(距根远的一端)向下,平放入铺有湿沙、滤纸的平面培养皿内.用移植棒蘸取制备好的细菌悬浮液接种到
胡萝卜片表面的韧皮部部位,用无菌封口膜封闭.
同时,用无菌水单独接种作为对照.每7d观察记录发病状况,再从发病的瘤组织中分离菌株(方法同
1.2.1),供以后桃砧木接种使用.
1.2.2常规接种测定 将菌株接种到胡萝卜片段上,并从中筛选出致病力强的菌株作为接种材料,用当天配
制的细菌悬浮液,接种到大棚内盆栽1年生无病桃苗——山桃、毛桃、甘肃桃的根茎部,划伤接种.
接种条件:温度20~30℃,空气相对湿度75%~85%.盆内土壤用生石灰混拌(生石灰∶土=1∶10).盆内
土壤含水量达土壤最大持水量60%以下.
接种方法:划口接种(用无菌刀片依次在桃根茎部斜切1~3cm伤口,使韧皮部显现.将细菌悬浮液用
无菌玻璃棒蘸取滴入伤口,再用透明薄膜绑扎保湿).同时用无菌水单独接种作对照.1周以后解绑,观察
并记录发病状况,统计感病指数.
2 结果与分析
2.1 病原菌的分离培养结果
经分离观察,确认北京、郑州的桃根癌病病原菌中
均含有根癌土壤杆菌生理型Ⅰ和生理型Ⅱ,但生理型Ⅱ
居多,生理型Ⅰ较少(见表3).
2.2 胡萝卜接种结果分析
将菌株接种到胡萝卜片段上1周后,在部分胡萝
卜横切面的韧皮部长出一些小的分散的瘤状组织,随
后2周内长大成型,发病率在3周内趋于稳定.从中
可以测出不同菌株接种胡萝卜片段的发病状况各不相
同,其中AT1-1、AT1-3、AT2-7、AT2-8、AT2-11、AT2-12的发病率较
高(见表3).同时用无菌水作对照,对照片段存活良
好,无任何癌状组织或愈伤组织发生.
经分离——接种——再分离,按柯赫氏法则确认
AT1-1、AT1-3、AT2-7、AT2-8、AT2-11、AT2-12为桃根癌病病原菌,
并确定用AT2-7、AT2-8、AT2-11、AT2-12这4种生理型Ⅱ菌株
接种桃砧木.
2.3 不同桃砧木对病原菌敏感性差异
AT2-11、AT2-12菌株接种山桃、毛桃、甘肃桃后无结瘤
致癌现象.菌株AT2-7、AT2-8对桃砧木有很强的致病力.
表面病原菌的致病性在35d内趋于稳定.3种桃砧木
对菌株AT2-7、AT2-8的抗性顺序为:毛桃>甘肃桃>山桃(见
表4、表5及图1).由表4、表5数据计算出感染指数.
感染指数=
∑(病级株数×代表数值)
株数总和×发病最重级的代表数值
×100[5]
3 结论与讨论
3.1 通过对桃根癌土壤杆菌的分离及胡萝卜接种试
表2 病原菌分离培养性状
Tab.2 Propertiesofpathogenicbacteriaseparationculture
菌株号 试管号
菌落主要性状
形状 光泽 颜色 边缘特征
AT1-1 1 圆形凸起 明亮 淡紫 透明
AT1-2 2 椭圆偏凹 暗淡 乳白 混浊
AT1-3 3 圆形凸起 明亮 淡紫 透明
AT2-4 4 椭圆凸起 明亮 白色 半透明
AT2-5 5 圆形凹陷 发亮 白色 半透明
AT2-6 6 圆形凹陷 明亮 白色 透明
AT2-7 7 圆形葫芦状 明亮 白色 透明
AT2-8 8 圆形凸起 明亮 白色 透明
AT2-9 9 椭圆凹陷 暗淡 淡绿 混浊
AT2-11 11 圆形凸起 发亮 黄绿 透明
AT2-12 12 圆形凸起 发亮 淡绿 透明
注:AT1代表生理型Ⅰ,AT2代表生理型Ⅱ.
表3 不同菌株对胡萝卜片段的致病性
Tab.3 Thevirulenceofdiferentstraintocarotfragment
菌株号 片段数
发病状况
结瘤片段/个 发病率/% 病情指数/%
AT1-1 15 10 66.7 60
AT1-2 15 0 0.0 0
AT1-3 15 10 66.7 55
AT2-4 15 2 13.3 50
AT2-5 15 3 20.0 40
AT2-6 15 1 6.7 65
AT2-7 15 11 73.3 90
AT2-8 15 10 66.7 85
AT2-9 15 3 20.0 30
AT2-11 15 9 60.0 80
AT2-12 15 8 53.3 85
CK 10 0 0 0
注:病情指数指瘤状组织占胡萝卜韧皮部周长的百分比.
武荣花等:桃根癌病病原菌的分离和桃砧木抗性试验研究 417- -
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表5 桃砧木接种AT2-8菌株的试验结果
Tab.5 TheresultofexperimentofstrainAT2-8infectingrootstocksofpeachtrees
砧木
树种
总数
/株
1级 2级 3级 4级
株数 % 株数 % 株数 % 株数 %
山桃 150 1 0.6 20 13.3 19 12.3 52 34.3
毛桃 150 3 2.0 43 28.6 49 32.3 33 22.0
甘肃桃 150 3 2.0 29 19.3 35 23.3 36 24.0
5级
株数
58
22
47
%
38.3
14.3
31.3
验致病性分析,结果为:分离得到的菌株
AT1-1、AT1-3、AT2-7、AT2-8、AT2-11、AT2-12均具有
较强的致病力.这为今后进行该病原菌的
致病性研究提供了试验材料,也为抗性砧
木筛选提供了理论依据.
3.2 通过对桃砧木的抗根癌病试验分析,
3种桃砧木对该病的抗性顺序为:毛桃>甘
肃桃>山桃.这说明山桃对根癌病最敏
感,也极易感染此病.毛桃较山桃、甘肃桃
有较好的抗性,这为今后桃根癌病的抗病
育种工作即初步筛选抗原[6-7]和选择有抗
性基因的植物抗原材料打下了基础.
3.3 本实验中的病原菌分离是在前人研究
资料的基础上进行的再验证,并且对其加
以总结和改进.如纯培养用的选择性培
养基生理型Ⅰ和生理型Ⅱ中,用于抑制真
菌和其他非该属、种细菌的活性及辨别该
菌种生理型的结晶紫和孔雀绿的水溶液
浓度,可在原浓度基础上提高0.5个单位
(ml/L),效果更佳.
3.4 根癌土壤杆菌在用于基因工程方面
已做了广泛的研究[8],但它诱导的根癌病
却是核果类果树生产中一种重要的根部病
害.鉴于目前农业生产用桃苗多数为3年
生芽苗,且砧木多用山桃、毛桃,因此该实
验对农业生产有一定的实际应用价值.
本文谈到的在温棚盆栽条件下,用 A.
tumefaciens接种作为一种手段鉴定桃砧木
对该病害的敏感性和筛选抗性资源,在国
内尚未见报导.在国外(美国加州)开展的桃种质评价认为,幼苗主干或侧枝用根癌农杆菌(K12和C58)接种
后,其中一些品种P.mabaleb.Pinsitia的抗性鉴定表现出一定差异[9-10].本文试验表明,在创造相对适宜的环境
条件(温度、空气湿度、土壤pH值),对桃砧木的根癌病抗性鉴定是可取的.同时,考虑到农业推广应用和田
间种植需要,作者认为在室外对大量砧木资源进行集中评价和筛选工作虽然是长期的、艰巨的,但也是很有
必要.
3.5 试验中用AT2-11、AT2-12菌株对山桃、毛桃、甘肃桃接种后,没有结瘤致癌现象.分析原因可能是这两种菌
株在室内培养基上和接种胡萝卜后表现出良好的致病菌性状,但常规接种桃砧木实生苗后受到某些因素的
影响,如菌株或桃砧木,而呈现出无致病性或桃砧木对其免疫.对此,本试验未做深入探索,尚需进一步研究.
参考文献:
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表4 桃砧木接种 AT2-7菌株的试验结果
Tab.4 TheresultofexperimentofstrainAT2-7infectingrootstocksofpeachtrees
砧木
树种
总数
/株
1级 2级 3级 4级
株数 % 株数 % 株数 % 株数 %
山桃 160 0 0.0 17 10.6 29 18.1 48 30.0
毛桃 150 2 1.3 35 23.3 62 41.3 30 20.0
甘肃桃 160 5 3.1 28 17.5 44 27.5 45 28.1
5级
株数
66
21
38
%
41.3
14.0
23.1
注:①.用作 CK的上述三种桃砧木各 20棵均无发病.②.接种AT2-7或
AT2-8菌株后桃根癌病病株分级:1级:免疫、无病,代表数值 0;2级:小
瘤少量,代表数值 1;3级:小瘤大量,代表数值 2;4级:大瘤少量,代表数
值 3;5级:大瘤大量,代表数值 4.
图1 不同桃砧木对AT2-7、AT2-8菌株抗性比较
Fig.1 Diseaseresistancecomparisonofdiferentrootstocksofpeach
treestostrainAT2-7andAT2-8
80-
70-
60-
50-
40-
30-
20-
10-
0-




AT2-7 AT2-8
| | |
山桃 毛桃 甘肃桃
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StudiesontheSeparationofAgrobacteriumTumefaciensofPeach
TreesandItsRootStocksdiseaseResistance
WURong-hua1,2, WANG Xian1, YANGXi-chun3, LU Tao4, WANGZhi-qiang5
(1.ColegeofForestryandHorticulture,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China;
2.ResearchInstituteofForestry,CAF,Beijing100091,China;
3.AforestationDepartmentofAnyangSteelCompany,Anyang455004,China;
4.DepartmentofLandscapeandAforestationofPuyangCity,Puyang457000,China;
5.ZhengzhouFruitResearchInstitute,ChineseAcademyofAgricultureScience,Zhengzhou450009,China)
Abstract:Elevencrowngalstrais(Agrobacteriumtumefaciens)ofpeachtreeswhichcomesfromthepeachorchar-
dsofBeijingandZhengzhouareseparatedfromtheaxenicmedium.SomevirulentcrowngalstrainsAT1-1,AT1-3,
AT2-7,AT2-8,AT2-11,AT2-12areselectedbytheinfectionexperimentonthecarotfragments.CrowngalstrainsAT2-7,
AT2-8,AT2-11,AT2-12areinfectedonthepotedpeachtrees[Prunuspersica(L.)Batsch,PrunusdavidianaFranch,
PrunuskansuensisRehd.]whichcultivatedingreenhouse.Theresultsshowthat:ThecrowngalstrainsAT2-7,
AT2-8,arevirulenttotherootstockofpeachtreesPrunuspersica(L.)Batsch,PrunusdavidianaFranch,Prunus
kansuensisRehd.TothesecrowngalstrainsAT2-7,AT2-8,Prunuspersica(L.)Batsch hasthestrongdisease
resistance;ThePrunuskansuensisRehd.istheseconddiseaseresistantstockofpeachtrees;Prunusdavidiana
Franchistheeasyinfectedstockofpeachtrees.
Keywords:crowngaldiseaseofpeachtree;stockofpeachtrees;diseaseresistanceappraisal
武荣花等:桃根癌病病原菌的分离和桃砧木抗性试验研究 419- -