全 文 :华北农学报·2011,26(增刊) :190 -192
收稿日期:2011 - 10 - 11
基金项目:云南省科技创新强省计划项目(2007C0004Z) ;云南省发改委产业重大关键技术研发专项(云发改高技[2009]1988 号)
作者简介:李淑斌(1979 -) ,男,云南临沧人,助理研究员,硕士,主要从事观赏植物资源与育种研究。
通讯作者:张 颢(1961 -) ,女,云南丽江人,研究员,硕士,主要从事花卉育种研究。
柏木枯萎病病原菌的形态特征及分子鉴定
李淑斌1,2,张 颢1,2
(1.云南省农业科学院 花卉研究所,云南 昆明 650205;2.云南省花卉育种重点实验室,云南 昆明 650205)
摘要:采用温室接种致病性测定、形态学观察和分子鉴定方法对柏木枯萎病病原进行了研究。从云南省昆明市、
石林县及玉溪市采集柏木枯萎病病样 13 份,分离获得来自柏木树根部、茎干及枝的 18 个真菌分离物。经过致病性
试验证实,分离物 CWC1-CWC10 均为柏木枯萎病病原菌。经形态学鉴定,CWC1-CWC10 均为 Neofusicoccum parvum。
利用 rDNA internal transcribed spacer region(ITSI-5. 8S-ITS2)进行 PCR 扩增,并将测序结果在 GenBank 中进行同源性
比对分析显示,其 rDNA ITS 序列分析结果表明该菌与 N. parvum 的同源性为 99%,分子鉴定与形态学鉴定结果一致。
Neofusicoccum parvum 作为柏木枯萎病的病原菌系首次报道。
关键词:枯萎病;形态学观察;分子鉴定
中图分类号:S432. 4 文献标识码:A 文章编号:1000 - 7091(2011)增刊 - 0190 - 03
Identification on Pathogen of Chinese Weeping Cypress Dieback Disease
LI Shu-bin1,2,ZHANG Hao1,2
(1. Flower Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kunming 650205,China;
2. Yunnan Flower Breeding Key Lab,Kunming 650205,China)
Abstract:The pathogens of Chinese weeping cypress(Cupressus funebris Endl)dieback disease were identified
on the basis of pathogenicity testing,as well as morphological characters and molecular identification. Thirteen dis-
eased Chinese weeping cypress samples were observed in Kunming,Shilin,and Yuxi in Yunnan Province(south-
western China). Eighteen isolates of possible pathogenic fungi were isolated from roots,trunks and branches of in-
fected Chinese weeping cypress plants. Bases on the pathogenicity experiment,the results showed that CWC1-
CWC10 were the pathogens of Chinese weeping cypress wilt disease. The morphological identification showed that
CWC1-CWC10 was identified as Neofusicoccum parvum. By analysis of the rDNA internal transcribed spacer region
(ITSI-5. 8S-ITS2). BLAST searches at GenBank showed a high identity with reference sequences(ITS:> 99%).
Representative sequences of both regions were deposited to GenBank(ITS:Accession No. FJ842960). Morphological
and molecular results confirmed this species as N. parvum,N. parvum was first reported as the pathogen of Chinese
weeping cypress dieback disease.
Key words:Dieback disease;Morphological observation;Molecular identification
柏木(Cupressus funebris Endl)为石灰岩土壤上
的适生树种,耐干旱瘠薄。广布于中国秦岭及长江
以南地区,我国西部、南部各省区有分布,其他各省
多为引种栽培;国外也有栽培种分布。是著名的用
材及重要的园林绿化植物[1]。2008 - 2009 年在云
南省昆明市、石林县及玉溪市进行园林绿化植物调
查时,发现此柏木全株枯死普遍发生,危害严重。柏
木作为用材及植物学角度以往研究较多,而对其病
害却研究甚少[2]。本研究通过对病原菌的培养性
状观察,rDNA internal transcribed spacer region(ITSI-
5. 8S-ITS2)序列分析研究,确定其分类地位及致病
性,以期明确该病的病原菌,为病害防治提供理论
依据。
增刊 李淑斌等:柏木枯萎病病原菌的形态特征及分子鉴定 191
1 材料和方法
1. 1 病原菌的分离和培养
从云南昆明、玉溪、石林县等地采集表现枯萎病
症状的柏木病害标本(图 1-A,B) ,采用常规组织分
离法,分别从发病植株的根、茎干及枝的病健交界处
进行分离。分离到的菌株经纯化后在 PDA 上进行
培养和形态观察。选取编号为 CWC8 的菌株为标
准菌株,将其斜面培养物置于 0 ~ 4℃ 冰箱中保存
备用。
图 1 垂丝柏枯萎症状(A)和茎秆横切面变色(B)
Fig. 1 Shoot blight of Chinese Weeping Cy-press caused
by B. parva (A)and Cross sections on trunks and
branches revealed darkened(B)
1. 2 致病性测定
温室内苗木接种:供试的柏木植物均生长在塑
料盆中(上下直径分别为 20 cm × 15 cm,高 20 cm,
基质为土)。从昆明市园林局苗木基地获得,柏木
实生苗 24 个月左右(每盆 1 棵苗)。每个接种植物
有 9 个重复,对照 6 个重复。柏木苗接种,方法同
参考文献[3],使用灭菌解剖刀在距离植物基部 5
cm 处,造成一个 3 mm 深由树皮至木质部的向下倾
斜的伤口作为接种点。使用具有旺盛生长菌丝的
PDA 培养基菌块接种在伤口处,接种点用塑料膜包
裹少许灭菌脱脂棉保湿,在 3 d 后将包裹物取下,以
防止包裹处因湿度过大而自然腐烂,影响测量结果。
1. 3 病原菌形态学观察
将菌株 CWC8 接种到 PDA 平板上,于 25℃ 培
养箱中黑暗培养 7 ~ 15 d 后,肉眼观察菌落形态特
征,在光学显微镜下观察培养病菌的分生孢子形态,
并测量其大小。根据病原菌的产孢特征及其在
PDA 培养基上的形态特征,参照文献[4,5]进行病
菌鉴定。
1. 4 rDNA ITS 的 PCR扩增与序列分析
1. 4. 1 病原茵 DNA 的提取 将 CWC8 菌株接种
到 PDA 平板上进行活化,于 25℃ 培养箱中黑暗培
养 5 d 后,用灭菌的解剖针挑取菌丝体接种到盛有
PD 培养液的锥形瓶中,于 25℃ 振荡(160 r /min)培
养 5 ~ 7 d。采用四层灭菌纱布过滤菌丝体,无菌水
冲洗 4 ~ 5 次,于 60℃ 烘干,收集菌丝体,采用改良
的 CTAB 法提取 DNA[6]。
1. 4. 2 核糖体 rDNA-ITS区段扩增 PCR反应体系
(25 μL) :10 ×缓冲液(含 15 mmol /L Mg2 +)2. 5 μL,
dNTP(各 2. 5 mmol /L)1 μL,引物 ITS1、ITS4(5
μmol)各 2 μL(引物:ITS1 5-TCCGTAGGTGAACCT-
GCGG-3, ITS45-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3) ,
Taq DNA polymerase(5 U /μL)0. 25 μL,模板 1 μL,
双蒸水 18. 25 μL。②PCR 反应条件:95℃变性 5
min;95℃变性 30 s,56℃退火 30 s,72℃延伸 1 min,
共 35 个循环;72℃延伸 10 min。③检测 PCR 产物:
取 5 μL PCR扩增产物于 1. 2%的琼脂糖凝胶上电
泳检测,电泳缓冲液为 0. 5 × TBE。在 100 V 电压下
进行 1 h,电泳后的凝胶浸在 0. 5 μg /mL 溴化乙锭
染色液中染色 15 ~ 20 min,用清水冲洗后,置于
UPV 紫外成像系统上观察成像,并拍照。在每次试
验中都要设阴性对照(不含模板 DNA)。
1. 4. 3 PCR扩增产物测序 将 PCR扩增产物纯化
后与 pPCR-Script AMP SK(+)为克隆载体连接后
转化至大肠杆菌感受态细胞中,用含有 X-Gal、
IPTG、Amp LB 平板筛选,挑取白色菌落培养,并做
PCR 检测,剔除假阳性菌株,对克隆成功的 菌株样
品送上海生工做正反双向测序,利用 BioEdit软件拼
接得完整序列。将测序结果在 http:/ /www. ncbi.
nlm. nih. gov 网站上利用 BLAST 下的 nucleotide-nu-
cleotide blastn 与 GenBank 上已经发表的基因进行
对比,前后引物测序结果的两两对比也在此进行;测
序结果之间的多重比较在 DNAMAN 软件上进行
比较。
2 结果与分析
2. 1 病原菌的分离结果与形态特征观察
从各地采回的 13 个枯萎柏木共分离获得 18
株菌株,根据菌落特征发现各菌株没有明显差异,为
同一种类型的真菌。菌株 CWC8 在 PDA 上 25℃
培养 5 d的菌落直径为 70. 5 ~ 74. 5 mm,病原菌菌
丝生长迅速,气生菌丝发达,长全至皿盖。初期基质
菌丝和气生菌丝均为白色,4 ~ 6 d 气生菌丝变为灰
黑色,基质菌丝变为黑色,25 d 产生黑色的子实体
(分生孢子器)。分 生 孢 子 器 直 径 为 320. 5 ~
510. 5 μm,平均为 272. 4 μm,成熟的分生孢子为无
隔,椭圆形至纺锤形,薄壁半透明,大小为 12. 5 ~
18. 5 μm ×(4. 0 ~ 6. 5)μm(图 2)。
192 华 北 农 学 报 26 卷
A.菌落形态;B.分生孢子形态。
A. Colony on PDA;B. Conidia.
图 2 Neofusicoccum parvum形态特征
Fig. 2 Morphology of the pathogen Neofusicoccum parvum
2. 2 致病性测定
致病菌接种后 7 d 即可看到有病斑扩展,4 ~ 5
周后接种苗木出现枯萎及木质部变色症状。对接种
发病后的枯萎植株再次进行病菌的分离,均能获得
与原分离菌株一致的病原菌。对照接种未表现出任
何发病症状也未分离出任何真菌。根据柯赫氏法
则,证明接种菌 CWC8 为柏木的致病菌。
2. 3 rDNA ITS序列分析
经 18S rDNA ITS1 和 ITS4 引物对 CWC8 菌株
进行 PCR 扩增,获得了 1 条介于 500 ~ 600 bp 的清
晰条带,经测序得到了 551 bp 的 rDNA-ITS 序列
(图 3)。将该序列提交至 GenBank(Accession No:
FJ842960) ,并与其中的序列进行同源性比较。分析
结果表明,供试菌株 18S rDNA 及两侧的 ITS 区与
N. parvum 的同源性为 99. 5%。
M. Marker DL2000;1 ~ 6. N. parvum分离菌株。
M. Marker DL2000;1 - 6. The isolates are six isolates of N. parvum.
图 3 ITS扩增电泳图
Fig. 3 The electroph-oresis of ITS-PCR
3 结论与讨论
本研究于 2008 ~ 2009 年分离的 13 个病树组织
样品,病菌分离率高达 100%,获得了菌落形态特征
较为一致的菌株。将分离菌进行室内苗期接种可使
供试柏树苗发病,产生枯萎症状,回分仍得到原分离
菌,经柯赫氏法则证明该分离菌即为该病害的致病
菌。通过病菌培养形态特征观察和鉴定、18S rDNA
ITS 序列分析,将柏木枯萎病的病原菌确定为
N. parvum。
真菌的 rDNA由于存在高度保守区和可变区被
认为是目前真菌分子研究方法的理想部位。尤其是
核糖体内转录间隔区(ITS) ,它是介于 18 S rDNA、
5. 8 S rDNA 和 28 S rDNA 之间的区域,在种内不同
菌株间高度保守,而在真菌的种间存在着极大的变
化,这些变化反应在系统发育上非常直观。这些可
以为研究真菌的系统发育、分类鉴定和分子检测提
供丰富的遗传信息[7]。病原物的准确鉴定对于病
害的防治和流行预测具有十分重要的意义。柏木枯
萎病目前在云南部分地区的危害存在加重趋势,应
引起林业和园林绿化部门的重视。
参考文献:
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