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药水苏白绢病病原鉴定及其生防木霉菌株筛选



全 文 :北方园艺2013(05):125~128 ·植物保护·
第一作者简介:刘威(1982-),女,广西北流人,本科,助理工程师,
现主要从事药用植物病虫害等研究工作。
基金项目:广西省卫生厅自筹基金资助项目(Z2011161)。
收稿日期:2012-11-09
药水苏白绢病病原鉴定及其生防木霉菌株筛选
刘   威,蓝 祖 栽,叶 云 峰,蒋   妮,刘 丽 辉
(广西壮族自治区药用植物园,广西药用资源保护与遗传改良重点实验室,广西 南宁530023)
  摘 要:以药水苏白绢病株为试材,通过致病性测定法确定病原菌,采用病原菌的形态鉴定
方法并结合该菌的ITS rDNA序列分析鉴定病原菌种类;采用平皿对峙法筛选拮抗菌株。结果
表明:药水苏白绢病的病原菌为罗氏白绢小菌核菌(Sclerotium rolfsi Sacc.);5个供试木霉菌株
中以哈茨木霉(H2)对病原菌的抑制作用最强,拮抗指数为Ⅱ级,抑菌率为86.27%。
关键词:药水苏;白绢病;病原鉴定;拮抗木霉;筛选
中图分类号:S 567.23+9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2013)05-0125-04
  药水苏(Betonica officinalis L.)属唇形科药水苏属
多年生草本植物,以根茎入药,其性辛、平,入脾、胃二经,
芳香醒胃、行气消胀,用于脾胃不和或脾胃气滞所致纳
少、脘腹胀满、嗳气呃逆、大便溏薄等症。主要化学成分
有水苏素(Betonicine)和异水苏素(Lturicine)[1]。
药水苏原产欧洲及西亚,在全国各地植物园及生产
种植基地作为药用植物引种栽培,主要以根茎繁殖。白
绢病是药水苏的主要病害,该病害在高温多雨季节容易
发生和流行,主要危害根茎和茎基部。发生期病菌可大
量繁殖扩散,且为害期长,一旦感染病害就会造成严重
   
损失,直接影响品种的产量、品质,严重时甚至导致全部
死亡。鉴于药水苏白绢病的发生及防治方面尚鲜见相
关的报道,为此,该研究对该病害的病原菌进行了分离、
鉴定,研究其发病规律,筛选对药水苏白绢病病原菌抑
制效果较好的木霉菌株,以期为药水苏白绢病的有效防
治提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
标本来源:试验用的药水菌白绢病标本采于广西药
用植物园。
供试的生防木霉菌株:①哈茨木霉H1(T.harzianum),
广西农科院微生物研究所生物防治研究室提供;②哈茨
木霉H2(T.harzianum),中国工业微生物菌种保藏中心
提供;③哈茨木霉H5(T.harzianum),中国工业微生物
   
Initial Quantitative Study on Incubation and Development of
Lesion of Cabbage Black Spot Disease
MA Hai-xia1,2,QU Zhi 1,LIU Ying2,3,LI Dan2,GAO Dong-mei 2,YANG Xin-dong2,4
(1.Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Haikou,Hainan 571101;2.Colege of
Agriculture,Jilin Agricultural University,Changchun,Jilin 130118;3.Institute of Plant Protection,Jilin Province Institute of Agricultural
Sciences,Gongzhuling,Jilin 136100;4.Colege of Development,Jilin Agricultural University,Changchun,Jilin 130600)
Abstract:Taking‘Baibangcai’cabbage as material,lesion incubation and development of cabbage black spot disease were
studied in laboratory and field.The results showed that the incubation period of the disease was 2~3days under natural
condition.Temperature had obvious efect on incubation period.The higher the temperature,the shorter the incubation
period,and the incubation period was 12hours over 30℃.Symptomatic appearance of the disease was about 4days.The
extension period of lesion the disease was 8~13days and diferent lesion had diferent extension period.The diferent
lesion extend diferent length,was 3.4~5.0mm.The lesion extended quickly at the beginning and reached the half of the
greatest length at 4~5d,lesion reached the biggest length at 14d.The linear regression equation of lesion length(y)to
date(x)was concluded,which was y=1.3827+0.2073x(r=0.9951).
Key words:black spot disease of cabbage;Alternaria brassicae;incubation period;lesion extension
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·植物保护· 北方园艺2013(05):125~128
菌种保藏中心提供;④康氏木霉K(T.koningi),中国工
业微生物菌种保藏中心提供;⑤绿色木霉L(T.viride),
广西农科院微生物研究所生物防治研究室提供。
引物:核糖体rDNA-ITS序列的通用引物ITS1(5′-
TCC GTA GGT GAA CCT GCG G-3′)和ITS4(5′-TCC
TCC GCT TAT TGA TAT GC-3′),由上海捷瑞生物工
程技术服务有限公司合成。
1.2 试验方法
1.2.1 病害症状描述 对田间植株的自然发病症状进
行观察和描述。
1.2.2 病原菌分离培养 采用常规的组织分离法进行
病原菌的分离。选取初发病的茎组织进行病菌分离,在
病健交界处剪取约0.5cm的茎段,用75%酒精消毒30s,
再用0.1%浓度的升汞溶液消毒3min后,用无菌水洗3
次,接种于PDA培养基平板上,28℃恒温条件下培养,待
长出菌丝后(4d),挑取菌落边缘菌丝至PDA培养基上
进行纯化,直至获得纯培养物。
1.2.3 致病性测定 将分离、纯化后培养出来的病原
菌,用针刺接种法[2]接种到药水苏的健康叶片及茎秆
上,以不接种病原菌的组织为对照,放置于具有湿润滤
纸的培养皿中,置于28℃的恒温箱内培养。每处理重复
4次,培养期间保持一定的湿度,观察、记录发病情况。
待接种组织表现出症状后对病斑进行组织分离并培养,
根据柯氏赫氏法则验证分离物是否为该病原菌,确认致
病菌株。
1.2.4 病原菌的培养性状及形态特征观察 将纯化后
的菌株移至PDA平板,于28℃下培养,观察记录病原菌
的菌落、菌丝及菌核的形态特征,参考魏景超[3]的方法
进行形态鉴定。
1.2.5 rDNA ITS区的PCR扩增及序列分析 病原菌
DNA提取采用CTAB法[4]。病原菌rDNA的ITS区域
PCR扩增选用通用引物ITS1(5′-TCC GTA GGT GAA
CCT GCG G-3′)和ITS4(5′-TCC TCC GCT TAT TGA TAT
GC-3′)。反应在50μL体系中进行,体系含有10×PCR
Bufer 5μL,dNTP(10mM)2μL,Primer ITS1(10μM)
2μL,Primer ITS4(10μM)2μL,Genomic DNA 100ng,
r Taq(5U/μL)1μL;ddH2O补足至50μL。反应程序
为:95℃预变性5min;95℃变性30s,58℃退火30s,72℃
复性80s,33个循环;72℃延伸7min。PCR产物经琼脂
糖凝胶电泳回收目标DNA片段,由北京诺赛基因组研
究中心有限公司进行测序,测序结果用Blast软件在
GenBank数据库中进行同源性比对。根据同源性比对
结果,结合病原菌的形态特征进行鉴定。
1.2.6 木霉菌株对药水苏白绢病菌的室内拮抗作用测
定 采用对峙培养法[5],以PDA为供试培养基,在培养
皿上将病原菌分别与康氏木霉K(Trichoderma koningi)、
哈茨木霉H1、H2、H5(Trichoderma harzianum)、绿色木
霉L(Trichoderma viride)5种不同来源的木霉菌株进行
对峙培养试验,每处理4次重复,于28℃恒温培养箱中
培养,观察木霉菌株和病原菌的生长情况。以单独培养
的病原菌为对照。每天记录病原菌落指向木霉菌半径
及对照病原菌菌落半径,5d后,采用拮抗系数及抑制率
评价不同木霉间的拮抗作用强度,筛选出拮抗作用较强
的木霉菌株。拮抗系数分级标准[6]为:Ⅰ级,木霉菌丝占
据平皿100%,Ⅱ级,木霉菌丝占据平皿>2/3;Ⅲ级,木霉
菌丝占据平皿1/3~2/3;Ⅳ级,木霉菌丝占据平皿<1/3;
Ⅴ级,病原菌丝占据平皿100%。抑制率=[病原菌对照
菌落半径-病原菌落指向木霉菌的半径)/病原菌对照菌
落半径]×100%。
2 结果与分析
2.1 症状特点
调查发现,白绢病主要为害根、茎部,叶片也可为
害。病株发病部位多呈水渍状病斑,表面生白色绢丝状
菌丝,土壤湿度大时在病部产生白色菌丝覆盖病部和四
周地面,呈辐射状,边缘尤为明显,发病后期,在白色绢
丝状菌丝体上产生许多油菜籽状菌核。随着病情的加
重,根茎部皮层腐烂,呈纤维状,地上茎叶萎蔫枯死。
2.2 病原菌的分离与致病性测定
将采集回来的病组织中分离出来的白绢病原菌,经
纯化培养后回接到药水苏的健康叶片及茎秆上,在28℃
温度下培养,培养过程中加水保湿。接种后的第3天开
始发病,菌斑扩展快,白色菌丝紧贴于组织表面,呈放射
状(图1),接种10d后产生白色菌核,后渐变成棕褐色菜
籽状小菌核(图2),其症状特点与田间病株症状相似,对
照植物上无发病症状。从接种的病组织分离的病原菌
与田间发病组织分离的病原菌形态一致。
图1 病原菌接种后的第4天
Fig.1 Pathogens at 4days after inoculation
2.3 病原菌的培养性状及形态特点
药水苏白绢病在PDA培养基上,菌丝体白色绢丝
状,呈放射状扩展(图3),生长速度快。培养7d后形成
油菜籽状菌核,菌核椭圆形或球形,外观初呈白色,后略带
黄色至茶褐色或棕褐色,直径0.5~1.0mm,大的3mm,
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北方园艺2013(05):125~128 ·植物保护·
图2 病原菌接种后的第11天
Fig.2 Pathogens at 11days after inoculation
平滑而有光泽。镜检观察,菌丝无色透明,呈空心管状
结构,具隔膜(图4),有锁状联合现象(图5);菌核切片后
观察,表面细胞小而色深,内部细胞大而色浅或无色,菌
核外层包以近圆形或多角形,排列紧密的的拟薄壁组织
(图6)。病原菌的上述特征与罗氏白绢小菌核菌
(Sclerotium rolfsi Sacc.)相同。
图3 病原菌在PDA上的菌落特征
Fig.3 Colony morphology of pathogen on PDA media
图4 有隔膜的病原菌菌丝
Fig.4 Diaphragmatic mycelia
2.4 rDNA ITS区的PCR扩增及序列分析
以提取的药水苏白绢病菌的DNA为模板,用rDNA
的ITS区段通用引物ITS1与ITS4进行扩增,并对此片
段进行序列测定,获得长度为640bp的特异性片段。将
产物测得的序列在GenBank中进行BLAST比对,结果
显示,该序列与GenBank中多个Athelia rolfsi 菌株
ITS序列的同源性最高,为100%(表1)。结合病原菌
rDNA的ITS序列分析结果和形态特征,将其鉴定为罗
氏白绢小菌核菌(Sclerotium rolfsi Sacc.),属半知菌亚
门,丝孢纲,无孢目,小菌核菌属真菌。有性态为
图5 菌丝形成的锁状联合
Fig.5 Clamp commection of the mycelia
图6 病原菌菌核切面显微形态
Fig.6 The pathogens sclerotia section micromorphology
[Pelicularia rolfsi (Sacc.)West.],现以罗氏阿太菌
[Athelia rolfsi (Curiz)Tu &Kimbrough]为大家所公
认[7],戴芳澜[8]称之为齐整小核菌。
表1 药水苏白绢病病原菌ITS序列与
GenBank中相似序列的比较
  Table 1 Comparison of ITS sequence of
the pathogen and similar sequences in GenBank
Accession  Description Max score Total score Query coveraqe E value Max ident
JN241563.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN241561.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN241559.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN241558.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN241557.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN241556.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN241555.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN241554.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
JN017199.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
HQ895966.1 Athelia rolfsi  296  296  100  3E-77  100
2.5 木霉对病原菌的抑制效果
通过白绢病病原菌与木霉的对峙培养试验,观察木
霉对病菌的侵入及占领营养空间情况。对峙培养第3
天哈茨木霉菌即对药水苏白绢病菌表现出抑制作用,培
养后的第5天在哈茨木霉与病原菌的交界处形成较明
显黄色抑菌带(图7),挑取抑菌带处的菌丝镜检发现,木
霉孢子与病菌菌丝共存于这一区域,此处的病原菌被木
霉菌以缠绕方式寄生于病原菌丝上,同时出现菌丝断裂
(图8)、菌丝消解,细胞质变稀薄等现象。由表2可以看
出,不同木霉菌株对药水苏白绢病菌的抑制作用存在显
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图7 哈茨木霉与病原菌的对峙
注:A:哈茨木霉H2;B:病原菌。
Fig.7 Trichoderma harzianum and pathogen of
confrontation culture
著差异,哈茨木霉H2对病原菌的抑菌作用最强,抑菌率
为86.27%,拮抗系数为Ⅱ,其次为哈茨木霉H1、哈茨木
霉H5、绿色木霉L,而康氏木霉抑菌效果最差,仅为
51.22%,拮抗系数为Ⅲ。
图8 病原菌丝断裂
Fig.8 Mycelium fracture
  表2  不同木霉菌对药水苏白绢病菌的拮抗效果
  Table 2 Antagonistic efect of diferent trichoderma strains on the pathogen
木霉菌株
Trichoderma strain
哈茨木霉H5
Trichoderma harzianum H5
哈茨木霉H1
Trichoderma harzianum H1
哈茨木霉H2
Trichoderma harzianum H2
康氏木霉K
Trichoderma koningi K
绿色木霉L
Trichoderma viride L
拮抗系数 Antagonistic index Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ
抑菌率Pathogen inhibitory ratio/% 74.56b 75.31b 86.27a 51.22d 63.59c
  注:数据后不同字母为差异显著性分析(SAS,P<0.05)。
Note:Data after diferent letters was significant diference analysis(Folowed by SAS,P<0.05).
3 结论与讨论
综合药水苏白绢病症状观察、致病性测定、病原形
态特征观察及rDNA的ITS序列分析结果,确定引起药
水苏白绢病的病原菌为罗氏白绢小菌核菌(Sclerotium
rolfsi Sacc.)。木霉对药水苏白绢病的对峙试验中,哈
茨木霉H2对病原菌的拮抗作用及抑菌率最为理想,在
显微镜检结果中发现病原菌被该木霉以缠绕方式寄生,
出现菌丝消解,菌丝断裂,细胞质变稀薄等现象,且在重
复试验中对病原菌的抑制作用相对持续平稳。由于拮
抗微生物在田间的防治效果会受许多因素的影响,木霉
菌株对药水苏白绢病的防治效果能否与室内试验表现
一致,还有待探讨。
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Identification of the Pathogen of Sclerotium rolfsi on Betonica oficinalis and
Screening of Antagonistic Trichoderma Strain
LIU Wei,LAN Zu-zai,YE Yun-feng,JIANG Ni,LIU Li-hui
(Guangxi Botanical Garden of Medicinal Plant,Guangxi Medicinal Resources Conservation and Genetic Improvement Laboratory,Nanning,
Guangxi 530023)
Abstract:Taking diseased plants of Betonica officinalis as experimental materials,the pathogen was identified by
pathogenicity test;the types of pathogen were tested by the way of morphological identification and ITS rDNA sequence
analysis;the antagonistic strains had been screened by confronting cultivation on PDA plates.The results showed that the
pathogen of sclerotiniose on Betonica officinalis was identified as Sclerotium rolfsi Sacc;among the five tested
trichoderma strains,Trichoderma harzianum H2had the best control potential for controling the sclerotiniose on
Betonica officinalis,its antagonistic index and control eficiency wereⅡlevel and 86.27%,respectively.
Key words:Betonica officinalis;Sclerotium rolfsi;identification of the pathogen;antagonistic trichoderma strain;screen
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