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Occurrence of Fusarium species and fumonisins associated with maize kernels from Gansu Province

甘肃省玉米籽粒中镰孢菌分离频率及伏马毒素含量监测



全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2015, 42(6): 942 - 948 DOI: 10􀆰 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2015􀆰 06􀆰 012
基金项目:国家现代农业(玉米)产业技术体系(CARS⁃02),河北省科技支撑计划(13226506D)
∗通讯作者(Authors for correspondence), E⁃mail: liuyingchao@ hebau. edu. cn, dongjingao@ 126. com
收稿日期: 2015 - 07 - 17
甘肃省玉米籽粒中镰孢菌分离频率及
伏马毒素含量监测
郭聪聪1,2   朱维芳1,2   付  萌1,2   庞民好1   刘颖超1,2∗  董金皋2∗
(1.河北农业大学植物保护学院, 保定 071001; 2.河北农业大学, 河北省植物生理与分子病理学重点实验室, 保定 071001)
摘要: 为了解甘肃省玉米籽粒中病原镰孢菌的种类以及籽粒中伏马毒素的含量,通过形态学特征、
分子生物学鉴定和高效液相色谱法对 2011—2012 年间采自甘肃省 5 个地区的 225 份玉米籽粒样
品进行了镰孢菌的分离、鉴定和伏马毒素含量的测定。 结果表明,分离获得的 516 株镰孢菌经鉴定
分别属于拟轮生镰孢菌 Fusarium verticillioides、层出镰孢菌 F. proliferatum、禾谷镰孢复合种 F.
graminearum species complex、亚粘团镰孢菌 F. subglutinans、藤仓镰孢菌 F. fujikuroi、木贼镰孢菌 F.
equiseti、尖镰孢菌 F. oxysporum和 F. temperatum;其中拟轮生镰孢菌分离频率最高,属甘肃省的优
势病原菌。 2011 和 2012 年,镰孢菌的分离频率分别为 31􀆰 0%和 10􀆰 7% ,禾谷镰孢复合种和拟轮生
镰孢菌为当年的优势种群。 同时,2011 和 2012 年样品中伏马毒素的污染率分别为 30􀆰 5% 和
50􀆰 9% ,平均含量分别为 175 μg / kg和 224 μg / kg,但未发现伏马毒素含量超过欧盟委员会限量标
准(4 000 μg / kg)的样品。
关键词: 玉米穗腐病; 镰孢菌; 伏马毒素; 高效液相色谱
Occurrence of Fusarium species and fumonisins associated with
maize kernels from Gansu Province
Guo Congcong1,2   Zhu Weifang1,2   Fu Meng1,2   Pang Minhao1   Liu Yingchao1,2∗   Dong Jingao2∗
(1. College of Plant Protection, Agricultural University of Hebei, Baoding 071001, Hebei Province, China;
2. The Key Laboratory of Hebei Province for Molecular Plant⁃Microbe Interaction, Agricultural University of Hebei,
Baoding 071001, Hebei Province, China)
Abstract: To investigate the contamination of maize by Fusarium species and fumonisins, a total of 225
maize samples collected from five localities in Gansu Province during 2011 and 2012 were investigated for
contamination with Fusarium species and fumonisins. Morphological and molecular methods were used to
identify the Fusarium species, and fumonisins were quantified by high⁃performance liquid
chromatography. The results showed that 516 Fusarium isolates were obtained and identified as F.
verticillioides, F. poliferatum, F. graminearum species complex, F. subglutinans, F. fujikuroi, F.
equiseti, F. oxysporum and F. temperatu, among which F. verticillioides was the dominant species. The
average incidence of Fusarium species in 2011 was 31􀆰 0% , of which the F. graminearum species
complex was the dominant species. In 2012, the isolation frequency of Fusarium was 10􀆰 7% , whereas
F. verticillioides was the dominant species. Meanwhile, about 30􀆰 5% and 50􀆰 9% of maize samples were
positive for fumonisins with the mean levels of 175 μg / kg and 224 μg / kg in 2011 and 2012,
respectively. None of the samples was contaminated with fumonisins above the maximum level
(4 000 μg / kg) set by the European Commission.
Key words: maize ear rot; Fusarium species; fumonisins; high⁃performance liquid chromatography
    玉米作为我国 3 大粮食作物之一,在粮食供给
和畜牧业生产中占有重要地位。 产量高、生产成本
低等特点已经使玉米在市场上的需求量日益增加,
逐渐成为我国的黄金产业。 玉米穗腐病是一种世界
性的真菌病害,主要由镰孢菌 Fusarium spp. 引起
(Logrieco et al. ,2002)。 该菌的侵染不仅造成玉米
产量下降,其产生的伏马毒素( fumonisins,FBs)还会
残留在玉米籽粒中,对人畜健康和食品安全构成严
重威胁(Marasas,1995)。
拟轮生镰孢菌 F. verticillioides、层出镰孢菌 F.
proliferatum和亚粘团镰孢菌 F. subglutinans 被认
为是世界范围内玉米穗腐病的主要致病菌(Mo⁃
rales⁃Rodríguez et al. ,2007;Visentin et al. ,2009)。
然而不同地域和年份间,镰孢菌的种群结构也存
在较大差异。 如 Boutigny et al. (2012)对南非西北
部 14 个玉米主产区穗腐病的研究表明,拟轮生镰
孢菌为优势病原菌;Scauflaire et al. (2011)通过 3
年调查发现,F. temperatum 是比利时玉米田 5 大
致病菌之一;Görtz et al. (2008)对 2006 和 2007 年
采集于德国的玉米穗腐病样品进行了病原菌的分
离和鉴定,发现 2006 年优势菌为拟轮生镰孢菌,
而 2007 年为禾谷镰孢菌。 国内报道显示,辽宁、
河北和宁夏等地区玉米穗腐病的主要致病菌为拟
轮生镰孢菌(Fu et al. ,2015);东北地区以半裸镰
孢菌为主(张婷等,2011);河南地区的优势菌则为
层出镰孢菌(卢维宏等,2011);病原菌的种类也在
不断变化,如 F. temperatum和 F. kyushense等先前
在我国未曾报道的菌株也出现在了贵州、湖北和
安徽等地(Wang et al. ,2013;2014)。 因此,明确
病原菌的群落结构和优势种对于当地玉米穗腐病
的防治具有重要意义。
伏马毒素是一类主要由拟轮生镰孢菌和层出镰
孢菌产生的真菌毒素,主要成员包括伏马毒素 B1
(fumonisin B1,FB1)和 B2 ( fumonisin B2,FB2 ) (Nel⁃
son et al. ,1991)。 伏马毒素不仅能够引起猪肺水
肿、马脑白质软化症、禽类免疫力下降,甚至可能诱
发人类食管癌的发生,已被国际癌症研究机构列为
2B类致癌物。 由于伏马毒素而造成的玉米及玉米
制品的污染在世界各地均有报道,美国食品药品监
督管理局规定,玉米及玉米制品中伏马毒素的含量
不得超过 2 000 μg / kg,欧盟将最大限量标准设定为
4 000 μg / kg。 Liu et al. (2012)对采集于河北省的
21 份玉米样品检测发现,伏马毒素的污染率高达
95% ;Feng et al. (2011)和 Wei et al. (2013)对 2010
和 2011 年山东省玉米籽粒中伏马毒素的检测结果
显示,分别有 40􀆰 5%和 81􀆰 1%的样品被污染。
甘肃省是我国重要的粮食产区,玉米播种面积
和产量基本上呈逐年增加的态势(任崇强和韩建
民,2005)。 据报道近几年当地玉米穗腐病的发生
普遍严重,病田率甚至可达 100% (郭满库等,2011;
李青青等,2014),但相关的病原菌组成和伏马毒素
污染情况仍不清楚。 为进一步掌握甘肃省玉米穗腐
病的致病菌群和伏马毒素的污染水平,本研究于
2011—2012 年间调查了甘肃省宁县、灵台、庄浪、镇
原、武威 5 个地区玉米籽粒中镰孢菌的分离频率,以
期对当地玉米穗腐病的防治提供相应的理论基础;
同时检测了玉米籽粒中 FB1 和 FB2 的含量,以期为
当地玉米籽粒中伏马毒素污染对人畜的风险评估提
供基础数据。
1 材料与方法
1􀆰 1 材料
玉米样品采集:2011—2012 年从甘肃省 5 个地
区共采集玉米籽粒样品 225 份,其中宁县 45 份、灵
台 48 份、庄浪 46 份、镇原 41 份、武威 45 份。 参照
Feng et al. (2011)方法,每个采样地点平均分成若
干个 80 m2 的小区,每小区随机摘取 10 个玉米果穗
带回实验室在通风处晾干。 手工脱粒,籽粒混合均
匀转移至自封袋中, - 20℃保存备用。
培养基:马铃薯葡萄糖琼脂 ( potato dextrose
agar,PDA)培养基:马铃薯 200 g、葡萄糖 20 g、琼脂
粉 20 g、蒸馏水 1 000 mL;康乃馨叶片 ( carnation
leaf⁃piece agar,CLA)培养基:琼脂粉 20 g、蒸馏水 1
000 mL,灭菌康乃馨叶片 3 ~ 4 片。
药剂:2%十六烷基三甲基溴化铵( hexadecyl
trimethyl ammonium bromide, CTAB) 溶液、 2 × Es
Taq Master Mix,北京全式金生物技术有限公司;乙
腈、甲醇(色谱纯),美国赛默飞世尔科技有限公
司;伏马毒素(FB1、FB2)标准品,美国 Sigma公司。
仪器:EasyCycler PCR仪,德国 Analytik Jena AG
公司;Champ Ge I 5000 增强型全自动凝胶成像仪,
北京赛智创业科技有限公司;DYY⁃6D 型电泳仪,北
3496 期 郭聪聪等: 甘肃省玉米籽粒中镰孢菌分离频率及伏马毒素含量监测
京六一仪器厂;FW⁃177 型粉碎机,天津泰斯特仪器
有限公司;高效液相色谱系统 1200 系列,美国 Agi⁃
lent公司;柱后衍生系统,美国 Perkring公司。
1􀆰 2 方法
1􀆰 2􀆰 1 供试样品中镰孢菌的分离
随机选取玉米籽粒样品,置于 3%NaClO溶液中,
表面消毒 1 min。 用无菌水冲洗 2 遍,置于无菌滤纸
上风干。 随机夹取玉米籽粒样品均匀摆放在 PDA平
板上,25℃黑暗培养 5 ~6 d。 获得的菌株经单孢分离
后进行鉴定。 并计算镰孢菌分离频率,镰孢菌分离频
率 =镰孢菌菌株数 /分离的籽粒数 ×100%。
1􀆰 2􀆰 2 镰孢菌的形态学鉴定
将单孢分离后的菌株,分别接种到 PDA和 CLA
培养基上,25℃黑暗条件下培养 7 d。 观察菌株在
PDA培养基上的菌落形态、颜色以及在 CLA培养基
上的孢子形态、大小、着生方式等特点。 参考 Tous⁃
soun & Nelson(1968)和 Leslie & Summerell(2006)
分类系统进行分离菌株的形态学鉴定。
1􀆰 2􀆰 3 镰孢菌的分子生物学鉴定
将形态学鉴定为拟轮生镰孢菌、层出镰孢菌、亚
粘团镰孢菌和禾谷镰孢复合种的菌株用 2% CTAB
优化提取菌株基因组 DNA,用对应的特异性引物进
行 PCR 扩增,进一步确定镰孢菌的种类;对于用形
态学方法未鉴定出的菌株,用镰孢菌特异性引物
EF1T / EF2T进行 PCR扩增(表 1),产物经 1􀆰 0%的
琼脂糖凝胶电泳检测后进行回收,交由生工生物工
程(上海)股份有限公司测序。 测序所得序列与
GenBank 数据库中的序列进行比对,确定镰孢菌的
种类。 25􀆰 0 μL PCR 反应体系:DNA 2􀆰 0 μL、2 × Es
Taq Master Mix 12􀆰 5 μL、上下游引物各 1􀆰 0 μL,加
ddH2O补足至 25􀆰 0 μL。 PCR 扩增程序:95℃预变
性 5 min,94℃变性 30 s,退火 1 min,退火温度根据
引物而定,72℃延伸 1 min,共 35 个循环;最后 72℃
延伸 10 min。
表 1 本研究中镰孢菌特异性引物序列
Table 1 Primer sequences used for the identification of Fusarium species in this study
镰孢菌
Fusarium species
引物序列 F (5′⁃3′)
Primer sequence F (5′⁃3′)
引物序列 R (5′⁃3′)
Primer sequence R (5′⁃3′)
退火温度
Annealing temperature
(℃)
片段大小
Product size
(bp)
拟轮生镰孢
F. verticillioides
CTTCCTGCGATGTTTCTCC AATTGGCCATTGGTAT⁃
TATATATCTA
54 578
层出镰孢
F. proliferatum
CTTTCCGCCAAGTTTCTTC TGTCAGTAACTCGACGTT⁃
GTTG
54 585
禾谷镰孢复合种
F. graminearum
species complex
ACAGATGACAAGATTCAG⁃
GCACA
TTCTTTGACATCTGT⁃
TCAACCCA
57 280
亚粘团镰孢
F. subglutinans
CTGTCGCTAACCTCTT⁃
TATCCA
CAGTATGGACGTTGGTAT⁃
TATATCTAA
56 631
转录延伸因子⁃1α
TEF⁃1α
ATGGGTAAGGAGGA⁃
CAAGAC
GGAAGTACCAGTGATCAT⁃
GTT
55 700
1􀆰 2􀆰 4 伏马毒素 FB1 和 FB2 的检测
本试验检测了伏马毒素(FBs)的主要成员 FB1
和 FB2 的含量。 随机称取 200 g 玉米籽粒加入粉碎
机粉碎,过 0􀆰 45 mm网筛,制成玉米粉样品;准确称
取 10􀆰 0 g玉米粉样品于具塞三角瓶中,加入 10 mL
去离子水溶胀 12 h;然后加入 30 mL 乙腈,120 r /
min振荡 30 min,静置,过滤;取 8􀆰 0 mL 样品溶液,
用强阴离子交换柱进行净化;收集的洗脱液 70℃水
浴氮吹近干,用乙腈 /水( v / v = 50 ∶ 50)溶液定容至
2 mL;过 0􀆰 22 μm 微孔虑膜,待检。 使用高效液相
色谱荧光检测器(HPLC⁃FLD) -柱后衍生法检测伏
马毒素 FB1 和 FB2 的含量。 参照 Feng et al. (2011)
的方法进行优化:流动相为甲醇 /柠檬酸缓冲液(pH
为 4􀆰 0,0􀆰 05 mol / L);洗脱流程为 0 min 甲醇 /柠檬
酸缓冲液 = 55 ∶ 45(v / v),10 min 甲醇 /柠檬酸缓冲
液 = 65 ∶ 35 ( v / v),22 min 甲醇 /柠檬酸缓冲液 =
70 ∶ 30(v / v),25 min 甲醇 /柠檬酸缓冲液 = 70 ∶ 30
(v / v);流速 1 mL / min;柱温 40℃;进样体积 50 μL;
激发波长 335 nm;发射波长 440 nm。
1􀆰 3 数据分析
采用 SPSS 17􀆰 0 统计软件对镰孢菌分离频率及
伏马毒素含量数据进行处理和分析,用 Excel 2007
作图。
449 植  物  保  护  学  报 42 卷
2 结果与分析
2􀆰 1 玉米籽粒中镰孢菌的分离频率
2􀆰 1􀆰 1 2011—2012 年镰孢菌的分离频率
2011—2012 年从甘肃省 5 个地区采集的 225
份玉米籽粒样品中共分离样本 3 300 粒,获得镰孢
菌 516 株,籽粒污染率为 15􀆰 6% 。 通过形态学结合
分子生物学方法鉴定出 8 个种(表 2),分离频率较
高的有拟轮生镰孢菌 F. verticillioides、层出镰孢菌
F. proliferatum 和禾谷镰孢复合种 F. graminearum
species complex,分离频率分别为 6􀆰 43% (212 株)、
4􀆰 63% (153 株)和 3􀆰 40% (112 株)。 另有藤仓镰孢
菌 F. fujikuroi(16 株)、亚粘团镰孢菌 F. subgluti⁃
nans(18 株)、木贼镰孢菌 F. equiseti(3 株)、尖镰孢
菌 F. oxysporum(1 株)、F. temperatum(1 株)。
2011—2012年 5个地区玉米籽粒中镰孢菌的总
分离频率不同,庄浪镰孢菌分离频率最高为 4􀆰 12%,
几乎是镇原(1􀆰 46%)的 3 倍,宁县为 3􀆰 91%、灵台为
3􀆰 63%、武威为 2􀆰 51%(表 2)。 不同地区的差异同样
表现在镰孢菌的种类上,灵台、庄浪、宁县均分离出 6
种镰孢菌,武威 4种,镇原最少仅 3 种,而武威地区 2
年中均未发现禾谷镰孢复合种。
表 2 甘肃省 2011—2012 年 2 年间不同地区镰孢菌的分离情况
Table 2 Occurrence of Fusarium species in different regions of Gansu Province
镰孢菌
Fusarium
species
灵台 Lingtai 镇原 Zhenyuan 庄浪 Zhuanglang 宁县 Ning County 武威Wuwei 总和 Total
株数
Strains
频率
Frequ⁃
ency
(%)
株数
Strains
频率
Frequ⁃
ency
(%)
株数
Strains
频率
Frequ⁃
ency
(%)
株数
Strains
频率
Frequ⁃
ency
(%)
株数
Strains
频率
Frequ⁃
ency
(%)
株数
Strains
频率
Frequ⁃
ency
(%)
拟轮生镰孢菌
F. verticillioides
41 1􀆰 24 22 0􀆰 67 24 0􀆰 73 61 1􀆰 85 64 1􀆰 94 212 6􀆰 43
层出镰孢菌
F. proliferatum
53 1􀆰 60 21 0􀆰 64 36 1􀆰 09 31 0􀆰 94 12 0􀆰 36 153 4􀆰 63
禾谷镰孢复合种
F. graminearum
species complex
21 0􀆰 64 5 0􀆰 15 71 2􀆰 15 15 0􀆰 46 0 0􀆰 00 112 3􀆰 40
亚粘团镰孢菌
F. subglutinans
1 0􀆰 03 0 0􀆰 00 3 0􀆰 09 10 0􀆰 30 4 0􀆰 12 18 0􀆰 54
藤仓镰孢菌
F. fujikuroi
1 0􀆰 03 0 0􀆰 00 1 0􀆰 03 11 0􀆰 33 3 0􀆰 09 16 0􀆰 48
木贼镰孢菌
F. equiseti
3 0􀆰 09 0 0􀆰 00 0 0􀆰 00 0 0􀆰 00 0 0􀆰 00 3 0􀆰 09
尖镰孢菌
F. oxysporum
0 0􀆰 00 0 0􀆰 00 1 0􀆰 03 0 0􀆰 00 0 0􀆰 00 1 0􀆰 03
F. temperatum 0 0􀆰 00 0 0􀆰 00 0 0􀆰 00 1 0􀆰 03 0 0􀆰 00 1 0􀆰 03
总和 Total 120 3􀆰 63 48 1􀆰 46 136 4􀆰 12 129 3􀆰 91 83 2􀆰 51 516 15􀆰 63
2􀆰 1􀆰 2 不同年份间镰孢菌的分离频率
不同年份间镰孢菌的分离频率差异明显。 2011
年甘肃省 5 个地区镰孢菌的平均分离频率为
31􀆰 0% ;禾谷镰孢复合种为优势种群,平均分离频率
为 12􀆰 1% ,几乎达 2012 年(0􀆰 6% )的 21 倍;2012 年
5 个地区镰孢菌的平均分离频率为 10􀆰 7% ,与 2011
年相差近 3 倍;拟轮生镰孢菌分离频率最高为
6􀆰 0% ,为当年的优势种群,但仍低于 2011 年的
7􀆰 8% (图 1)。
2􀆰 1􀆰 3 不同地区间镰孢菌的分离频率
2011 年镰孢菌的分离频率变化范围为 0􀆰 8%
(镇原) ~ 10􀆰 3% (庄浪),武威、宁县、灵台分别为
3􀆰 6% 、7􀆰 5%和 8􀆰 9% ,除镇原外其它地区镰孢菌的
分离频率均高于 2012 年(图 2)。 2012 年镰孢菌的
分离频率变化范围是 1􀆰 7% (镇原) ~ 2􀆰 8% (宁
县),各地区分离频率均约为 2%左右。
2􀆰 2 玉米籽粒中伏马毒素的含量
本试验所用的高效液相色谱对 FB1 和 FB2 的最
低检出限分别为 4 μg / kg 和 3 μg / kg。 检测结果显
示,样品中伏马毒素污染率为 35􀆰 0% 。 其中 FB1 含
量在 < 4 ~ 2 954 μg / kg之间;FB2 含量在 < 3 ~ 1 240
μg / kg之间; FBs含量在 < 3 ~ 3 762 μg / kg之间(表
5496 期 郭聪聪等: 甘肃省玉米籽粒中镰孢菌分离频率及伏马毒素含量监测
图 1 2011 和 2012 年甘肃省玉米籽粒样品中
优势镰孢菌的分离频率
Fig. 1 Incidence of the main Fusarium species in maize
samples from Gansu Province in 2011 and 2012
 
图 2 2011 和 2012 年甘肃省各地区玉米籽粒样品中
镰孢菌的分离频率
Fig. 2 Incidence of the Fusarium species in maize samples
from different areas of Gansu Province in 2011 and 2012
 
表 3 2011 和 2012 年甘肃省玉米籽粒中伏马毒素的污染率和污染水平
Table 3 Incidence and contamination levels of fumonisins in maize samples from Gansu Province in 2011 and 2012
年份
Year
污染率
Incidence
(% )
FB1 范围
FB1 range
(μg / kg)
FB2 范围
FB2 range
(μg / kg)
FBs范围
FBs range
(μg / kg)
FBs平均含量
Mean level
(μg / kg)
FBs > 2 000
(μg / kg)
2011 30􀆰 5% < 4 ~ 2 954 < 3 ~ 1 239 < 3a ~ 3 762 175 21􀆰 5%
2012 50􀆰 9% < 4 ~ 1 603 < 3 ~ 1 240 < 3 ~ 2 842 224 3􀆰 0%
    a: FBs含量低于该 HPLC的最低检出限 3 μg / kg。 a: Content of FBs is lower than the lowest detection limit by HPLC.
3)。 2011 和 2012 年样品中 FBs 的污染率分别为
30􀆰 5%和 50􀆰 9% ,FBs含量分别为 < 3 ~ 3 762 μg / kg
和 < 3 ~ 2 842 μg / kg,平均含量分别为 175、224 μg /
kg,表明 2012 年 FBs的平均污染水平高于 2011 年。
2011 和 2012 年分别有 21􀆰 5% 和 3􀆰 0% 的样品中
FBs含量大于 2 000 μg / kg,超过了美国食品药品监
督管理局的限量标准(2 000 μg / kg),其中 FBs含量
最高的样品(3 762 μg / kg)来自于 2011 年的宁县,
但没有超过欧盟委员会的限量标准(4 000 μg / kg)。
相同地区 2 年的 FBs 含量并不相同,灵台和宁
县 2011 年的平均污染水平分别为 317 μg / kg和 425
μg / kg,高于 2012 年的 104 μg / kg 和 268 μg / kg,而
镇原、庄浪、武威 2011 年平均污染水平分别为 2、
78、27 μg / kg,低于 2012 年的 163、400、184 μg / kg
(图 3)。
图 3 2011 和 2012 年甘肃省各地区玉米样品中
伏马毒素的平均含量
Fig. 3 Average levels of fumonisins in maize samples from
different areas of Gansu Province in 2011 and 2012  
3 讨论
本试验调查了 2011 和 2012 年甘肃省宁县、灵
台、庄浪、镇原、武威 5 个地区玉米籽粒样品中镰孢
菌的组成和伏马毒素的含量,发现不同地区间镰孢
菌的群落结构存在一定的差异。 镰孢菌的发生受地
理位置、种植品种、播种时间、害虫发生等多种因素
影响。 本研究中,处于东南部的灵台地区和庄浪地
区镰孢菌的分离频率(7􀆰 8% )明显大于东部的镇原
和宁县(5􀆰 4% );普遍发生的禾谷镰孢复合种却没
有在处于干旱区的武威分离出。 这可能与甘肃省从
东南至西北降雨量依次递减,气温逐渐降低,呈现东
南湿润、中部干旱和西北高寒的气候特征有关。 此
外,不同的玉米品种对穗腐病的抗性也表现出一定
的差异(郭满库等,2011)。 在 5 个地区采集的样品
中,品种较多,其中庄浪样品中先玉 335 较多,而镇
原以郑单 958 为主。 本实验室前期研究发现,郑单
649 植  物  保  护  学  报 42 卷
958 对镰孢菌的抗性高于先玉 335,这可能导致镇原
地区镰孢菌的分离频率(1􀆰 5% )低于庄浪(4􀆰 1% )。
同时,适时早播同样可以降低镰孢菌的发生,李高社
(2006)指出,谷雨前播种发病率比立夏后补苗的发
病率要低 21􀆰 6 个百分点。 表明虫害的发生与镰孢
菌的发生以及伏马毒素的污染水平密切相关(宋立
秋等,2009;Santiago et al. ,2013),因为虫害引起的
伤口不仅是镰孢菌侵染的重要途径,其排出的粪便
更为病菌的滋生提供了有利场所。
不同年份间的气候状况,如温度、降雨量等是影
响镰孢菌分离频率的重要因素 ( Bottalico,1998)。
玉米生长期降雨量越大,镰孢菌的发生越严重。 中
国天气网甘肃站的数据显示,甘肃 2011 年暴雨和干
旱事件频繁,这种极端天气可能导致了 2011 年镰孢
菌的分离频率(31􀆰 0% )远高于 2012 年(10􀆰 7% )。
此外,温热潮湿的气候条件有利于禾谷镰孢菌的发
生,而干热的环境更适合拟轮生镰孢菌和层出镰孢
菌的发生(Bottalico,1998;Logrieco et al. ,2002)。 伏
马毒素的含量与气候条件同样存在密切关系。
Shelby et al. (1994)研究表明,降雨量多、相对湿度
大的地区,伏马毒素的含量高。 2012 年甘肃气温与
2011 年相当,但全年区域性连续阴雨多达 16 次,可
能导致了 2012 年样品中伏马毒素的平均含量(224
μg / kg)高于 2011 年(175 μg / kg)。 此外,伏马毒素
的污染情况还会受到菌株产毒能力和镰孢菌种群结
构的影响。 拟轮生镰孢菌和层出镰孢菌被认为是伏
马毒素的主要生产者,然而本试验 2 年的调查结果
显示,2011 年拟轮生镰孢菌和层出镰孢菌的整体分
离频率明显高于 2012 年,但伏马毒素的整体水平
(30􀆰 5% )却低于 2012 年(50􀆰 9% ),武威市出现同
样的现象。 Bacon & Hinton(1996)研究认为,这可
能与菌株间不同的产毒能力有关; Leslie et al.
(1992)将藤仓镰孢菌产 FB1 的能力划分为高、中、
低 3 个水平;本实验室前期研究也发现,不同菌株间
产毒能力可相差 13 倍,从而可能导致毒素污染水平
的不同。 同时,菌株间的相互作用也会影响伏马毒
素的产生。 如 Marín et al. (2001)在研究拟轮生镰
孢菌、层出镰孢菌和禾谷镰孢菌之间的相互作用时
发现,禾谷镰孢菌可以抑制拟轮生镰孢菌和层出镰
孢菌伏马毒素的产生。 因此,2011 年禾谷镰孢菌的
大量发生可能在一定程度上抑制了拟轮生镰孢菌和
层出镰孢菌产伏马毒素的能力。
付成年和宋克清(2008)发现,不同地区间玉米
材料的淀粉含量不同。 而 Bluhm & Woloshuk
(2005)的研究结果显示,玉米籽粒中淀粉含量与伏
马毒素的产生有关,其中的支链淀粉可以诱导 FB1
的产生。 本试验调查的 5 个地区由于玉米种植品种
繁多,籽粒中淀粉的含量可能存在差别。 但是否由
于籽粒中淀粉含量的差异导致不同地区间伏马毒素
含量不同则有待于进一步研究。
在 2 年的调查中均出现了伏马毒素的污染水平
超过美国食品药品监督管理局限量标准的样品,其
中宁县样品中 FBs最高污染水平可达 3 762 μg / kg。
为避免当地居民和牲畜长期食用伏马毒素含量高的
玉米或玉米制品,当地应积极采取多种植抗性品种
等措施将伏马毒素对人畜的风险降到最低。 甘肃省
气候多变,玉米穗腐病发生情况各异,本试验仅对该
省 2 年的发生情况进行了研究,而对于玉米穗腐病
镰孢菌和伏马毒素的动态变化尚需持续监测。
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(责任编辑:李美娟)
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