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Morphological and molecular identification of Fusarium isolated from basal stalks of maize in Henan Province

河南省玉米茎基部镰刀菌的形态和分子鉴定



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(1): 8 ̄16(2014)
收稿日期: 2013 ̄01 ̄25ꎻ 修回日期: 2013 ̄10 ̄07
基金项目: 河南省农业科学院院科技发展专项资金ꎻ “十二五”科技支撑计划重大项目(2012BAD04B07)
通讯作者: 郝俊杰ꎬ副研究员ꎬ主要从事玉米病害研究ꎻ Tel: 0371 ̄65717208ꎬ E ̄mail: haojjds@163.com
邓士政ꎬ博士ꎬ主要从事农作物品种试验研究ꎻ Tel: 0371 ̄86150585ꎬ E ̄mail: henancorn@163.com
第一作者: 孙 静ꎬ女ꎬ河南开封人ꎬ助理研究员ꎬ主要从事玉米病害研究ꎻ E ̄mail: sunjingmpp@126.comꎮ
河南省玉米茎基部镰刀菌的形态和分子鉴定
孙 静1ꎬ 谢淑娜1ꎬ 刘佳中1ꎬ 刘京宝2ꎬ 郝俊杰1∗ꎬ 邓士政3∗
( 1河南省农业科学院植物保护研究所 /农业部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室 /河南省农作物病虫害防治重点实验室ꎬ
郑州 450002ꎻ 2 河南省农业科学院粮食作物研究所ꎬ 郑州 450002ꎻ 3 河南省种子管理站ꎬ 郑州 450047)
摘要:为明确河南省玉米茎基部镰刀菌(Fusarium spp.)的种群组成及分布ꎬ2011 和 2012 年ꎬ我们采集了河南省 14 个地市
42个县(区)的玉米茎基腐病病样ꎬ分离得到 163个镰刀菌单孢菌株ꎮ 首先对菌株进行了形态学鉴定ꎬ在此基础上使用镰
刀菌种特异性引物进行了 PCR检测ꎻ对于部分 PCR检测未能确认的菌株进行了 Translation elongation factor 1 ̄α(TEF ̄1α)
基因片段测序及 BLAST分析ꎬ最终将 163个菌株鉴定到种ꎮ 结果表明在 163个菌株中ꎬ禾谷镰刀菌 F. graminearum为优势
种ꎬ占 44.2%(72株)ꎬ其次为层出镰刀菌 F. proliferatum和轮枝镰刀菌 F. verticillioidesꎬ分别占 28.8%(47株)和 27􀆰 0%(44
株)ꎮ 豫西北的焦作(47.6%)、洛阳(50.0%)及豫中的许昌(45.5%)均以 F. verticillioides 为主ꎬ豫东的商丘(42.9%)、开封
(57.1%)以 F. proliferatum 为主ꎬ豫北的安阳 (66. 7%)、濮阳 (71. 4%)、新乡 (62. 5%)和豫南的南阳 (57􀆰 1%)、驻马店
(45.0%)以及中部的郑州(57.1%)、漯河(66.7%)则均以 F. graminearum为优势种ꎮ
关键词:镰刀菌ꎻ 玉米茎基部ꎻ 种特异性 PCRꎻ 分子鉴定
Morphological and molecular identification of Fusarium isolated from basal stalks
of maize in Henan Province   SUN Jing1ꎬ XIE Shu ̄na1ꎬ LIU Jia ̄zhong1ꎬ LIU Jing ̄bao2ꎬ HAO
Jun ̄jie1ꎬ DENG Shi ̄zheng3   ( 1 Plant Protection Instituteꎬ Henan Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of
Integrated Pest Management on Crops in Southern Region of North Chinaꎬ Ministry of Agriculture / Henan Key Laboratory for
Control of Crop Diseases and Insect Pestsꎬ Zhengzhou 450002ꎬ Chinaꎻ 2 Cereal Crop Research Instituteꎬ Henan Academy of
Agricultural Sciencesꎬ Zhengzhou 450002ꎬ Chinaꎻ 3 Henan Seed Management Stationꎬ Zhengzhou 450047ꎬ China)
Abstract: Fusarium species are important fungal pathogens of maize (Zea mays L.) and other cereals world ̄
wide. A total of 163 Fusarium isolates were recovered from maize basal stalks collected from 14 districts (42
counties) in Henan Province in 2011 and 2012 in order to analyze the population distribution of Fusarium spp.
on maize stalk. Fusarium isolates were identified based on morphological characters and species ̄specific PCR
assays. DNA sequence ̄based identification of some unsure isolates was achieved using the translation elonga ̄
tion factor 1 ̄α (TEF ̄1α) gene region. The results showed that Fusarium graminearum was the most prevalent
species representing 44.2% (72 of 163) of the isolatesꎬ followed by Fusarium proliferatum and Fusarium ver ̄
ticillioidesꎬ representing 28.8% (47 of 163) and 27.0% (44 of 163)ꎬ respectively. Our results also indicated
that F. verticillioides was predominant in Jiaozuo (47.6%) and Luoyang (50.0%) in northwest Henanꎬ as
well as Xuchang (45. 5%) in central Henanꎬ F. proliferatum dominated Shangqiu ( 42. 9%) and Kaifeng
(57.1%) in east Henanꎬ and F. graminearum was dominant in Anyang (66. 7%)ꎬ Puyang (71. 4%) and
Xinxiang ( 62􀆰 5%) in north Henanꎬ Nanyang ( 57. 1%) and Zhumadian ( 45. 0%) in south Henanꎬ and
Zhengzhou (57􀆰 1%) and Luohe (66.7%) in central Henan.
 
  1期 孙  静ꎬ等:河南省玉米茎基部镰刀菌的形态和分子鉴定
Key words: Fusarium speciesꎻ maize basal stalksꎻ species ̄specific PCRꎻ molecular identification
中图分类号: S432.1          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2014)01 ̄0008 ̄09
    玉米是我国重要的粮食作物ꎬ在河南省的种植
面积达 370 余万公顷ꎮ 镰刀菌(Fusarium spp.)可
侵染玉米的根、茎和穗等组织ꎬ引起苗枯、根腐、茎
腐和穗腐等病害[1 ̄2]ꎮ 镰刀菌属内的多个种均可侵
染玉米引起茎基腐病[3]ꎮ 然而ꎬ由于地域环境、耕
作制度、气候条件等的不同或变化ꎬ不同国家或地
区玉米种植区的镰刀菌种群组成和分布存在差
异[4]ꎬ如北美、澳洲多以禾谷镰刀菌 F. graminea ̄
rum和轮枝镰刀菌 F. verticillioides 为优势种[5~7]ꎻ
南美则以 F. verticillioides 和层出镰刀菌 F. prolife ̄
ratum 为优势种[8]ꎻ我国玉米上报道的多以 F.
graminearum为主[9~12]ꎮ
将镰刀菌准确鉴定到种是相关病害研究的基
础ꎮ 然而ꎬ单纯依靠传统的形态学鉴定很难准确区
分镰刀菌属下各个种ꎬ即使对于非常专业的镰刀菌
分类学者来讲ꎬ有时也需要借助生物学和分子生物
学方法来区分这些疑难种类[13]ꎮ 目前ꎬ根据
Translation elongation factor 1 ̄α(TEF ̄1α)基因序列
对镰刀菌进行种的分类鉴定已经成为常用手段ꎬ
Geiser等[14]建立了基于 TEF ̄1α 基因部分序列的
镰刀菌数据库ꎬ使得研究者可以方便地利用其基因
序列将菌株鉴定到种ꎻ而利用分子标记或单拷贝基
因设计种特异性引物ꎬ用以快速鉴定镰刀菌属中相
关种的方法也已经得到了广泛应用ꎬ如 Nicholson
等[15]利用 RAPD技术寻找并设计出种特异性 PCR
引物以鉴定小麦上的 F. culmorum 和 F. graminea ̄
rumꎬMulè等[16]设计并使用 3 对种特异性 PCR 引
物扩增来自欧洲和美国玉米上的镰刀菌ꎬ鉴定出
F. subglutinans、F. proliferatum 和 F. verticillioides 3
个种ꎬRahjoo 等[17]使用形态鉴定结合种特异性
PCR扩增、DNA序列分析的方法ꎬ鉴定出来自伊朗
玉米穗部相关镰刀菌的群体组成ꎬ说明形态和分子
鉴定的结合应用为镰刀菌的准确鉴定提供了保证ꎮ
本研究更广泛地采集河南省玉米茎基腐病样ꎬ
从茎基部分离得到镰刀菌菌株ꎬ在形态鉴定的基础
上ꎬ结合种特异性 PCR扩增和 TEF ̄1α基因序列分
析等分子鉴定的方法ꎬ将菌株鉴定到种ꎬ以明确河
南省玉米茎基部镰刀菌的种群结构及分布ꎬ为相关
病害的综合治理提供依据ꎮ
1  材料与方法
1.1  病样采集及菌株分离
2011和 2012 年ꎬ在玉米茎基腐病发生高峰
期ꎬ对河南省主要玉米种植区内 14 个地级市下辖
的 42个县(区)的玉米进行采样ꎬ采集部位为典型
病株茎基部 1~2节ꎮ 为保证分离到所有可能相关
的病原物ꎬ同时选用 PDA (马铃薯葡萄糖培养基)
和 CMA(玉米琼脂培养基)2 种培养基进行分离ꎮ
分离时先将病株茎秆表面用 70%酒精擦洗消毒并
掠过火焰ꎬ取病株髓部组织放入 PDA 和 CMA 平
板上ꎬ每皿 5块ꎬ置 26℃ ~28℃恒温箱内培养 1 ~ 3
dꎬ及时挑取并保存菌株[18]ꎮ 观察所分离菌株的形
态ꎬ将初步认为是镰刀菌属的菌株进行单孢纯化并
保存备用ꎮ
1.2  菌株的形态鉴定方法
将单孢菌株分别转入 PDA 和 CLA 培养基平
板ꎬ在 25℃黑暗条件下培养ꎬ5 d 后观察菌落形态ꎬ
15 d后观察大、小型分生孢子、厚垣孢子和分生孢
子梗等形态特征ꎮ 综合以上观察的形态特征ꎬ参考
Gerlach等[19]和 Leslie等[20]的镰刀菌分类方法ꎬ将
分离菌株初步鉴定到种ꎮ
1.3  DNA提取
将活化的镰刀菌株转入 PDA 平板ꎬ25℃黑暗
条件下培养 7 d后ꎬ以灭菌牙签刮取菌丝 1 g左右ꎬ
液氮研磨后使用酵母基因组 DNA 小量提取试剂
盒(上海莱枫生物技术有限公司ꎬ产品目录号
DK621  ̄ 02)提取菌株的基因组 DNAꎮ
1.4  PCR鉴定
分别使用 F. graminearum、F. verticillioides 和
F. proliferatum的种特异性引物 Fg16F / R、VER1 / 2
和 PRO1 / 2(表 1)ꎬ对所有镰刀菌菌株进行 PCR扩
增[15~17]ꎮ PCR 反应体系为:Taq PCR Master Mix
(BIOTEKE公司ꎬ产品目录号 C20001)12.5 μLꎬ上
游引物(5 μmol)和下游引物(5 μmol)各 1 μLꎬ模
板 DNA(10 ng)1 μLꎬddH2O 9.5 μLꎬ总体积为 25

 
植物病理学报 44卷
μLꎮ 引物 Fg16F / R 的扩增程序为:95℃ 5 minꎻ
94℃ 50 sꎬ60℃ 50 sꎬ72℃ 1 minꎬ35个循环ꎻ72℃ 7
minꎮ 引物 VER1 / 2、PRO1 / 2 的扩增程序为:95℃
5 minꎻ94℃ 50 sꎬ56℃ 50 sꎬ72℃ 1 minꎬ35个循环ꎻ
72℃ 7 minꎮ 扩增产物使用 1.2%的琼脂糖凝胶电
泳检测ꎮ 引物均由北京六合华大基因科技股份有
限公司合成ꎮ
1.5  DNA测序
使用引物 EF1 / EF2 (表 1)扩增相关菌株的
TEF ̄1α基因片段[14ꎬ 17ꎬ 21]ꎮ PCR反应体系同上ꎬ扩
增程序为:95℃ 5 minꎻ95℃ 1 minꎬ54℃ 45 sꎬ72℃
1 minꎬ35个循环ꎻ72℃ 7 minꎮ 扩增产物送至北京
六合华大基因科技股份有限公司测序ꎮ 所有产物
均双向测序ꎬ序列使用 SeqMan 软件拼接ꎬ并进行
人工校对ꎮ 处理后的序列在 NCBI数据库(http: / /
blast. ncbi. nlm. nih. gov / ) 以及镰刀菌数据库[14]
(FUSARIUM ̄ID v. 1. 0 database) ( http: / / isolate.
fusariumdb.org)中进行 BLAST 分析ꎬ比较其同源
性ꎮ
2  结果
2.1  形态鉴定
对在河南省 42 个县(区)采集到的 124 株玉
米茎基腐病病株进行分离ꎬ根据分离物在培养基上
的菌落形态特征ꎬ初步确定了 163个镰刀菌菌株ꎮ
参考 Summerell 等[22]的镰刀菌鉴定程序ꎬ对
163个镰刀菌菌株进行了进一步的形态鉴定ꎮ 依
据 Gerlach 等[19]和 Leslie 等[20]的镰刀菌分类方
法ꎬ根据形态特征初步鉴定为 F. graminearum的菌
株有 72个ꎬ主要特征为 PDA 上生长速度较快ꎬ气
生菌丝旺盛ꎬ棉絮状ꎬ白色至玫红色ꎬ老菌落中部有
时出现黄色气生菌丝区ꎬ菌丝体有分隔和分枝ꎻ
PDA基质呈深洋红色或淡砖红色至赭色ꎬPDA 上
不产生分生孢子ꎻ在 CLA上不产生小型分生孢子ꎻ
大型分生孢子镰刀形ꎬ向两端逐渐变细ꎬ具有明显
的足胞ꎬ孢子多数具有 3~ 5 个分隔ꎬ大型分生孢子
形成于分生孢子座ꎻ一般不产生厚垣孢子ꎬ但在菌
丝或分生孢子中间有时出现膨大细胞ꎮ
对于余下的 91 个菌株ꎬ疑似为 F. verticil ̄
lioides 或 F. proliferatumꎮ 这 2 种菌在 PDA 和
CLA培养基上的形态极为相似ꎬPDA 上主要表现
为气生菌丝呈白色至粉色ꎬ较稀疏ꎬ产生小型分生
孢子ꎬPDA 基质多为橙红至紫红色ꎻ在 CLA 上均
产生大型、小型分生孢子ꎬ不产生厚垣孢子ꎻ大型分
生孢子呈直而细长的镰刀形ꎬ顶细胞尖而弯曲ꎬ具
有明显足胞ꎬ孢子多数具有 3~ 5 个分隔ꎻ小型分生
孢子多为棒形、无分隔ꎮ
2.2  PCR扩增
使用种特异性引物 Fg16F / R、 VER1 / 2 和
PRO1 / 2(表 1)分别对获得的 163 个菌株进行了
PCR扩增(图 1)ꎮ 形态鉴定为 F. graminearum 的
72个菌株ꎬ使用引物 Fg16F / R 均能扩出预期大小
的单一目的条带ꎬ使用引物 VER1 / 2 和 PRO1 / 2 则
没有扩增出任何条带ꎬ确认这 72 个菌株为 F. gra ̄
minearumꎮ 形态鉴定未能鉴定到种的 91 个菌株
中ꎬ35个菌株使用引物 VER1 / 2 能够扩增出预期
大小的目的条带ꎬ且使用引物 Fg16F / R、PRO1 / 2
不能扩增出任何条带ꎬ确认为 F. verticillioidesꎻ 27
Table 1  PCR primers used in the experiments
Primer name Primer sequence (5′ ̄3′) Fragment size (bp) Species ̄specificity
PRO1 CTTTCCGCCAAGTTTCTTC 585 Fusarium proliferatum[16]
PRO2 TGTCAGTAACTCGACGTTGTTG
VER1 CTTCCTGCGATGTTTCTCC 578 F. verticillioides[16]
VER2 AATTGGCCATTGGTATTATATATCTA
Fg16F CTCCGGATATGTTGCGTCAA 400-500 F. graminearum[15]
Fg16R GGTAGGTATCCGACATGGCAA
EF1 ATGGGTAAGGA(A / G)GACAAGAC ~700 All Fusarium species[14ꎬ21]
EF2 GGA(G / A)GTACCAGT(G / C)ATCATGTT
01
 
  1期 孙  静ꎬ等:河南省玉米茎基部镰刀菌的形态和分子鉴定
Fig. 1  PCR amplifications with the three species ̄specific primer pairs
A: Lane 1: Strain S1 ̄2(Fusarium graminearum)ꎻ Lane 2: Strain S2 ̄1(F. graminearum)ꎻ Lane 3: Strain 2 ̄3(F. verticillioides)ꎻ
Lane 4: Strain S4 ̄1(F. verticillioides)ꎻ Lane 5: Strain S22 ̄2(F. proliferatum)ꎻ Lane 6: Stain S27 ̄1(F. proliferatum) .
B: Lane 1: Strain S20 ̄2(F. proliferatum)ꎻ Lane 2: Strain S5 ̄2(F. proliferatum)ꎻ
Lane 3: Strain S99 ̄2(F. verticillioides)ꎻ Lane 4: Strain S49 ̄1(F. verticillioides) . M: DL 2000 DNA Marker.
个菌株使用引物 PRO1 / 2 能够扩增出预期大小的
目的条带ꎬ且使用引物 Fg16F / R、VER1 / 2 不能扩
增出任何条带ꎬ确认为 F. proliferatumꎮ 剩余的 29
个菌株中(表 2)ꎬ2对种特异性引物均能扩增出目
的条带的菌株有 23 个ꎻ3 对种特异性引物均能扩
增出目的条带的菌株有 1 个(S65 ̄1)ꎻ3 对种特异
性引物均不能扩增出任何条带的菌株有 4个(S21 ̄
2、 S93 ̄2、 S115 ̄3、 S130 ̄1)ꎻ另外还有 1 个菌株
(S96 ̄3)使用引物 Fg16F / R 扩增出 2 条大小相近
的条带ꎮ 上述 29个菌株均无法利用种特异性引物
鉴定到种ꎮ
2.3  DNA序列分析
对于无法使用种特异性引物鉴定到种的 29 个
镰刀菌菌株ꎬ进行了 TEF ̄1α 基因序列分析ꎮ 分别
在 NCBI 数据库及镰刀菌数据库 FUSARIUM ̄
ID[14]中对序列进行 BLAST 比对ꎬ结果表明 29 个
菌株中的 9个为 F. verticillioidesꎬ20个为 F. prolife ̄
ratum(表 2)ꎮ
2.4  群体组成及分布
形态与分子鉴定的结果表明ꎬ分离到的 163 个
镰刀菌菌株中(图 2)ꎬ有 72个菌株为 F. graminea ̄
rum(44.2%)ꎬ 47 个为 F. proliferatum(28􀆰 8%)ꎻ44
个为 F. verticillioides(27.0%)ꎬ说明 F. graminea ̄
rum为河南省玉米茎基部的优势种ꎬ其次为 F. pro ̄
liferatum和 F. verticillioidesꎮ 就各地级市范围内
的菌株分布来看(表 3)ꎬ豫西北的焦作(47.6%)和
洛阳(50. 0%)以及豫中的许昌市 ( 45. 5%)均以
F. verticillioides为主ꎻ豫东的商丘(42.9%)和开封
(57. 1%)以 F. proliferatum 为主ꎻ而豫北的安阳
(66.7%)、濮阳(71.4%)和新乡(62.5%)及中部的
郑州(57.1%)4 个市ꎬ以及豫南的南阳(57.1%)、驻
马店(45.0%)及中部偏南的漯河(66.7%)3 个市ꎬ
则以 F. graminearum 为优势种ꎮ 豫东周口市分离
到的 F. graminearum 和 F. proliferatum 数量相等ꎬ
均占 36. 4%ꎻ在济源分离到 F. graminearum 和
F.verticillioides各 1株ꎮ 3 个种的菌株中以 F.gra ̄
minearum分布最广泛ꎬ在 14 个地市的 31 个县
(区)均有分布ꎬ其次为 F. verticillioidesꎬ在 14个地
市的 28个县(区)均有分布ꎻ在濮阳市和济源市未
分离到 F. proliferatum(图 2)ꎬ可能与这两地的采
样量较少有关ꎮ
11
 
植物病理学报 44卷
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(I
21
 
  1期 孙  静ꎬ等:河南省玉米茎基部镰刀菌的形态和分子鉴定
Fig. 2  Map of Henan Province showing data related to Fusarium isolated from
maize stalks in 14 districts (42 counties) in 2011 and 2012
The symbols □ꎬ ○ and △ represented F. graminearumꎬ F. verticillioides and F. proliferatumꎬ respectively. Arabic
number in different symbols indicated the amount of isolates from corresponding counties.
    此外ꎬ在采集到的 124个玉米病样中ꎬ有 22 个
病样上同时分离到 2 种不同种菌株ꎬ其中 12 个病
样上同时分离到 F. graminearum 和 F. verticil ̄
lioidesꎬ5 个病样上同时分离到 F. graminearum 和
F.proliferatumꎬ5 个病样上同时分离到 F.prolifera ̄
tum和 F.verticillioidesꎮ
3  讨论
对非分类学专业或初学者来说ꎬ单纯依靠形态
特征将镰刀菌菌株准确鉴定到种存在一定难
度[13ꎬ 20ꎬ 22]ꎮ 近年来ꎬ利用特异性 PCR、特征 DNA
序列等分子技术辅助鉴定镰刀菌种的方法已经被
普遍应用[17ꎬ 23]ꎮ 本研究通过形态特征的观察ꎬ鉴
定出河南省玉米茎基部分离的 163 个镰刀菌中 72
个为 F.graminearumꎬ其余 91 个疑似为 F. verticil ̄
lioides 或 F. proliferatumꎮ Gerlach 等[19] 和 Leslie
等[20]的镰刀菌分类方法指出ꎬF. proliferatum与 F.
verticillioides在形态上相似ꎬ二者的主要区别在于
F . proliferatum 具 有 复 瓶 梗 的 产 孢 细 胞 ꎬ 而
31
 
植物病理学报 44卷
Table 3  The percentage of strains of three Fusarium species in 14 districts in Henan Province
District F. graminearum (%) F. verticillioides(%) F. proliferatum(%) Total number
Xuchang 27.3 45.5 27.3 11
Luohe 66.7 11.1 22.2 9
Zhumadian 45.0 25.0 30.0 20
Zhoukou 36.4 27.3 36.4 22
Shangqiu 35.7 21.4 42.9 14
Kaifeng 14.3 28.6 57.1 7
Zhengzhou 57.1 14.3 28.6 7
Anyang 66.7 16.7 16.7 12
Puyang 71.4 28.6 0.0 7
Xinxiang 62.5 6.3 31.3 16
Nanyang 57.1 14.3 28.6 7
Jiaozuo 28.6 47.6 23.8 21
Luoyang 25.0 50.0 25.0 8
Jiyuan 50.0 50.0 0.0 2
F.verticillioides产孢细胞为单瓶梗ꎻF. proliferatum
的分生孢子链也较 F.verticillioides 短ꎮ 对非分类
学专业或初学者来说ꎬ区分这种差别存在一定难
度ꎮ 本研究在形态鉴定的基础上ꎬ进一步借助镰刀
菌种特异性 PCR 扩增及 TEF ̄1α 基因序列比对的
分子鉴定方法对 163个菌株进行了鉴定ꎬ并和形态
鉴定进行了比较ꎬ结果表明 72 个 F. graminearum
菌株的形态鉴定与分子鉴定结果一致ꎬ而其余 91
个菌株中 44个为 F.verticillioidesꎬ47个为 F.prolife ̄
ratumꎮ 本文分离的 3 种镰刀菌ꎬ除侵染玉米造成
玉米茎基腐病以外ꎬ其中 F.graminearum 还能造成
玉米穗腐病和根腐病[24]ꎻF.verticillioides 除引起上
述玉米病害外ꎬ还能引起玉米苗枯病[24]ꎻF.prolife ̄
ratum也可引起玉米鞘腐病及穗腐病[24ꎬ 25]ꎮ
本文采用 3 对镰刀菌种特异性引物来鉴定分
离到的单孢菌株ꎬ这些引物已应用到多个研究
中[15~17]ꎮ 72 个形态鉴定为 F. graminearum 的菌
株ꎬ使用引物 Fg16F / R均能扩增出目的条带ꎬ引物
的扩增确认率达 100%ꎻ此外ꎬ引物 Fg16F / R 在 11
个 F.proliferatum 及 3 个 F.verticillioides 菌株中也
能扩增出预期大小的条带ꎬ在本研究中的扩增假阳
性率为 8.6%ꎮ 44 个 F.verticillioides 中ꎬ使用引物
VER1 / 2能够扩增出目的条带的菌株有 43 个ꎬ确
认率为 97.7%ꎻ此外ꎬ引物 VER1 / 2在 7个 F.prolife ̄
ratum菌株中也能扩出目的条带ꎬ假阳性率为 4.
3%ꎻ47个 F. proliferatum 中ꎬ使用引物 PRO1 / 2 能
够扩增出目的条带的菌株有 43 个ꎬ确认率为
91􀆰 5%ꎬ另外ꎬ引物 PRO1 / 2在 5个 F. verticillioides
中也能够扩出目的条带ꎬ假阳性率为 3􀆰 0%ꎮ Rah ̄
joo等[17]曾报道ꎬ引物 VER1 / 2 对 F. verticillioides
的扩增确认率为 98.5%ꎬ引物 PRO1 / 2对 F. prolife ̄
ratum的扩增确认率为 85.1%ꎬ这与本研究得出的
数据较接近ꎬ证明这 3对引物在种特异性鉴定方面
还存在一定局限性ꎮ Fusarium 属下各种在不同地
理条件下进化与传播的速度差异较大[26ꎬ 27]ꎬ而本
研究使用的 3对 Fusarium种特异性引物设计时依
据的是来自欧洲与美国的菌株[15ꎬ 16]ꎬ这些菌株可
能与我国菌株的遗传背景差异较大ꎬ这可能是造成
种特异性 PCR鉴定结果存在一定偏差的原因ꎮ 但
本文表明ꎬ以形态鉴定为基础ꎬ结合相关种特异性
PCR鉴定及相关基因序列的分子鉴定能准确鉴定
目的菌株ꎮ
就种群结构而言ꎬ在本研究分离到的 163 株菌
株中以 F. graminearum 最多ꎬ占 44.2%ꎬ且分布最
广ꎬ其次为 F. proliferatum(28. 8%)和 F. verticil ̄
lioides(27.0%)ꎬ这与 Yuan 等[12]关于河南省玉米
茎基腐病的研究结果不太一致ꎬ可能与其单纯地依
据形态特征进行鉴定有关ꎮ 在 2004年以前的国内
41
 
  1期 孙  静ꎬ等:河南省玉米茎基部镰刀菌的形态和分子鉴定
外相关报道中很少提到 F. proliferatumꎬ多以
F. graminearum和 F. verticillioides 为主[4~11]ꎬ这可
能与串珠镰刀菌 F.moniliforme 种名的废弃有关ꎮ
F. moniliforme种名于 2003年被正式废弃ꎬ研究者
将 F. moniliforme 作为 F. verticillioides 的异名处
理ꎬ然而 2003年之前的许多研究将 F.verticillioides
和 F. proliferatum 均认定为 F. moniliformeꎬ且
F. verticillioides和 F. proliferatum在形态特征上较
相似ꎬ在分子鉴定手段得到广泛应用之前ꎬ只依据
形态特征做出的鉴定可能并不完全可靠[13]ꎮ
从国内外相关报道来看ꎬ玉米上镰刀菌的优势
种群在各个地区都不太一样ꎮ 例如美国的优势种
为 F. graminearum和 F. verticillioides[5]ꎬ哥斯达黎
加为 F. verticillioides[6]ꎬ澳大利亚东部以 F. gra ̄
minearum为主[7]ꎬ阿根廷则主要为 F.verticillioides
和 F.proliferatum[8]ꎮ 我国东北地区玉米以 F.gra ̄
minearum和 F. verticillioides 为主[9]ꎬ陕西关中地
区 F. graminearum 占 优 势ꎬ F. verticillioides 较
少[10]ꎬ广西地区则以 F.verticillioides为优势种[11]ꎮ
从本研究的结果看来ꎬ虽然 F. graminearum为河南
省的优势种ꎬ但各采样地市相比ꎬ镰刀菌的种群结
构及分布也存在差别ꎬ豫西北以 F.verticillioides 为
主ꎬ豫东以 F. proliferatum 为主ꎬ豫南、豫北均以
F. graminearum为主ꎬ豫中则以 F. graminearum 或
F. verticillioides为主(表 3)ꎮ
在本研究所采集的病样中ꎬ部分病样 (约
17􀆰 7%)上同时分离到 2 种不同种菌株ꎬ这可能意
味着 2种不同种的菌株对寄主玉米进行了复合侵
染ꎬ但具体侵染过程及对相关病害的影响有待进一
步研究ꎮ
本研究初步明确了河南省主要玉米种植区内
来自玉米茎基部镰刀菌的种群结构及分布ꎬ对于研
究镰刀菌相关病害的流行规律及治理方法具有重
要意义ꎮ 进一步的研究将致力于分离菌株的致病
力及杀菌剂敏感性等方面ꎬ为相关病害的综合治理
提供依据ꎮ
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责任编辑:张宗英
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