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Isolation, identification and biological characteristics of Fusarium verticillioides from maize ear rot samples in Gansu Province

甘肃玉米穗腐病样品中轮枝镰孢菌的分离鉴定及生物学特性



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(1): 17 ̄25(2014)
收稿日期: 2013 ̄02 ̄10ꎻ 修回日期: 2013 ̄10 ̄15
基金项目: 国家十二五科技支撑计划课题(2012BAD19B04 ̄11)ꎻ 农业部作物种质资源保护项目(NB2010 ̄2130135 ̄25ꎬNB2012 ̄2130135 ̄
25)ꎻ甘肃省农业科学院农业科技创新专项(2012GAAS07 ̄3)
通讯作者: 金社林ꎬ 研究员ꎬ主要从事禾谷类病害研究ꎻE ̄mail:jinshelin@163.com
第一作者: 郭 成ꎬ男ꎬ甘肃会宁人ꎬ助理研究员ꎬ主要从事植物病理学与微生物多样性研究ꎻ E ̄mail: gsguoch@126.comꎮ
甘肃玉米穗腐病样品中轮枝镰孢菌的分离鉴定
及生物学特性
郭 成1ꎬ 魏宏玉1ꎬ 郭满库1ꎬ 何苏琴1ꎬ 金社林1∗ꎬ 陈红梅2ꎬ 王晓鸣3ꎬ4ꎬ 郭建国1
( 1甘肃省农业科学院植物保护研究所ꎬ 兰州 730070ꎻ 2云南热带作物职业学院ꎬ 普洱 665000ꎻ
3中国农业科学院作物科学研究所ꎬ 北京 100081ꎻ 4国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程中心ꎬ 北京 100081)
摘要:为了明确甘肃玉米穗腐病的病原种类ꎬ于 2009年 9月在甘肃省四大生态区采集玉米穗腐病样品ꎬ以组织分离法进行
病原物的分离培养ꎬ对分离得到的镰孢菌菌落进行纯化和单孢分离后ꎬ以形态学为基础ꎬ参照 Leisle 分类系统进行鉴定ꎮ
结果表明:共分离到 271株镰孢菌菌株ꎬ其中以轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)和黄色镰孢菌(F. culmorum)出现频率
高ꎬ属优势种ꎮ 按照柯赫氏法则对沈单 16和金穗 96832进行致病性测定ꎬ证实了轮枝镰孢菌对玉米果穗的致病性ꎮ 选取 2
株轮枝镰孢菌菌株进行 EF ̄1α( tef) 基因序列分析ꎬ将 PCR 产物回收测序后在 GenBank 上比对ꎬ菌株 GSLT4 ̄3 ̄2 与 Gen ̄
Bank中登记的轮枝镰孢菌 FN179339、FN179345和 FN179338ꎻGSTS24 ̄2 ̄1与轮枝镰孢菌 FN179343、FN179346、FN179340、
FN179344和 FN252384亲缘关系最近ꎬ序列同源性达 100%ꎮ 轮枝镰孢菌 GSYC17 ̄2 ̄1的生长温度范围为 15~35℃ꎬ最适温
度为 28℃ꎬpH 值为 8ꎻ菌落在 pH值为 4~10的培养基上能够迅速扩展ꎬpH值为 7时产孢量最大ꎻ碳源对轮枝镰孢菌菌丝生
长影响相对稳定ꎬ而氮源对其营养生长影响的变幅较大ꎻ完全黑暗条件下ꎬ菌丝扩展最快ꎬ12 h光暗交替对产孢量有明显的
促进作用ꎻ病原菌菌丝致死温度为 70℃ꎬ10 minꎮ
关键词:甘肃ꎻ 玉米穗腐病ꎻ 轮枝镰孢菌ꎻ EF ̄1αꎻ 生物学特性
Isolationꎬ identification and biological characteristics of Fusarium verticillioides
from maize ear rot samples in Gansu Province   GUO Cheng1ꎬ WEI Hong ̄yu1ꎬ GUO Man ̄
ku1ꎬ HE Su ̄qin1ꎬ JIN She ̄lin1ꎬ CHEN Hong ̄mei2ꎬ WANG Xiao ̄ming3ꎬ4ꎬ Guo Jian ̄guo1   ( 1 Institute of Plant
Protectionꎬ Gansu Academy of Agricultural Sciencesꎬ Lanzhou 730070ꎬ China ꎻ2 Yunnan Vocational College of Tropical Cropsꎬ
Puer 665000ꎬ Chinaꎻ 3 Institute of Crop Scienceꎬ Chinese Academy of Agricultural Sciencesꎬ Beijing 100081ꎬ Chinaꎻ 4 The Na ̄
tional Key Facility for Crop GeneResources and Genetic Improvementꎬ Beijing 100081ꎬ China)
Abstract: In order to know the pathogens of maize ear rot in Gansu Provinceꎬ samples were collected from 4
ecological zones in septemberꎬ 2009. The pathogens were isolated by tissue isolation method from cankered
maize ear on standard medium. Fusarium colonies obtained were identified according to the taxonomic system of
Leisle after being subcultured and single ̄spored . The results showed that the total 271 Fusarium isolates were ob ̄
tained from the sampling sitesꎬand the dominant species were F. verticillioides and F. culmorum. According to
Kochs Postulateꎬ the pathogenicity of isolate GSYC17 ̄2 ̄1 was tested with mixed isolates on maize varieties
Shendan 16 and Jinsui 96832 and verified that F. verticillioides was pathogenic to maize ear. The two F. verticil ̄
lioides isolates were selected randomly for sequence analysis of EF ̄1α (tef) gene. The PCR products of the three
isolates were collectedꎬ purified and sequenced. The sequences were aligned in GenBank. It was showed that a
very close relationship of isolates GSLT4 ̄3 ̄2 with the FN179339ꎬ FN179345 and FN179338ꎻ and that of
 
植物病理学报 44卷
GSTS24 ̄2 ̄1 with FN179343ꎬ FN179346ꎬ FN179340ꎬ FN179344 and FN252384 downloaded from GenBankꎬ
their max similarity were 100% similar with F. verticillioides. The results also indicated that The Fusarium could
grow under15~35℃ꎬ pH 4~10ꎬ with optimal condition at 28 ℃ꎬ pH 8ꎬ and the largest conidia germination at
pH 7. Vegetative growth of F. verticillioides was found to be significantly influenced by nitrogen source com ̄
pared with carbon source. The best cultural condition for mycelial was 24 h under dark while the largest sporula ̄
tion quantity was alternating light and dark. The lethal temperature was 70 ℃ for 10 min for hypha of F. verticil ̄
lioides.
Key words: Gansuꎻ maize ear rotꎻ F. verticillioidesꎻ EF ̄1αꎻ biological characteristics
中图分类号: S435.131          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2014)01 ̄0017 ̄09
    甘肃是我国玉米主产区之一ꎬ而河西走廊是我
国重要的玉米制种基地ꎬ常年制种面积在 10.0 ~
13.3万 hm2ꎮ 调查表明ꎬ镰孢菌穗腐病是甘肃玉米
产区最常见的真菌性病害之一ꎬ种植区普遍发生ꎬ
2009年病田率达 100%ꎬ平均病穗率为 63􀆰 57%[1]ꎬ
严重影响其经济效益和商品价值ꎮ 国内外有关穗
腐病研究结果表明ꎬ禾谷镰孢菌 (Fusarium gra ̄
minearum)和轮枝镰孢菌(F. verticilloides)为该病
害的优势病原[2~4]ꎮ 不同国家和地区所报道的优
势病原差异较大ꎬ国外ꎬAnjorin 等[5]证实了非洲尼
日尔玉米穗腐病优势病原主要以曲霉菌(Aspergil ̄
lus SPP􀆰 )、镰孢菌和根霉菌(Rhizopus SPP􀆰 )为主ꎻ
Görtz 等[6]通过分离 2006和 2007年所采集德国玉
米穗腐病样品ꎬ发现不同年度间同一地区病原菌种
类及优势病原存在差异ꎮ 2006 年分离到 13 种镰
孢菌种ꎬ其中以轮枝镰孢菌为优势种ꎬ其次为禾谷
镰孢菌、层出镰孢菌(F. proliferatum)和木贼镰孢
菌(F. equiseti)ꎻ2007 年共有 10 种镰孢菌ꎬ仅禾谷
镰孢菌为优势种ꎮ 国内报道ꎬ河北、陕西和吉林玉
米产区引起穗腐病的镰孢菌以串珠镰孢菌(F. mo ̄
niliforme)和禾谷镰孢菌为优势种[7~10]ꎬ而 Zhang
等[11]2009年通过分离从辽宁、吉林和黑龙江 3 省
采集的 43份玉米病穗ꎬ发现东北地区优势病原菌
为半裸镰孢菌(F. semitectum)ꎬ与 Ren等[10]的研究
结果不一致ꎮ 因此ꎬ防治该病害需在明确当地优势
病原菌的前提下进行才有意义ꎮ
近年来ꎬ随着耕作制度的改变和作物种植结构
的大幅调整ꎬ甘肃玉米产业不断壮大和发展ꎬ致使
该病害在甘肃省乃至我国又开始回升蔓延并呈逐
年加重趋势ꎬ已成为一个亟待解决的问题ꎮ 为掌握
甘肃玉米穗腐病的优势病原ꎬ本文在前期调查研究
的基础上ꎬ从不同地区采集玉米穗腐病病样进行分
离鉴定及轮枝镰孢菌的生物学特性研究ꎬ旨在为深
入开展该病害的发生发展规律、综合防治以及抗病
育种提供科学依据ꎮ
1  材料与方法
1.1  病样采集及病原菌的分离
于 2009年 8月 29日至 9月 27日从甘肃省四
大生态区(陇东地区、陇南地区、陇中地区和河西
地区)21县区采集全膜双垄沟播栽培田块玉米穗
腐病样品[12]ꎮ 自然条件下风干后ꎬ分装在保鲜袋
中带回实验室ꎬ对病穗进行症状描述并拍照ꎮ 参照
文献[13]进行病原菌分离ꎬ获得分离物后ꎬ经单孢分
离获得纯化菌株ꎮ 将病菌于 PDA 和 CLA 培养基
上进行培养ꎬ根据培养性状进行形态学鉴定ꎬ确定
出现频率较高的优势菌株ꎮ
1.2  镰孢菌的鉴定
1.2.1  形态学鉴定  主要参考 Leisle 等[13~15]分类
系统ꎬ依据 PDA培养基上的培养性状、72 h后的菌
落直径ꎻCLA 培养基上大、小型分生孢子的有无ꎬ
分生孢子的形态及产生方式ꎻ厚垣孢子的有无以及
着生方式等特征进行形态鉴定ꎮ
1.2.2  分子生物学鉴定  在形态学特征鉴定的基
础上ꎬ从分离获得的优势种中ꎬ选取菌株 GSLT4 ̄3 ̄
2和 GSTS24 ̄2 ̄1分别用马铃薯蔗糖液体培养基培
养ꎬ离心后用滤纸过滤回收菌丝体ꎮ 基因组 DNA
的提取与纯化根据修改后 Paul[16]的方法进行ꎮ 使
用 引 物 EF ̄1H: 5′ ̄ATGGGTAAGGAAGACAA ̄
GAC ̄3′ꎬ EF ̄2T: 5′ ̄GGAAGTACCAGTGATCAT ̄
GTT ̄3′ (由上海生工合成)ꎮ 以 25 μL 体系进行
PCR扩增[17]ꎬ扩增后的产物送上海生工公司测序ꎮ
获得的序列与从 GenBank 数据库中获得的相关镰
81
 
  1期 郭 成ꎬ等:甘肃玉米穗腐病样品中轮枝镰孢的分离鉴定及生物学特性
孢菌种类与翻译延长因子 EF ̄1α[18]( tef)基因序列
进行比较ꎬ利用 DNA Star 软件进行同源树的构建ꎮ
1.2.3  致病性测定  病原菌的接种采用混合菌株
法进行[17ꎬ19]ꎮ 将轮枝镰孢菌的菌株 GSLT4 ̄3 ̄2、
GSYC17 ̄2 ̄1、GSTS24 ̄2 ̄1 分别培养于 PDA 上ꎬ
48 h后ꎬ从菌落边缘切取一直径为 6 mm 的菌饼ꎬ
无菌条件下置于装有 10 mL 无菌蒸馏水的试管中
并充分混匀ꎬ取配制成浓度为 106 个 / mL的孢子悬
浮液 100 μLꎬ移至 PDA 平板中央ꎬ28℃黑暗培养
72 h后ꎬ用于接种玉米果穗ꎮ
在玉米灌浆后期ꎬ利用双牙签法[20]接种于健
康的沈单 16和金穗 96832 果穗上ꎬ成熟期调查病
穗率ꎬ后取病穗病健交界处的籽粒ꎬ于 PDA上分离
和纯化后ꎬ观察分离菌株与接种菌株的形态差异ꎮ
1.3  轮枝镰孢菌的生物学特性研究
1.3.1  病原菌对碳、氮源的利用   将代表性菌株
GSYC17 ̄2 ̄1在 PDA平板上 28℃下培养 3 dꎬ用灭
菌的内径 6 mm的打孔器切取菌落边缘菌饼ꎬ分别
移至到选用葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、麦芽糖、甘露
醇和可溶性淀粉做成不同碳源的固体培养基ꎻDL ̄
天门冬酰胺、牛肉膏、酵母膏、硝酸钾、硫酸铵、蛋白
胨、尿素做成不同氮源的固体培养基中央ꎬ28℃黑
暗培养 3 dꎮ 每处理 3 次重复ꎬ3 d 后用十字交叉
法测量菌落生长直径ꎬ7 d 后用血球计数板镜检产
孢量[21](下同)ꎮ
1.3. 2   温度对病原菌营养生长与产孢量的影
响  打取直径 6 mm 的菌饼移至 PDA 平板上ꎬ分
别于 5、10、15、20、25、28、30 和 35℃共 8 个温度下
黑暗培养 3 dꎬ每处理 3 次重复ꎮ
1.3. 3   pH 值对病原菌营养生长与产孢量的影
响  用磷酸盐缓冲液(0.2 mol / L 的 Na2HPO4-0􀆰 1
mol / L的柠檬酸缓冲液和 0.05 mol / L 的 Na2HPO4
-0.1 mol / L的 NaOH缓冲液)将灭过菌的 PDA 培
养基调节 pH 值分别为 3.0、4.0、5.0、6􀆰 0、7.0、8.0、
9.0和 10.0 八个梯度ꎮ 移植 6 mm 的菌饼于 PDA
平板中央ꎬ28℃下黑暗培养 3 dꎬ每处理 3 次重复ꎮ
1.3.4  光照对病原菌营养生长与产孢量的影响 
采用 PDA 培养基ꎬ在人工气候箱内设置 24 h 连续
黑暗、24 h连续光照(40 W 日光灯)、12 h 光暗交
替处理共 3 种光照条件ꎮ 将 6 mm 的菌饼移至于
PDA平板中央ꎬ分别置于 28℃培养 3 dꎬ每处理 3
次重复ꎮ
1.3.5  病原菌菌丝致死温度测定[22]   将 6 mm 菌
饼接入规格为 15 mm×200 mm 灭菌试管中ꎬ每管
10 mL灭菌蒸馏水ꎬ每管接入 3 块菌饼ꎮ 分别在
40、45、50、55、60、65、70 和 75℃等 8 个温度的恒温
水浴锅中处理 10 minꎬ处理时缓慢摇动试管使之受
热均匀ꎮ 将处理后的菌饼用灭菌针移植于 PDA平
板中央ꎬ每处理重复 3次ꎮ 28℃黑暗培养 5 dꎬ观察
菌丝生长情况ꎮ
2  结果与分析
2.1  玉米标样中真菌的分离与鉴定
在 75份玉米穗腐病标样中ꎬ共分离获得 9个属
的真菌ꎬ包括镰孢菌属(Fusarium spp.)、木霉菌属
(Trichoderma spp.)、腐霉菌属(Pythium spp.)、蠕孢
菌属 (Helminthosporium spp.)、青霉菌属 ( Peni ̄
cillium sp.)、曲霉菌属(Aspergillus sp.)、链格孢菌
属(Alternaria sp.)、根霉菌属(Rhizopus sp.)和丝核
菌属(Rhizoctonia sp.)ꎮ 除镰孢菌外ꎬ其它分离物
只做属的鉴定ꎬ分离频率未作统计ꎮ 本研究从甘肃
不同生态区的玉米穗腐病样中分离到 271 株镰孢
菌菌株ꎬ其中轮枝镰孢菌 148 株、黄色镰孢菌
(F. culmorum)105 株、木贼镰孢菌 14 株、梨孢镰
孢菌(F. poae) 4 株ꎬ其分离频率依次为 54. 6%、
38.7%、5.2 %和 1.5%ꎮ
2.2  轮枝镰孢菌的为害症状及分布
轮枝镰孢菌引起的玉米穗腐病ꎬ多从果穗顶部
或中部向下蔓延ꎬ顶部或中部变白色、粉红色或褐
色、呈腐烂状ꎬ籽粒上或籽粒间产生白色菌丝体ꎮ
发病较重时整个果穗全部腐烂ꎬ以自交系为重ꎮ 发
病轻时果穗色泽正常ꎬ只有脱粒时才能发现籽粒间
布满菌丝体(图 1)ꎮ 2009 年在甘肃陇东、陇南、陇
中和河西地区共得到镰孢菌 271株ꎬ其中轮枝镰孢
菌 148株ꎬ分离频率为 54.6%ꎮ 陇东地区(环县、合
水县、灵台县和泾川县)共分离得到镰孢菌 100
株ꎬ轮枝镰孢菌 37 株ꎬ分离频率为 37.0%ꎻ陇南地
区(徽县、武都区、成县、秦城区和清水县)轮枝镰
孢菌占 39.8%ꎻ陇中地区(临洮县、陇西县和临夏
县)为 82. 5%ꎻ河西地区(凉州区、甘州区和永昌
县)高达 93.8%(表 1)ꎮ
91
 
植物病理学报 44卷
Fig. 1  Field symptom of maize ear rot and the symptom inoculated
by Fusarium verticillioides after 15 d
A: Natural infectionꎻ B: Artificial inoculation.
Table 1  The distribution of Fusarium verticillioides in Gansu province
Ecological
zone
Total isolate
of Fusarium
Isolates of
Fusarium verticillioides
Isolate
frequency / %
Distribution
Eastern Gansu 100 37 37.0
Huan countyꎬ Heshui countyꎬ Lingtai county
and Jingchuan county
Southern Gansu 83 33 39.8
Hui countyꎬ Wudu districtꎬ Cheng countyꎬ
Qincheng district and Qingshui county
Central Gansu 40 33 82.5 Lintao countyꎬ Longxi county and Linxia county
Western Gansu 48 45 93.8
Liangzhou districtꎬ Ganzhou district and
Yongchang county
Total 271 148 54.6
2.3  轮枝镰孢菌的形态特征描述
该菌在 PDA 培养基上气生菌丝白色丛卷毛
状ꎬ随着培养时间增长菌丝颜色变成灰紫色ꎬ培养
基背面色素的颜色变异较大ꎬ从无色素ꎬ到灰黄色
再到灰紫色、深紫色乃至近黑色ꎮ 在 CLA 培养基
上ꎬ大型分生孢子产生于淡橘黄色分生孢子座上ꎬ
但大多数菌株很少形成大型分生孢子ꎻ小型分生孢
子较多ꎬ大多串生于具分支分生孢子梗的单瓶梗
上ꎬ少数菌株也以假头状着生ꎬ呈卵形或棍棒形ꎬ产
孢细胞通常“V”形成对或呈“兔子耳朵”状ꎻ不产
生厚垣孢子(图 2)ꎮ
28℃下 PDA 培养基上 72 h 的菌落生长速度
为 46 mm / 72 hꎮ
2.4  EF ̄1α基因的序列分析
以 EF ̄1H和 EF ̄2T 为引物ꎬ对菌株 GSLT4 ̄3 ̄
2和 GSTS24 ̄2 ̄1 的基因组 DNA 进行 PCR 扩增
后ꎬ将 PCR 产物纯化后测序ꎬ分别得到了大小为
690 bp 的片段ꎮ 将 EF ̄1α( tef) 基因序列在 Gen ̄
Bank上比对后ꎬ菌株 GSLT4 ̄3 ̄2和 GSTS24 ̄2 ̄1的
EF ̄1α 序列为镰孢菌范畴ꎬ菌株 GSLT4 ̄3 ̄2 与
GenBank 中 登 记 的 轮 枝 镰 孢 菌 FN179339、
FN179345和 FN179338ꎻGSTS24 ̄2 ̄1 与轮枝镰孢
菌 FN179343、FN179346、FN179340、FN179344 和
FN252384亲缘关系最近ꎬ同源性达 100%ꎮ 利用
DNAStar软件绘制其系统发育树状图ꎬ结果表明ꎬ
菌株 GSLT4 ̄3 ̄2 和 GSTS24 ̄2 ̄1 亦与以上亲缘关
系最近的轮枝镰孢菌位于系统发育树的同一分支ꎬ
聚为一类(图 3)ꎮ
EF ̄1α( tef)基因序列分析证实了本研究采用
形态学特征鉴定轮枝镰孢菌的鉴定结果是准确的ꎮ
02
 
  1期 郭 成ꎬ等:甘肃玉米穗腐病样品中轮枝镰孢的分离鉴定及生物学特性
Fig. 2  The morphological characteristics of Fusarium verticillioides
A: The colony morphology at the back of PDAꎻ B: Microsporesꎻ C: Microconidia in chainsꎻ
D: Microconidia in false headsꎻ E: Conidiogenus cellꎻ F: Monophialides.
Fig. 3  Phylogenetic tree of isolate GSLT4 ̄3 ̄2 and GSTS24 ̄2 ̄1
2.5  病原菌致病性测定
田间接种 7 d 后ꎬ接种部位产生白色小斑点ꎬ
15 d后病斑逐步扩展ꎬ呈腐烂状ꎬ籽粒间布满白色
菌丝体ꎮ 人工接种玉米果穗结果表明ꎬ接种病穗表
现出与自然病穗相同症状ꎬ且全部发病ꎬ接种点病
穗率为 100%ꎻ而对照未发病ꎮ 对接种发病果穗进
12
 
植物病理学报 44卷
行病菌分离ꎬ分离到与接种供试菌株培养性状相同
的病原菌ꎮ
2.6  轮枝镰孢菌生物学特性
2.6.1  病原菌对碳、氮源的利用   轮枝镰孢菌能
利用多种碳源和氮源ꎬ在供试碳源中 28℃下培养 3
d均能生长ꎬ生长较好的碳源为葡萄糖和麦芽糖ꎬ
平均菌落直径≥40 mmꎻ生长较差的碳源为果糖ꎬ
平均菌落直径为 29 mmꎻ生长居中的碳源为蔗糖、
乳糖、甘露醇和可溶性淀粉ꎬ平均菌落直径为 33 ~
36 mmꎮ 最小平均菌落直径与最大平均菌落直径
差异仅为 13 mmꎮ 生长较好的氮源为硝酸钾、酵母
膏、硫酸铵和尿素ꎬ平均菌落直径≥32 mmꎻ生长较
差的氮源为蛋白胨ꎬ平均菌落直径仅有 14 mmꎻ生
长居中的氮源为牛肉膏和 DL ̄天门冬酰胺ꎬ平均菌
落直径分别为 22 mm 和 26 mmꎬ最小平均菌落直
径与最大平均菌落直径差异高达 23 mmꎮ
试验结果表明ꎬ该菌株在以葡萄糖为碳源的培
养基上产孢量最大ꎬ1 mL 孢子悬浮液平均孢子量
为 7.9×106 个ꎻ其次为麦芽糖、甘露醇、果糖、乳糖ꎬ
1 mL孢子悬浮液平均孢子量为 3.3×106 ~ 4.8×106
个ꎻ产孢量较低的为蔗糖和可溶性淀粉ꎬ1 mL 孢子
悬浮液平均孢子量分别为 2.1 ×106、1.1 ×106 个ꎮ
供试的 7 种氮源中ꎬ轮枝镰孢菌的产孢量以牛肉
膏、蛋白胨培养基上最大ꎬ1 mL孢子悬浮液平均孢
子量≥6.3 ×106 个ꎻ在酵母膏和尿素上产孢量最
小ꎬ1 mL 孢子悬浮液平均孢子量≤1. 7 × 106 个ꎻ
DL ̄天门冬酰胺、硝酸钾、硫酸铵培养基上产孢量
居中ꎮ
2.6.2  温度对病原菌营养生长及产孢的影响  轮
枝镰孢对温度的适应范围较宽ꎬ菌丝在 15~35℃内
均可生长ꎬ平均菌落直径为 8 ~ 46 mmꎮ 不同温度
条件下ꎬ菌落扩展速度不同ꎬ其中适宜温度为 25 ~
30℃ꎬ菌落平均直径为 36 ~ 46 mmꎬ最适宜温度为
28℃ꎬ菌落平均直径为 46 mmꎮ 低于 10℃菌落停
止生长ꎬ高于 35℃生长速率减慢ꎬ菌落平均直径为
21 mmꎮ 产孢的温度范围为 15~ 35℃ꎬ平均产孢量
为 1.0×106 ~12.3×106 个孢子 / mLꎬ25~35℃较适合
产孢ꎬ平均产孢量为 7.7×106 ~ 12.3×106 个孢子 /
mLꎬ最适产孢温度为 35℃ꎬ平均产孢量为 12.3 ×
106 个孢子 / mLꎮ
2.6.3  pH 值对病原菌营养生长与产孢量的影响
  除 pH =3.0 时ꎬPDA 平板不凝固外ꎮ 轮枝镰孢
菌对酸碱度适应范围很广ꎬ代表菌株 GSYC17 ̄2 ̄1
在 pH =4.0~10.0 范围内均可生长ꎬ以 pH = 7.0 ~
9.0 生长速度较快ꎬ菌落平均直径为 44 ~ 47 mmꎬ
pH低于 7.0 或高于 9.0 时ꎬ菌丝生长速度开始下
降ꎬ最适于菌落扩展的 pH值为 8.0ꎬ菌落平均直径
为 47 mmꎮ pH =7.0时孢子的产量(平均产孢量为
9.3×106 个孢子 / mL)显著高于其它 pH 值时(平均
产孢量为 1.9×105 ~ 8.7 ×106 个孢子 / mL)ꎬpH =
10􀆰 0时ꎬ产孢量最低(平均产孢量为 1.9×105 个孢
子 / mL)ꎮ
2.6.4  光照对病原菌营养生长与产孢量的影响 
轮枝镰孢菌在完全黑暗、日光灯(40 W)连续光照、
12 h 光暗交替处理条件下ꎬ菌落平均直径分别为
46、40和 42 mmꎬ产孢量依次为 7.9×106、7.1×106
和 1.7×107 个 / mLꎮ
2.6. 5   病原菌菌丝致死温度   轮枝镰孢菌
GSYC17 ̄2 ̄1在水温 40 ~ 65℃经 10 min 处理的菌
丝在 PDA培养基上均能继续生长ꎬ但在 70℃ꎬ10
min和 75℃ꎬ10 min 处理的菌丝不再生长ꎮ 表明
该菌菌丝的致死温度是 70℃ꎬ10 minꎮ
3  结论与讨论
本研究在形态学上主要以 Leisle 等[13]分类系
统为主ꎬ结合 Nelson 等[14]和 Burgess 等[15]及其他
分类方法进行鉴定ꎮ Leisle 的分类系统综合了最
新镰孢菌分类进展ꎬ如将 Burgess 分类系统中小型
分生孢子成链状生长且产生粉色或紫色色素归为
李瑟组的串珠镰孢菌分为 F. verticilloides、 F.
andiyazi、F. anthophilum和 F. thapsinum 等多个不
同种予以描述ꎮ 轮枝镰孢菌易与以上李瑟组的其
它种以及胶孢镰孢菌(F. subglutina)和层出镰孢
菌在形态特征上相混淆ꎬ因此ꎬ本研究在形态学鉴
定的基础上ꎬ采用 EF ̄1α ( tef) 基因序列分析作为
辅助鉴别手段ꎬ提高了本鉴定结果的准确性ꎮ
玉米穗腐病是玉米灌浆后期及贮藏期常见的
真菌性病害之一ꎬ在病穗中所占比例较高ꎮ 国内外
研究资料表明ꎬ多种镰孢菌均可引起玉米穗腐病ꎬ
Schaafsma等[23]研究表明加拿大玉米穗腐病主要
致病镰孢菌为胶孢镰孢菌、轮枝镰孢菌和禾谷镰孢
菌ꎮ Li等 [7]研究发现蠕孢菌属为山西省和辽宁省
玉米穗腐病的优势致病菌ꎬ而山东和河南则以镰孢
22
 
  1期 郭 成ꎬ等:甘肃玉米穗腐病样品中轮枝镰孢的分离鉴定及生物学特性
菌为优势种群ꎻ轮枝镰孢菌和木霉菌属为四川地区
优势病原[24]ꎻ河南省南阳市的优势种为层出镰孢
菌[25]ꎻRen[8]在我国 102份玉米穗腐病材料中检测
到 11 属真菌ꎬ轮枝镰孢菌和禾谷镰孢菌复合种
(F. graminearum clade)为优势病原菌和致病种ꎮ
本研究从甘肃不同生态区的玉米穗腐病样中分离
到 271株镰孢菌菌株ꎬ其中轮枝镰孢菌 148 株、黄
色镰孢菌 105株、木贼镰孢菌 14 株、梨孢镰孢菌 4
株ꎬ其分离频率依次为 54. 6%、 38. 7%、 5. 2%和
1􀆰 5%ꎮ 轮枝镰孢菌和黄色镰孢菌为甘肃玉米穗腐
病的优势病原菌ꎮ 由此可见ꎬ我国不同玉米产区穗
腐病优势病原存在明显差异ꎬ可能与各生态区气候
条件有关ꎮ
研究结果显示ꎬ轮枝镰孢菌在不同采样区的分
离频率变化较大ꎬ在陇中和河西地区的分离频率超
过 80%ꎬ而在陇东和陇南地区的分离频率相对较
低ꎬ在 37.0%~39.8% 范围内ꎮ 按照柯赫氏法则用
混合菌株接种法对玉米果穗进行致病性测定ꎬ证实
了轮枝镰孢菌是甘肃玉米穗腐病的致病菌ꎮ
从轮枝镰孢菌生物学特性可以看出ꎬ其在 15~
35℃内均可生长ꎬ菌丝最适宜扩展温度、产孢温度
及致死温度分别为 28℃、35℃和 70℃ꎬ10 minꎻ菌
丝最适扩展的 pH 值为 8. 0ꎬ产孢最适酸碱度为
7􀆰 0ꎻ轮枝镰孢在 12 h 光暗交替条件下ꎬ产孢量高
达 1􀆰 7×107 个 / mLꎮ 病原菌菌丝营养生长和孢子
产生的适宜条件及适应范围与甘肃玉米栽培区的
环境条件较为一致[1]ꎬ这可能是甘肃地区玉米穗
腐病近年来发病严重的原因之一ꎮ 本研究明确了
玉米穗腐优势病原轮枝镰孢菌在甘肃的地域分布
和生物学特性ꎬ可为病原菌的田间监测、流行规律
和综合防治提供科学依据ꎮ
轮枝镰孢菌的分布非常广泛ꎬ从植物和土壤中
都能分离[26~27]ꎬ造成农作物罹病ꎬ导致减产和品质
下降ꎮ 该菌能产生伏马毒素 ( FB ) 和 T ̄2 毒
素[28~31]ꎬ伏马毒素被认为与猪肺水肿症侯群
(PPE) [32~33]、马脑白质软化症(ELEM ) [34]、大鼠
肝癌(CBRH) [35]及人类食管癌(EC) [36~39]等相关ꎻ
T ̄2毒素与人的大骨节病(KBD)等有关[40]ꎬ对人
类健康和畜牧业的可持续发展构成严重威胁ꎮ
甘肃玉米栽培区气候和土壤类型多样ꎬ在已有
研究的基础上ꎬ有必要针对不同生态类型玉米栽培
区开展穗腐病优势病原病菌交配型、产毒类型与遗
传多样性等方面的研究ꎮ
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责任编辑:张宗英
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