全 文 ：植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA　 41(1): 18-23(2011)
收稿日期: 2010-01-14; 修回日期: 2010-09-08
基金项目: 现代农业产业技术体系专项资金资助(nycytx-16-B-5; nycytx-16-C-15)
通讯作者: 房伯平,研究员,主要从事薯类作物品种资源与育种研究; E-mail: bpfang01@163. com
共同第一作者: 黄立飞(1979 - ),男,研究实习员, 主要从事甘薯病害研究; E-mail: hlf157@163. com
罗忠霞(1976 - ),女,研究实习员, 主要从事甘薯病害研究; E-mail: xiazi625@163. com。
我国甘薯新病害-茎腐病的研究初报
黄立飞, 罗忠霞, 房伯平*, 陈景益, 张雄坚, 王章英
(广东省农业科学院作物研究所, 广州 510640)
摘要: 2006 年以来广东省主要甘薯产区发现 1 种甘薯新病害,主要症状表现为叶片变黄,茎基部呈黑色水浸状腐烂,并逐
渐沿茎枝向顶端腐烂,后整株倒伏、死亡。 从甘薯病茎部分离得到了病菌,经柯赫法则验证为致病病原菌。 根据病原菌的
形态特征、培养性状、生理生化及 16S rDNA序列分析,鉴定其为菊欧文氏菌(Erwinia chrysanthemi)。 采用茎枝、菌液共培
养法接种 8 个甘薯品种,结果表明 8 个品种均无抗病性,病原菌致病性较强。 这是我国首次发现该病害。
关键词: 甘薯; 茎腐病; 菊欧文氏菌
A new bacterial stem and root rot disease of sweetpotato in Guangdong, China
HUANG Li-fei, LUO Zhong-xia, FANG Bo-ping, CHEN Jing-yi, ZHANG Xiong-jian, WANG
Zhang-ying　 (Crop Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China)
Abstract: A suspected new disease of sweetpotato was observed at a number of sweetpotato production areas
in Guangdong Province since 2006. The disease symptoms often appear as yellow leaves and black water-
soaked rot extending from the bottom to the top of stems resulting in collapse and death of the entire plant.
Bacterial strains were isolated from the diseased seedling stems of sweetpotato. Inoculation of sweetpotato
seedlings with the isolates caused the same symptoms as naturally infected plants. The isolate H12 was identi-
fied as Erwinia chrysanthemi based on pathogenicity, morphological characteristics, culture patterns, physio-
logical and biochemical reactions, and 16S rDNA gene sequences. There was no resistance on eight sweetpota-
to varieties inoculated with the pathogen. This is the first report of bacterial stem and root rot of sweetpoato in
China.
Key words: sweetpotato; bacterial stem and root rot disease; Erwinia chrysanthemi
中图分类号: S435. 311　 　 　 　 　 文献标识码: A　 　 　 　 　 文章编号: 0412-0914(2011)01-0018-06
　 　 甘薯( Ipomoea batatas(L. ) Lam. )是世界粮
食、能源和工业原料作物之一。 广东省一直是南方
薯区中种植面积最大、总产最高的甘薯产区,也是
我国主要的甘薯产区之一。 近年来随着甘薯生产
效益提高,农民种植和引进新品种的积极性增加。
然而,由于种苗或种薯的随意或无序引种种植,随
之而来在广东省粤东和粤西等甘薯主产区出现了
一些新病害[1],其中一种主要为害新栽薯苗茎基
部,发病速度快且蔓延迅速,可造成大面积死苗。
目前该病在广州、惠州、湛江、增城、海丰、博罗、惠
东等市县均有发现,严重影响了甘薯的生产,且有
逐渐加重的趋势。 本文对该病害的症状进行了描
述,并利用传统的形态学鉴定和现代分子生物学鉴
定相结合的方法,对病原菌进行了系统鉴定,同时
对病原菌的致病性进行了初步研究。
　
　 1 期 　 　 黄立飞,等:我国甘薯新病害-茎腐病的研究初报
1　 材料与方法
1. 1　 病原菌分离
2009 年分别从广东省惠东县和广州市白云区
钟落潭镇等地采集甘薯病株,选取病茎的病健交界
部位组织作为分离材料,用灭菌水冲洗 1 次,75%
酒精表面消毒 60 s,0. 1%的升汞处理 1 ~ 3 min,无
菌水冲洗 3 次,无菌剪刀剪碎,用移菌环蘸取菌液
划线接种于营养琼脂 (NA)平板上, 28℃ 培养
48 h,单菌落纯化 3 次后,于灭菌蒸馏水中 4℃保存
备用。
1. 2　 柯赫氏法则验证
将纯化的菌株分别在 NA 平板上 28℃培养
48 h 后,用无菌水配成约 1 × 108 cfu / mL 细菌悬
液。 用无菌手术刀将甘薯主茎或侧枝修剪成带有
3 ~ 4 片展叶的茎枝。 一部分茎枝栽种到花盆中,
土壤经高温灭菌,待种苗反青成活后伤根接种,再
浇菌液;另一部分茎枝放在无菌水中培养 3 天,待
长出了须根后,将其插入盛有 30 mL 细菌悬液的
玻璃瓶内共培养。 两种方法均以无菌水处理的做
对照。 接种后的甘薯茎枝置于 30℃可控温室内,
空气相对湿度为 80%以上,光照 12 h,每天观察发
病情况。 取发病明显的植株,按照 1. 1 的方法重新
分离并鉴定病原菌。
1. 3　 病原菌鉴定
1. 3. 1 　 形态特征观察 　 将菌株接种到 NA 平板
上,28℃培养 48 h后,按照《植病研究方法》 [2]进行
菌落形态观察、颜色反应、革兰氏染色、菌体大小测
定等。
1. 3. 2　 生理生化性状测定　 常规生理生化鉴定参
照《植病研究方法》、《常见细菌系统鉴定手册》 [3]
和《Bergey′s manual of systematic bacteriology》(第
2 版) [4]进行。
1. 4　 16S rDNA 基因序列测定与系统发育分析
1. 4. 1　 基因组 DNA 制备　 在 NA 平板上活化鉴
定菌株,然后接种到 5 mL灭菌 LB液体培养基中,
32℃ 120 r / min 振荡培养过夜,获得足够的菌体。
利用细菌基因组 DNA 提取试剂盒(北京天为时
代)提取菌株 DNA。
1. 4. 2　 16S rDNA 基因扩增、测序 　 以总基因组
DNA为模板,利用细菌 16S rDNA 的正向通用引
物 27F (5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′)和
设 计 的 反 向 引 物 R ( 5′-GGCTACCTTGT-
TACGACTTC-3′) 进行扩增。 扩增条件及程序参
照文献[5]。 PCR扩增产物用 1%的琼脂糖凝胶电
泳检测,纯化回收后,由深圳华大基因公司测序。
测序结果与 GenBank 数据库中的已知序列进行
BLAST 比较,确定与试验菌株亲缘关系最近的种
属,并从数据库获得相关种属的 16S rDNA 序列,
利用 Clustal X2. 0. 12 软件进行序列比对。 将所有
序列开始和末尾长短不同的序列剪切整齐,剪切后
序列长度为 976 bp,再用 MEGA4. 1 软件构建进化
树。
1. 5　 病原菌致病性初步鉴定
品种包括广薯 87、台农 71、湘 75-55、新种花、
禺北白、普薯 24、广薯 95-145 和广薯 88-70 等 8 个
甘薯品种。 这些品种都经过了多年的薯瘟病鉴定
且部分为薯瘟病鉴定对照品种,其中广薯 95-145、
广薯 88-70 和湘 75-55 为高抗薯瘟病品种,台农
71、禺北白和新种花为高感薯瘟病品种,普薯 24 和
广薯 87 为中抗薯瘟病。 取生长正常、整齐、无其它
病虫害的甘薯主茎或侧枝,用无菌手术刀将甘薯主
茎或侧枝修剪成带有 3 ~ 4 片展叶的茎枝,并且每
条茎枝从叶节下切断,每个品种 3 条茎枝。 然后按
照 1. 2 的方法培养菌株,配制细菌悬液,对 8 个品
种进行茎枝菌液共培养法接种。 接种 4 ~ 7 d 后,
调查发病情况。 将植株发病严重度分为 5 级,1
级:无症状,健康;2 级:茎端褐化,腐烂没有通过第
1 叶节;3 级:腐烂大于第 1 叶节;4 级:腐烂超过第
二叶节;5 级:整株茎枝死亡。 其中 0 ~ 2 级为抗病
反应,3 ~ 5 级为感病反应。 连续鉴定 8 个甘薯品
种 3 次,每次鉴定所用的每个品种均设置 3 个重
复,每个重复至少 3 条茎枝。
2　 结果与分析
2. 1　 病害症状
发病初期,田间刚栽种的甘薯茎枝外部并不表
现明显的症状,但是相比正常植株生长较为缓慢。
随着病情的发展, 首先在与土壤接触的茎基部可
发现褐色的腐烂病斑,或者茎基部腐烂(图1-A),
91
　
植物病理学报 41 卷
扒开土壤可见地下的茎已腐烂。 天气干燥,太阳暴
晒下植株出现严重的萎蔫,在阴雨天萎蔫症状不明
显。 剖开发病甘薯茎,可见内部褐化。 在高温高湿
的条件下,茎部腐烂迅速向上扩展,呈黑色,茎、叶
组织开始变软、腐烂,整个植株发病倒伏,最后死亡
(图 1-B)。 发病较轻的植株可结薯,但是利用该植
株茎枝繁殖和种薯假植繁苗可使病害传播和扩散。
2. 2　 病原细菌柯赫法则验证
将病样用无菌水冲洗干净后,切成段放在盛有
无菌水的培养皿中。 肉眼可见病组织切口处有大
量细菌呈雾状涌出。 然后对病样进行病原菌分离,
获得了 20 个菌株。 利用分离到的菌株,采用两种
方法接种,其中 12 个菌株接种的茎枝,2 天后均出
现明显的茎枝腐烂症状,与田间发病症状表现一
致,且在接种发病株中又分离到形态一致的病原
菌,而对照组没有引起甘薯品种发病(图 2)。 这表
明分离到的 12 个菌株均为甘薯病原菌。 其余 8 个
菌株经初步接种鉴定,均未表现症状。
2. 3　 病原菌鉴定
2. 3. 1　 细菌形态及培养特征　 菌体短杆状,大小
为 0. 5 ~ 0. 70 μm × 1. 0 ~ 2. 5 μm ,鞭毛周生,多
根。 革兰氏染色均为阴性,无芽胞和荚膜,能运动。
在 NA平板上菌落表面稍凸,不透明,边缘整齐,淡
土黄色,表面稍皱缩,无光泽。
对致病的 12 个菌株进行生理生化测定,结果
表现一致,都可厌氧生长,37℃可以生长,能使葡萄
糖氧化发酵,接触酶阳性,可以还原硝酸盐,能够利
用柠檬酸盐、丙二酸、纤维二糖、麦芽糖、蔗糖、果
糖、半乳糖、酒石酸盐。 氧化酶、苯丙氨酸脱氨酶、
脲酶、卵磷脂酶、硫化氢、海藻糖、乳糖和阿东糖测
试均呈阴性。 根据细菌鉴定手册[2 ~ 4],与欧文氏菌
属中的菊欧文氏菌(Erwinia chrysanthemi)最相似。
2. 3. 2　 16S rDNA 的 PCR扩增结果与系统发育分
析　 对致病菌株 H12 进行 16S rDNA 序列扩增,得
到约 1 500 bp 的 PCR 产物,测序结果表明该片段
有 1 503 bp,GenBank 登录号为 GU252371。 将获
得的序列与 GenBank 数据库中已报道的 16S
rDNA 序列进行 BLAST 分析,结果表明,与菌株
H12 的 16S rDNA序列同源性达到 97%的有 14 个
菊欧文氏菌株(GQ293897、GQ293898、AY360397、
EU526397、 FJ544325、 AJ233412、 FJ544326、
EF530561、 FJ463864、 FJ463867、 AY690717、
FM946179、AF373202、AF373175)和 6 个 Dickeya
属 菌 株 ( CP001655、 AF520708、 AB489903、
AB434545、AB489902、AF520707)。
Fig. 1　 Bacterial stem and root rot disease of sweetpotato in the field
A: Black lesions at the base of stems of sweetpotato;B: Collapse and death symptoms of sweetpotato.
02
　
　 1 期 　 　 黄立飞,等:我国甘薯新病害-茎腐病的研究初报
Fig. 2　 Stem rot and yellow leaves symptoms
on sweetpotato inoculated with strain
H12 after 2 days at 30℃
　 　 Samson等[6]将 E . chrysanthemi 移至 Dickeya
属,但是该属内关于种的鉴定比较困难。 本研究还
以欧文氏属分类系统构建系统发育树。 将菌株
H12 与欧文氏菌属内其它相关种和亚种的模式菌
株的 16S rDNA 序列进行多序列比对分析和构建
系统发育树(图 3), 结果表明, 菌株 H12 在系统
发育树上与菊欧文氏菌聚在一起,支持度为 98% 。
从同源性上看,菌株 H12 与菊欧文氏菌同源性达
到了 98% ,与欧文氏属其它相关种和亚种的同源
性位于 90% ~ 95%之间。
2. 4　 病原菌致病性分析
利用菌株 H12 对 8 个甘薯品种采用茎枝、菌
液共培养法接种。 8 个品种的病害平均严重度见
表 1。接种 4 d后,高抗薯瘟病品种湘 75-55 和广
Fig. 3　 Phylogenetic tree based on 16S rDNA gene sequences showing
the positions of H12 and the related strains
Only bootstrap values above 50% expressed as percentages of 1 000 replications are shown at the branch
points; Bar: 0. 005 substitution per nucleotide position; T: type culture strain.
12
　
植物病理学报 41 卷
Table 1 　 Disease severity of 8 sweetpotato
cultivars inoculated with H12 strain
Cultivar
Disease severity1
4 d 7 d
Guangshu87 1. 5 3. 0
Tainong71 3. 5 5. 0
Xiang75-55 5. 0 5. 0
Xinzhonghua 5. 0 5. 0
Yubeibai 0. 0 3. 7
Pushu24 3. 0 4. 0
Guangshu95-145 5. 0 5. 0
Guangshu88-70 3. 5 4. 0
1Mean of nine replicates (4 days and 7 days after
inoculation)
薯 95-145 的病害严重度都达到了 5. 0,而高感薯瘟
病品种禺北白没有感病,中抗薯瘟病品种广薯 87
的平均严重度为 1. 5。 而接种 7 d 后,8 个品种全
部显示感病,广薯 87 和禺北白为中感。 由初步鉴
定结果可见,H12 对甘薯具有很高致病性,且与薯
瘟病致病型存在明显的差异。
3　 讨论
从甘薯病株分离获得的菌株通过柯赫法则验
证,证明为病原菌。 该病原菌对甘薯具有很强的致
病性,并产生典型的甘薯茎腐病症状[7]。 观察病
原菌的细菌学性状和生理生化特征与欧文氏菌属
中的菊欧文氏菌最相似,但是该病原菌的吲哚试验
和明胶液化试验呈阴性,与传统的菊欧文氏菌的生
化特性[3,7] 相背离。 进一步分析病原菌的 16S
rDNA 序列,发现与菊欧文氏菌聚在一起,支持度
达到了 98% 。 Ereik等[8]认为 16S rDNA序列同源
率达到 97%以上可认为相同的种。 因此,这是首
次在我国发现由菊欧文氏菌引起的甘薯病害。
在南方薯区,由青枯雷尔氏菌(Ralstonia so-
lanacearu)引起薯瘟病危害较为严重。 本研究鉴
定的茎腐病与薯瘟病同为细菌性病害,在症状上都
可表现为植株萎蔫、茎内部褐化等,但也存在明显
差异。 薯瘟病地下茎腐烂发臭,茎叶干枯变黑,全
株枯死,但叶子仍然挂在茎上不落,感染薯瘟病的
薯块初期不显症状,故从外表不易识别是否感病,
若剖视薯块纵切面时,可看到维管束变淡黄或褐至
全黑,并呈条纹状[9];而本研究观察到茎腐病主要
症状为茎部腐烂迅速茎尖扩展,呈黑色,茎、叶组织
开始变软、腐烂,整个植株发病,倒在田间,最后死
亡。 病薯表面上有黑色边的棕色凹陷病斑,或外部
无症状,内部腐烂,受侵染组织呈水浸状。 另外,致
病性鉴定表明高抗薯瘟病品种广薯 95-145 和湘
75-55 表现为高感,高感薯瘟病品种禺北白则表现
为中感。
Burkholder 等报道命名了 E. chrysanthemi 和
Pectobacterium chrysanthemi 两个种,但随后研究
发现两者为同模式异名种[6]。 2005 年, Samson
等[6]将 P. chrysanthemi 转移至 Dickeya 属,然而
Dickeya属内关于种的鉴定比较困难,该属内只有
少数种的特点被完全描述清楚。 在本研究中,病原
菌的 16S rDNA 序列,与 Dickeya dadantii模式菌株
CFBP1269T同源性为 99% ,与 D. dianthicola 模式
菌株 CFBP1200T 同源性为 98% 。 菊欧文氏菌引
起许多观赏性园艺植物和农作物腐烂病,它的寄主
范围极广包括马铃薯、水稻、香蕉、菊花、胡萝卜和
西红柿等[2,7]超过 50 种。 而由其引起的甘薯茎腐
病,于 1974 年在美国的乔治亚州被发现,该病爆发
流行影响了乔治亚州甘薯工业[7]。 到目前为止,
其他国家和地区均未见报道。
Schaad等[7]研究发现该菌对 14 个甘薯品种
接种鉴定,没有一个免疫品种,细菌接种浓度为
107 cfu / mL 时,只有一个品种 Rew Jewel 显示抗
性;细菌接种浓度为 104 cfu / mL 时也仅仅有 4 个
品种显示抗性。 在本研究中,细菌浓度为 108 cfu / mL
时接种 8 个甘薯品种,没有一个免疫品种。 禺北白
和广薯 87 在接种 7 d 后则表现为中等感病。 另外
对部分我国育成品种接种鉴定也显示没有免疫品
种,抗性表现较差(数据未显示)。 可见,甘薯不同
品种对该病原菌抗性能力较差。 目前甘薯茎腐病
还没有有效的药剂防治措施,进一步加强对甘薯的
检疫和种薯、种苗的控制是防止甘薯茎腐病扩展蔓
延的有效措施。 但是要从根本上防治该病害,还要
尽快进行抗病品种的选育。
22
　
　 1 期 　 　 黄立飞,等:我国甘薯新病害-茎腐病的研究初报
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责任编辑:李晖
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