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Isolation and identification of the pathogen causing soft rot in Hylocereus undatus

火龙果细菌性软腐病菌的分离与鉴定



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  45(2): 220 ̄224(2015)
收稿日期: 2013 ̄12 ̄27ꎻ 修回日期: 2014 ̄12 ̄14
基金项目: 质检公益性行业科研专项项目(201410076)ꎻ福建省自然科学基金资助项目(2011J01242)ꎻ福建出入境检验检疫局科技项目
(FK2011 ̄07)
通讯作者: 廖富荣ꎬ高级农艺师ꎬ主要从事植物病原鉴定及检测方法研究ꎻ Tel:0592 ̄3269916ꎬE ̄mail:lfr005@163.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2015.02.015
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研究简报
火龙果细菌性软腐病菌的分离与鉴定
林武镇1ꎬ 2ꎬ 廖富荣1∗ꎬ 陈细红1ꎬ 陈 青1ꎬ 陈红运1ꎬ 黄蓬英1ꎬ 林石明1
( 1厦门出入境检验检疫局检验检疫技术中心ꎬ厦门 361026ꎻ 2 福建农林大学 生物农药与化学生物学教育部重点实验室ꎬ福州 350002)
Isolation and identification of the pathogen causing soft rot in Hylocereus undatus 
LIN Wu ̄zhen1ꎬ2ꎬ LIAO Fu ̄rong1ꎬ CHEN Xi ̄hong1ꎬ CHEN Qing1ꎬ CHEN Hong ̄yun1ꎬ HUANG Peng ̄ying1ꎬ
LIN Shi ̄ming1   ( 1 Inspection and Quarantine Technology Centerꎬ Xiamen Entry ̄Exit Inspection and Quarantine Bureauꎬ
Xiamen 361026ꎬ Chinaꎻ 2 Key Laboratory of Biopesticide and Chemical Biologyꎬ Ministry of Educationꎬ Fujian Agricultural and
Forestry Universityꎬ Fuzhou 350002ꎬ China)
Abstract: A bacteria strain 5877 ̄A1 was isolated from dragon fruit (Hylocereus undatus) with typical soft rot
symptom imported from Taiwanꎬ China. Colonies of the isolate on nutrient agar medium were circularꎬ oyster
whiteꎬ protuberantꎬ smooth and mucous. The bacteria were Gram ̄negative and short rod ̄shaped in (0.44 ̄0.88)
μm×(0.83 ̄2.82) μm. Inoculation of bacterial isolates into dragon fruit seedlings yielded characteristic soft rot
symptom. Then it was identified as Enterobacter cloacea by Biolog Gen III and MALDI ̄TOF ̄MS test. Sequence
analysis of 16S rRNA gene showed that it shared 99.9% sequence homology with E. asburiaeꎬ E. cancerogenus
and E. hormaechei. Sequence and phylogenetic analysis of gyrB gene indicated that it was closely related toꎬ but
distinguishable fromꎬ E. asburiae and E. mori. The results showed it maybe an unreported species of the genus
Enterobacter. This is the first report of Enterobacter sp. in dragon fruit from Taiwan.
Key words: Enterobacter speciesꎻ Hylocereus undatusꎻ soft rot
文章编号: 0412 ̄0914(2015)02 ̄0220 ̄05
    火龙果(Hylocereus undatus Britt.et Rose)属仙
人掌科三角柱属植物ꎬ是集水果、花卉、蔬菜、保健
为一体的热带亚热带果树ꎬ在中美洲、美国南部地
区ꎬ以及以色列、越南、泰国和我国的台湾、海南、广
东、福建等地均有种植ꎮ 近年来ꎬ随着火龙果种植
面积不断扩大ꎬ火龙果病害呈逐渐加重趋势ꎬ严重
威胁火龙果的产业发展ꎮ 火龙果细菌性病害主要
由欧文氏菌 ( Erwinia sp.)、阴沟肠杆菌 ( Enter ̄
obacter cloacae)引起[1]ꎮ 本研究经分离纯化、利
用菌落形态特征、扫描电镜观察、致病性测定、
Biolog和 MALDI ̄TOF ̄MS鉴定ꎬ并结合 16S rRNA
基因和 gyrB基因序列ꎬ对来自台湾火龙果上的细
菌分离物进行鉴定ꎬ证实该病原菌为肠杆菌属
(Enterobacter)中的一个种类ꎮ
1  材料与方法
1.1  病菌的分离与纯化
    试验样品为 2012年来自我国台湾的一批火龙
果种苗ꎮ 选取具有典型软腐症状的火龙果茎
杆样品ꎬ切取病健交界处组织(0.5 cm×l cm) ꎬ灭
 
  2期 林武镇ꎬ等:火龙果细菌性软腐病菌的分离与鉴定
菌水冲洗一次ꎬ70%(v / v)酒精浸泡 2 minꎬ无菌水
漂洗 3次ꎬ然后移至灭菌培养皿中ꎬ加 1 mL 无菌
水并捣碎ꎬ用接种环蘸取菌液在营养琼脂培养基
(NA)平板上划线ꎬ28℃下培养ꎬ挑取单菌落纯化 2
次ꎬ置于 4℃下保存备用ꎮ 取纯化细菌进行革兰氏
染色观察ꎬ扫描电镜(TM ̄1000ꎬ日立公司)观察菌
体形态ꎮ
1.2  致病性测定
    纯化的分离物在 NA 培养基上 28℃培养 24 h
后ꎬ用无菌水制成约 1×108 CFU / mL 的菌悬液ꎬ采
用注射法接种健康火龙果幼苗茎杆的近地面部位ꎬ
并用灭菌脱脂棉蘸无菌水覆盖在伤口处ꎬ套袋ꎬ以
无菌水作为对照ꎮ 接种后置于光照培养箱内ꎬ在温
度为 28℃、相对湿度 80%、光照 /黑暗 12 h 条件下
培养ꎬ观察并记载发病情况ꎮ
1.3  Biolog鉴定
    分离纯化后的细菌分离物转接到细菌通用培
养基(BUG)上ꎬ30℃培养 24 hꎬ按照 Biolog操作说
明ꎬ接种到 Biolog GEN ̄III 微孔板中ꎬ30℃培养后ꎬ
用 MicroStationTM System / Microlog 3 ( 5. 2 版本ꎬ
BIOLOGꎬ Inc.)进行鉴定ꎬ2次重复试验ꎮ
1.4  MALDI ̄TOF ̄MS鉴定
    按照 MALDI ̄TOF ̄MS( 美国布鲁克􀅰道尔顿
公司)要求进行样品制备、点靶以及样品质谱图的
获取ꎬ并运用 BioTyper 分析软件对所获取的质谱
图进行分析ꎬ通过匹配值的大小对细菌种类鉴定结
果进行判定ꎮ
1.5  分子生物学鉴定
    利用引物 P0mod(AGAGTTTGATCMTGG)和
PC5(TACCTTGTTACGACTT)进行 16S rRNA 基
因的 PCR扩增[2]ꎮ 利用引物 gyrB 01 ̄F (TAART ̄
TYGAYGAYAACTCYTAYAAAGT)和 gyrB 02 ̄R
(CMCCYTCCACCARGTAMAGTT)进行 gyrB 基
因的 PCR 扩增ꎬ利用引物 gyrB 07 ̄F(GTVCGTT
TCTGGCCVAG) 和 gyrB 08 ̄R ( CTTTACGRCG
KGTCATWTCAC)进行测序[3]ꎮ PCR 产物由宝生
物工程(大连)有限公司回收纯化后进行直接测
序ꎮ 用 BLAST、 Ribosomal Database Project ( ht ̄
tp: / / rdp. cme. msu. edu / classifier / classifier. jsp) 和
Mega 5.05软件进行序列分析ꎮ
2  结果与分析
2.1  细菌的菌落特征及细胞形态
    从发病植物组织中分离到一株编号为 5877 ̄
A1的细菌分离物ꎬ该分离物在 NA 培养基上特征
为:菌落圆形、乳白色、突起、表面光滑、粘液状ꎮ 革
兰氏染色为阴性ꎬ菌体短杆状、两端钝圆ꎬ大小为
(0.44~0.88) μm×(0.83~2.82) μm(图 1)ꎮ
Fig. 1   Electron microscopy morphology
photograph of 5877 ̄A1 (10000×)
Bar= 10 μm.
2.2  致病性测定
    用分离纯化自火龙果的 5877 ̄A1 接种火龙果
幼苗ꎬ5 d 后火龙果幼苗茎杆出现明显软腐、倒伏
症状ꎬ其症状与自然发病的症状相似(图 2 ̄B)ꎬ而
用无菌水接种的对照火龙果幼苗未发病 (图 2 ̄
C)ꎮ 从接种发病的组织重新分离细菌ꎬ经分离培
养、 Biolog鉴定ꎬ分离到相同的细菌ꎮ
2.3  Biolog鉴定结果
    采用 Biolog的 GenIII微孔板对 5877 ̄A1 进行
鉴定ꎬ种类鉴定结果为阴沟肠杆菌(E. cloacae)ꎮ
其中ꎬ培养 24 h 后的相似值(SIM)分别为 0.658、
0.604ꎻ36 h后分别为 0.704、0.661ꎻ2 个时间点均未
给出可信值(PROB)ꎻ革兰氏阴性ꎮ
2.4  MALDI ̄TOF ̄MS鉴定结果
    MALDI ̄TOF ̄MS 鉴定结果表明ꎬ5877 ̄A1 与
数据库中 E. cloacae 的 3992 XMCIQ 菌株和
2 01012XMCIQ菌株的匹配值最高ꎬ分别为2.386
122
 
植物病理学报 45卷
Fig. 2  Symptoms of bacterial soft rot on dragon fruit
A: Naturally diseased symptoms of dragon fruit seedingꎻ B: Symptom produced 5 days after inoculation by 5877 ̄A1ꎻ C: CK.
和 2.275ꎬ蛋白质谱图与数据库中的 3992 XMCIQ
菌株匹配高度符合ꎮ 根据 MALDI ̄TOF ̄MS 对细
菌种类的判定依据(匹配值在 2.3 ̄3之间)ꎬ可以把
5877 ̄A1分离物鉴定为阴沟肠杆菌(E. cloacae)ꎮ
2.5  分子鉴定
2.5.1  16S rRNA 基因序列分析   利用通用引物
进行 16S rRNA基因序列的 PCR扩增ꎬ经双向测序
后得到 1 449 bp 的核苷酸序列(GenBank 登录号:
KF932264)ꎮ 经 Ribosomal Database Project对该序
列进行分析ꎬ其分类地位为:肠杆菌科(Enterobac ̄
teriaceae)、肠杆菌属(Enterobacter)ꎮ 序列分析表
明ꎬ该序列与肠杆菌属(Enterobacter spp.)的 16S
rRNA基因序列相似性最高ꎬ在 95.2% ~ 99.9%之
间ꎮ 其中ꎬ该分离物序列与阿式肠杆菌(E. asburi ̄
ae JCM6051)、生癌肠杆菌(E. cancerogenus LMG
2693) 、霍氏肠杆菌(E. hormaechei CIP 103441)的
序列同源性最高ꎬ均达到 99.9%ꎻ与路德维希肠杆
菌(E. ludwigii EN ̄119T)的序列同源性为 99.7%ꎻ
与溶解肠杆菌(E. dissolvens LMG 2683)的同源性
为 99.2%ꎻ与阴沟肠杆菌(E. cloacae ATCC13047)、
阴沟肠杆菌亚种(E. cloacae subsp. cloacae ATCC
13047 )、 日 本 肠 杆 菌 (E. kobei CIP 105566) 、
E. soli LF7的同源性均为 98.9%ꎮ
2.5.2  gyrB基因序列分析  对扩增的 gyrB基因进
行直接测序ꎬ得到 974 bp 的核苷酸序列(GenBank
登录号 KF871115)ꎮ 序列分析表明ꎬ该序列与肠杆
菌属 (Enterobacter)的 gyrB 基因序列同源性在
82.9%~ 96.5%之间ꎮ 其中ꎬ与桑树肠杆菌(E. mori
LMG 25706)的序列同源性最高ꎬ为96.5%ꎻ与阿式肠
杆菌 (E. asburiae DSM 17506)的序列同源性为
95.8%ꎻ与阴沟肠杆菌(E. cloacae ATCC13047)、霍
氏肠杆菌(E. hormaechei CCUG 27126)、日本肠杆
菌(E. kobei DSM 13645)、路德维希肠杆菌(E. lud ̄
wigii LMG 23768)的序列同源性分别为 94. 2%、
94.1%、94. 1%、 93. 7%ꎻ与阴沟肠杆菌溶解亚种
(E. cloacae subsp. dissolvens)的 SDM、LMG 2683
菌株序列同源性分别为 93.9%、93.8%ꎮ
    根据 gyrB基因进行系统发育分析表明ꎬ植物
病原细菌主要分布于 3个类群中ꎬ而 5877 ̄A1属于
阴沟肠杆菌(E. cloacae)、阴沟肠杆菌溶解亚种
(E. cloacae subsp. dissolvens ) 和 桑 树 肠 杆 菌
(E. mori)所在类群ꎬ且与桑树肠杆菌(E. mori)的
LMG 25706菌株显示出最近的亲缘关系(图 3)ꎮ
222
 
  2期 林武镇ꎬ等:火龙果细菌性软腐病菌的分离与鉴定
Fig. 3  Phylogenetic tree obtained by the neighbour ̄joining method based on gyrB gene sequences
of 26 type strains of Enterobacter derived from GenBank and 5877 ̄A1 isolate of this study
Bootstrap values along the branches are supported by 1000 replicates.
“∗” the plant pathogen.
2.6  种的鉴定结果
    从腐烂的火龙果茎杆上分离的 5877 ̄A1 接种
火龙果幼苗后表现出强致病性ꎬ在 NA培养基上具
有肠杆菌属(Enterobacter)典型的生长特征ꎬ革兰
氏阴性ꎬ菌体短杆状ꎬBiolog 和 MALDI ̄TOF ̄MS
鉴定为阴沟肠杆菌(E. cloacae)ꎬ16S rRNA基因序
列分析结果显示与肠杆菌属(Enterobacter)的植物
病原菌种类具有很近的亲缘关系ꎬ而 gyrB 基因序
列分析结果则显示与植物致病菌桑树肠杆菌
(E. mori)和非致病菌阿式肠杆菌(E. asburiae)亲
缘关系最近ꎬ但独立形成一个小分支ꎮ 综合以上结
果ꎬ把分离自火龙果茎杆上的 5877 ̄A1鉴定为肠杆
菌属(Enterobacter)中的一个种类ꎬ具体的分类地
位还需要进一步试验证实ꎮ
3  讨论
    肠杆菌属与植物相关的细菌主要有两类:一类
为植物致病菌ꎬ如生癌肠杆菌(E. cancerogenus)、
阴沟肠杆菌 (E. cloacae)、 阴 沟 肠 杆 菌 溶 解
亚种(E. cloacae subsp. dissolvens)、超压肠杆菌
322
 
植物病理学报 45卷
(E. nimipressuralis)、梨形肠杆菌(E. pyrinus)、中间
肠杆菌(E. intermedius)和桑树肠杆菌(E. mori)ꎻ另
一类为非致病菌ꎬ如成团肠杆菌(E. agglomerans)、
水稻肠杆菌(E. oryzae)、阿式肠杆菌(E. asburiae)、
路德维希肠杆菌 (E. ludwigii)、水稻肠杆菌 (E.
oryzae ) 和 Enterobacter radicincitansꎮ Masyahit
等[1]报道阴沟肠杆菌(E. cloacae)可引起火龙果细
菌性软腐病ꎬ果园发病率可达 36%ꎮ 本研究经过培
养特征、扫描电镜观察、致病性测定、Biolog 和
MALDI ̄TOF ̄MS 鉴定ꎬ并结合 16S rRNA 基因和
gyrB基因序列分析ꎬ证实了从台湾火龙果茎杆上分
离的ꎬ引起软腐病的病原菌为肠杆菌属(Enterobac ̄
ter)中的一个种类ꎮ
    Biolog和MALDI ̄TOF ̄MS是 2种基于不同原
理的微生物鉴定方法ꎬ这 2种方法均可以把所分离
的 5877 ̄A1 细菌分离物鉴定到种的水平ꎮ 采用
Biolog的 GenIII 微孔板把 5877 ̄A1 分离物鉴定为
阴沟肠杆菌(E. cloacae)ꎬ但是 24 和 36 h 后的相
似值比较低ꎬ且 2 个时间点均未给出可信值
(Prob)ꎮ 而MALDI ̄TOF ̄MS鉴定结果中的匹配值
也比较低ꎬ刚好处于种类判定的阈值附近(略大于
2.3)ꎮ 因此ꎬ该 2 种方法对 5877 ̄A1 种类鉴定结果
的可信度比较低ꎬ预示该分离物只是阴沟肠杆菌比
较接近的一个种类ꎬ而并非阴沟肠杆菌ꎮ
    16S rRNA 基因序列是细菌分类的重要依据ꎬ
Stackebrandt 等提出的种水平划分标准为: 16S
rRNA基因序列总长在 1 300 bp以上ꎬ且连续匹配相
似度在 98.7%以上[4]ꎮ 在本研究所比较的 28 种肠
杆菌属模式种菌株中ꎬ16S rRNA基因序列同源性在
95.2%~ 99.8%ꎬ多个种类之间的序列同源性高于
98.7%ꎬ难以区分这些序列同源性很高的种类ꎮ 本研
究所分离的 5877 ̄A1分离物与阴沟肠杆菌(E. cloa ̄
cae ATCC13047 )、 阿 式 肠 杆 菌 (E. asburiae
JCM6051)等 9种模式菌株的 16S rRNA基因序列同
源性均高于 98.7%ꎬ而没有办法对种类进行准确的
鉴定ꎮ 在肠杆菌科中ꎬgyrB 基因可以把 16S rRNA
基因序列无法明确区分的肠杆菌、柠檬酸菌和克雷
伯氏菌种类进行明显区分[5]ꎮ 根据各模式菌株的
gyrB基因序列分析结果ꎬ本研究所分离的 5877 ̄A1
处于一个大分支中ꎬ包括阴沟肠杆菌(E. cloacae)、
阿式肠杆菌(E. asburiae)、桑树肠杆菌(E. mori)、霍
氏肠杆菌(E. hormaechei)、日本肠杆菌(E. kobei)、
路德维希肠杆菌(E. ludwigii)ꎮ 其中ꎬ与桑树肠杆菌
(E. mori)和阿式肠杆菌(E. asburiae)构成一个小分
支ꎬ显示出最近的亲缘关系ꎬ但相对独立为一个分
支ꎮ 暗示所分离的 5877 ̄A1很可能为肠杆菌属中的
一个新的种类ꎮ
参考文献
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责任编辑:于金枝
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