全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA 46(1): 119 ̄123(2016)
收稿日期: 2015 ̄03 ̄07ꎻ 修回日期: 2015 ̄06 ̄01
基金项目: 广西八桂学者专项经费资助项目([2013]3号)ꎻ广西自然科学基金项目(2015GXNSFDA139014ꎬ2013GXNSFBB053003)ꎻ广西农
科院科技发展基金重点项目(2015JZ07)
通讯作者: 卢 江ꎬ博士ꎬ教授ꎬ主要从事作物分子遗传育种研究工作ꎻE ̄mail: jiang.lu.cau@gmail.com
第一作者: 孙嘉曼ꎬ博士ꎬ助理研究员ꎬ主要从事果树抗病育种研究工作ꎻE ̄mail: jiamansun@gxaas.netꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2016.01.014
一种新的香蕉黑斑病病原菌鉴定及生物学特性研究
孙嘉曼1ꎬ张进忠1ꎬ 2ꎬ韦 弟1ꎬ 2ꎬ蓝 霞1ꎬ郭文锋1ꎬ卢 江1ꎬ 3*
( 1广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室ꎬ南宁 530007ꎻ2广西农业科学院生物技术研究所ꎬ南宁 530007ꎻ
3中国农业大学 食品与营养工程学院ꎬ北京 100083)
摘要:在广西香蕉种植区发现一种引起香蕉黑斑病的新病原ꎮ 通过对病原菌分离培养、致病性测定、形态学观察、分子生物
学鉴定及对该病原菌生物学特性进行初步研究ꎬ表明引起该病害的病原菌为芒果球座菌(Guignardia mangiferae A. J.
Roy)ꎮ 该病原菌菌落为深橄榄色ꎬ产生棒状子囊、梭形子囊孢子及倒梨形分生孢子ꎻ其最适生长温度为 28℃ꎬ最适 pH 值为
6ꎻ病原菌生长较好的碳源为果糖和阿拉伯糖ꎬ氮源为蛋白胨和酵母膏ꎻ在全光条件下ꎬ病原菌菌丝扩展速度最快ꎻ菌丝的致
死温度为 54℃ꎮ 由 G. mangiferae引起的香蕉黑斑病ꎬ在国内外为首次报道ꎮ
关键词:香蕉黑斑病ꎻGuignardia mangiferaeꎻ病原鉴定ꎻ生物学特性
Identification and biological characterization of the pathogen causing a new black
spot disease on Musa spp. SUN Jia ̄man1ꎬ ZHANG Jin ̄zhong1ꎬ2ꎬ WEI Di1ꎬ2ꎬ LAN Xia1ꎬ GUO
Wen ̄feng1ꎬLU Jiang1ꎬ 3 ( 1Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Key Labꎬ Nanning 530007ꎬ Chinaꎻ
2 Institute of Biotechnology of Guangxi Academy of Agricultural Sciencesꎬ Nanning 530007ꎬ Chinaꎻ 3College of Food Science
and Nutrition Engineeringꎬ China Agricultural Universityꎬ Beijing 100083ꎬ China)
Abstract: A new black spot disease was observed on the banana cultivar ¢Williams¢(AAAꎬ Cavendish) in
Guangxi provinceꎬ China. The pathogen was isolated from the infected banana leaves and cultured. Based on the
analysis of its morphologyꎬ biological characteristicsꎬ pathogenicity and ITS sequenceꎬ the pathogen was identi ̄
fied as Guignardia mangiferae A. J. Roy. Colonies of the pathogen on PDA were dark oliveꎬ and the ascus was
clavate with stipeꎬ ascospores were fusiform and conidia were obpyriform. G. mangiferae could grow with an op ̄
timal condition at 28℃ꎬpH 6. The best carbon sources for the pathogen growth were fructose and arabinoseꎬ and
the best nitrogen sources were peptone and yeast extract. The best cultural condition for mycelial growth was
24 h under light. The lethal temperature was 54℃ for hypha of G. mangiferae. To the best of our knowledgeꎬ
this is the first report of black spot on banana caused by G. mangiferae in the world.
Key words: black spot on bananaꎻ Guignardia mangiferaeꎻ pathogen identificationꎻ biological characteriza ̄
tion
中图分类号: 436.681 文献标识码: A 文章编号: 0412 ̄0914(2016)01 ̄0119 ̄05
香蕉(Musa spp.)是著名的亚热带水果ꎬ也是
继稻谷、小麦、玉米之后的第四大粮食作物[1]ꎮ 广
西是我国重要的香蕉产区、优质香蕉产地和出口
区ꎬ占全国总种植面积的 29%ꎬ占广西水果总产量
的 1 / 3ꎬ香蕉生产已成为桂西南的支柱农业产业ꎮ
香蕉黑斑病ꎬ又称香蕉黑星病、雀斑病等ꎬ已报道的
植物病理学报 46卷
引起香蕉黑斑病的主要病原是香蕉球座菌(Guig ̄
nardia musae Racib.)ꎬ无性态为香蕉叶点霉(Phyl ̄
losticta musarum (Cooke) Van der Aa) [2ꎬ3]ꎮ Wu ̄
landari 等[4]详细描述了香蕉上 Phyllosticta / Guig ̄
nardia的种类ꎬ并认为病原菌 G. musicola 是引起
泰国香蕉黑斑病的一个新种ꎮ 2013~2014年ꎬ笔者
在调查广西蕉园香蕉病害时发现一种不同于常见
香蕉黑斑病症状的病害ꎮ 通过采集样品、组织分离
培养、致病性测定、形态学观察及分子生物学鉴定ꎬ
明确了引起该病害的病原菌为 Guignardia mangi ̄
ferae A. J. Royꎬ并对该病原菌的生物学特性进行
了初步研究ꎮ 以期为该病害发生规律的探究和综
合防治措施的制定提供理论依据ꎮ
1 材料与方法
1.1 病害调查及症状观察
2013年 11月~2014 年 4 月ꎬ在广西南宁武鸣
香蕉种植区多次发现一种香蕉黑斑病ꎬ采集具有典
型特征的香蕉叶片ꎬ观察并记录病害症状ꎮ
1.2 病原菌分离、培养及纯化
采用常规组织分离法[5]对采集的标样进行病
原菌分离ꎬ于 PDA培养基上 28℃条件下进行黑暗
培养ꎮ 将长出的菌落进行单孢分离获得纯化菌株ꎮ
纯化的菌株在 PDA 斜面培养基上培养ꎬ然后保存
备用ꎮ
1.3 致病性测定
根据Koche法则对供试单孢菌株的致病性进行
测定ꎮ 选择健康的香蕉叶片进行接种ꎮ 叶片用 75%
酒精表面消毒ꎬ针刺后将在 PDA培养基上 28℃培养
7 d的单孢菌株的菌饼(直径 0.5 cm)接种于香蕉叶
片上ꎬ以接种同样大小的纯 PDA 培养基块作为对
照ꎮ 28℃保湿培养ꎬ每隔 1 d 观察接种部位症状ꎮ
每处理 6个重复ꎮ 叶片发病后ꎬ从病斑再次分离病
原菌进行鉴定ꎬ并与最初的接种菌进行比较ꎮ
1.4 病原菌形态学鉴定
将上述单孢纯化的菌株接种于 PDA 培养基
上ꎬ于 25℃恒温培养箱中培养 7~ 10 d 后观察和描
述菌落形态及培养性状ꎮ 产孢后在生物显微镜下
观察分生孢子、子囊和子囊孢子的形态ꎬ并测量其
大小ꎮ 参考文献[6]ꎬ并根据纯化菌株的上述特征
进行形态学鉴定ꎮ
1.5 病原菌分子生物学鉴定
将分离纯化的病原菌接种到 100 mL PD 液
体培养基中ꎬ25℃条件下 150 rmin ̄1震荡培养
7 dꎬ过滤收集菌丝体ꎬ冷冻干燥后ꎬ ̄20℃下保存
备用ꎮ 采用 CTAB 法提取和纯化基因组 DNAꎮ
采用真菌 rDNA ̄ITS[7]通用引物 ITS4 和 ITS5 进
行 PCR扩增ꎬ引物由上海生工生物工程技术服务
有限公司合成ꎮ PCR 的反应条件为:94℃预变性
3 minꎻ95℃变性 30 sꎬ55℃退火 30 sꎬ72℃延伸
1 minꎬ共 35 个循环ꎻ72℃延伸 10 minꎮ PCR 产
物用 1%琼脂糖凝胶电泳进行检测后ꎬ送往上海
生工生物工程技术服务有限公司测序ꎮ 测序结
果与 GenBank 核酸序列库中的序列进行同源性
比较ꎬ用 MEGA 5.0 的 NJ (Neighbor ̄Joining)法
构建系统发育树ꎮ
1.6 病原菌生物学特性研究
1.6. 1 病原菌对碳、氮源的利用 试验以查氏
(Czapek)培养基为基础ꎮ 将直径为 5 mm的供试
菌株菌饼ꎬ分别转接于以葡萄糖、蔗糖、乳糖、果
糖、麦芽糖、甘露醇和可溶性淀粉为不同碳源的
固体培养基上ꎬ以及以 DL ̄天门冬酰胺、牛肉膏、
酵母膏、硝酸钾、硫酸铵、蛋白胨、尿素为不同氮
源的固体培养基上ꎬ置于 28℃恒温培养ꎬ每处理
重复 3 次ꎮ 3 d后采用十字交叉法测量菌落生长
直径[5] ꎮ
1.6.2 温度、光照及 pH对病原菌菌丝生长的影响
取直径为 5 mm 的菌饼移至 PDA 培养基平板上ꎬ
在以下几个条件下进行培养:1)分别置于 5℃、
10℃、15℃、20℃、23℃、25℃、28℃、30℃、35℃和
40℃共 10个温度梯度培养箱中黑暗培养ꎬ每处理
3次重复ꎻ2)分别置于连续光照、连续黑暗、12 h 光
暗交替处理 3种条件下培养ꎬ每处理重复 3 次ꎻ3)
PDA培养基灭菌后分别用 1 molL ̄1的 HCL、
NaOH溶液调节至 pH 为 2.5、3、4、5、6、7、8、9、10
和 11ꎬ并制成 PDA平板ꎬ将菌饼移至其上培养ꎬ每
处理重复 3次ꎮ 参照上述统计方法测量菌落直径ꎮ
1.6.3 病原菌菌丝致死温度的测定 取未形成子
实体的菌丝以及用无菌水配制的孢子悬浮液ꎬ分别
分装于离心管中并置于 45℃、50℃、55℃、60℃和
65℃恒温水浴锅中水浴 10 minꎬ再移至 PDA 平板
021
1期 孙嘉曼ꎬ等:一种新的香蕉黑斑病病原菌鉴定及生物学特性研究
培养基上ꎬ28℃培养箱中黑暗培养ꎬ每处理 3 次重
复ꎮ 进一步按 1℃ 梯度设计 50℃、 51℃、 52℃、
53℃、54℃和 55℃共 6 个浓度梯度ꎬ进行相同处
理ꎬ确定菌丝的致死温度ꎮ
2 结果与分析
2.1 症状特征
该种黑斑病主要为害香蕉叶片ꎮ 发病初期ꎬ叶
片上呈现褐色小斑点ꎬ不断扩展成椭圆形、近圆形
或不规则形病斑ꎮ 病斑中央灰白色ꎬ边缘深褐色至
黑褐色ꎬ有时出现不规则同心轮纹ꎬ病斑外围伴有
黄色晕圈ꎮ 发病后期病斑汇合成片ꎬ上着生小黑点
(图 1 ̄A)ꎮ
2.2 病原菌致病性测定
用分离的病原菌针刺接种香蕉叶片 4 d 后ꎬ
接种的叶片开始出现典型的褐色坏死小斑点ꎬ病
斑不断扩展ꎬ周围形成黄色晕圈ꎬ发病症状与田
间自然发病的香蕉植株相同ꎮ 针刺而未接种病
原菌的对照叶片则表现为健康状态(图 1 ̄B)ꎮ 取
发病叶片的病健交界处进行组织分离培养ꎬ获得
与最初分离的病原菌形态特征一致的病菌ꎮ 根
据柯赫氏法则ꎬ说明分离的病菌即为香蕉黑斑病
的致病菌ꎮ
2.3 病原菌分离结果与形态特征观察
分离的病原菌 (菌株编号:GXBLS001)在
PDA平板上生长较为缓慢ꎬ菌落颜色呈橄榄色或
深绿色ꎬ表面呈现颗粒状ꎬ菌落边缘灰白色ꎬ生长 9
~10 d后长满培养皿(直径 9 cm)ꎮ 随着培养时间
增加ꎬ菌落颜色不断变深ꎬ最后呈黑橄榄色(图 1 ̄
C)ꎮ 在生物显微镜下观察ꎬ子囊棒状或圆柱形ꎬ大
小为(35.6 ~ 43.6) μm×(8.5 ~ 10.6) μmꎮ 子囊内
含 8个子囊孢子ꎬ子囊孢子为梭形ꎬ大小为(8.7 ~
12.8) μm×(3.6 ~ 5.6) μm(图 1 ̄E)ꎮ 分生孢子梨
形或近椭圆形ꎬ大小为(7.2 ~ 11.8)μm×(4.0 ~ 6.3)
μm(图 1 ̄D)ꎮ 根据病原菌的形态特征初步鉴定为
芒果球座菌(G. mangiferae A. J. Roy)ꎮ
Fig. 1 Symptoms of banana black spot disease and characteristics of isolate GXBLS001
Aꎬ B:Natural infectionꎻ C: Artificial inoculationꎻ D: Colony of GXBLS001 on PDAꎻ E:Conidiaꎻ F: Ascus and ascospores.
121
植物病理学报 46卷
Fig. 2 Phylogenetic tree of GXBLS001 (LM994823) constructed based on rDNA ̄ITS sequences
2.4 病原菌的分子鉴定
对病原菌的 rDNA ̄ITS 区域进行 PCR 扩增ꎬ
获得了 1 条 629 bp 左右的清晰条带ꎬ将测序得到
的 rDNA ̄ITS 序列提交至 GenBank (登录号:
LM994823)ꎮ 利用 BLAST 进行同源性比较ꎬ结果
显示其与多个 G. mangiferae 菌株的相似度高达
99%ꎮ 构建系统发育树显示(图 2)ꎬ该菌株与 G.
mangiferae(JN791605、KF920707)在自举值 99%水
平相聚一簇ꎮ 结合病原菌的形态特征及分子鉴定ꎬ
确定引起香蕉黑斑病的病原为 G. mangiferaeꎮ
2.5 病原菌生物学特性
2.5.1 病原菌对碳、氮源的利用 G. mangiferae
能够利用多种碳、氮源ꎮ 在供试碳源中ꎬ使病原菌
生长较好的碳源为果糖和阿拉伯糖ꎬ其次是葡萄
糖、麦芽糖ꎬ生长较差的碳源为木糖ꎮ 在 25℃条件
下培养 7 dꎬ以果糖和阿拉伯糖为碳源的病原菌平
均菌落直径分别达到 51.9 mm和 47.3 mmꎬ以木糖
为碳源的菌落直径仅为 9.3 mmꎮ 最小平均菌落直
径与最大平均菌落直径差异高达 42.6 mmꎮ 生长
较好的氮源为蛋白胨和酵母膏ꎬ平均菌落直径分别
达到 57.8 mm和 52.3 mmꎬ生长最差的氮源为尿素
和草酸铵ꎬ病原菌在以尿素为氮源的培养基上几乎
停止生长ꎮ 最小平均菌落直径与最大平均菌落直
径差异高达 52.8 mmꎮ
2.5.2 温度、光照及 pH对病原菌生长的影响 G.
mangiferae对温度的适应范围较广ꎬ菌丝在 15℃ ~
35℃内均可生长ꎬ平均菌落直径为 8.2 ~ 34.7 mmꎻ
病原菌的最适生长温度为 28℃ꎬ平均菌落直径为
77.1 mmꎻ在全光照条件下ꎬ病原菌菌落生长速度
最快ꎬ平均菌落直径为 75.3 mmꎮ 光暗交替和全暗
条件下次之ꎬ平均菌落直径分别为 72.6 mm和65.8
mmꎻ病原菌对酸碱度的适应范围广泛ꎬ在 pH =
2.5~11.0范围内均可生长ꎬpH = 6 时最适病原菌生
长ꎬ平均菌落直径为 61.8 mmꎮ
2.5.3 病原菌菌丝及孢子致死温度 G. mangife ̄
rae菌丝在 45℃ ~ 50℃水浴处理 10 min 后能够在
培养基上继续生长ꎬ但在大于 55℃条件下处理 10
min后均不能生长ꎮ 在 50℃ ~55℃范围内按 1℃梯
度设计 6 个温度梯度ꎬ处理后发现 50℃、51℃、
52℃和 53℃水浴处理的菌丝能够继续生长ꎬ而
54℃、55℃水浴处理的菌丝不能生长ꎮ 因此确定病
原菌菌丝的致死温度是 54℃ꎮ
3 结论与讨论
芒果球座菌(G. mangiferae)属于葡萄座腔菌
科(Botryosphaeriaceae)、球座菌属 (Guignardia)ꎬ
通常被认为是一种腐生菌或寄主范围广泛的植物
内生真菌ꎬ 许多亲缘关系不同的植物中均有芒果
球座菌的分布[8ꎬ9]ꎮ 然而ꎬ在少数情况下芒果球座
菌也可引起植物病害ꎬ近年来报道芒果球座菌导致
的植物病害有番石榴黑斑病[10]、樟树褐斑病[11]、
柠檬斑点病[12]等ꎮ
此前曾报道 G. mangiferae 的无性态为 Phyl ̄
losticta capitalensis Henn.ꎬP. capitalensis 曾在兰科
植物巨唇兰上引起植物病害ꎬ但在粉蕉 (Musa
221
1期 孙嘉曼ꎬ等:一种新的香蕉黑斑病病原菌鉴定及生物学特性研究
paradisiaca)上分离到的 P. capitalensis 并不引起
香蕉病害[4]ꎮ 目前关于 G. mangiferae 与 P. capi ̄
talensis的关系存在一些争议[13]ꎬ二者的真正区别
还有待从分子水平入手发现更有力的支撑证据ꎮ
本研究在明确已报道的香蕉黑斑病病原和症
状的前提下ꎬ针对田间调查和采集到的与以往香蕉
黑斑病症状表现不同的病样ꎬ通过 Koche 法则进
行致病性测定ꎬ并利用形态学观察和分子生物学鉴
定ꎬ明确了此种香蕉黑斑病的病原菌为芒果球座菌
(G. mangiferae)ꎮ 并对 G. mangiferae 的生物学特
性进行了初步研究ꎬ以期为深入研究该病害的发生
发展规律、流行动态及综合防治提供理论参考ꎮ
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责任编辑:李晖
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