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The dynamics of airborne conidia of Alternaria solani in potato canopy and its influence factor during growing season

生长季马铃薯植株冠层空气中Alternaria solani分生孢子飞散动态及其影响因素



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(6): 687 ̄692(2014)
收稿日期: 2014 ̄03 ̄11ꎻ 修回日期: 2014 ̄08 ̄09
基金项目: 现代农业产业技术体系建设专项资金资助项目(CARS ̄10 ̄P12)
通讯作者: 胡同乐ꎬ教授ꎬ主要从事植物病害流行学研究ꎻ E ̄mail: tonglemail@126.com
第一作者: 周岱超ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为植物病害流行及综合防治ꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2014.06.016
生长季马铃薯植株冠层空气中 Alternaria solani
分生孢子飞散动态及其影响因素
周岱超ꎬ 赵振杰ꎬ 胡同乐∗ꎬ 朱杰华ꎬ 曹克强
(河北农业大学植物保护学院ꎬ 保定 071000)
摘要:对生长季马铃薯冠层空气中 Aternaria solani (Ell. & G. Martin ) 分生孢子的数量和马铃薯早疫病发生程度进行了系
统调查ꎬ并对空气中分生孢子数量与早疫病发生程度之间的相关性以及影响空气中分生孢子数量的因素进行了分析ꎮ 结
果表明:在马铃薯出苗至收获(6~8月份)期间ꎬ当病情指数低于 4时两者之间呈显著线性相关关系ꎬ随着病情指数的增高
二者的线性相关性降低ꎮ 天气条件对空气中 A. solani 分生孢子数量的影响明显ꎬ通常降雨 2 d后空气中孢子的数量会有一
个高峰ꎬ日平均气温(地上 2 m)低于 18℃的条件下ꎬ空气中孢子数量会显著减少ꎮ 一天中 6 ∶ 00 am至 16 ∶ 00 pm空气中
A. solani分生孢子数量较多ꎬ17 ∶ 00 pm至次日 5 ∶ 00 am孢子数量较少ꎬ分别占全天总量的 60.95%和 39.05%ꎬ各小时孢子
飞散量占全天比例与空气相对湿度呈显著负相关ꎬ而与空气温度呈显著正相关ꎮ
关键词:马铃薯早疫病ꎻ Aternaria solaniꎻ 孢子飞散动态
The dynamics of airborne conidia of Alternaria solani in potato canopy and its
influence factor during growing season   ZHOU Dai ̄chaoꎬ ZHAO Zhen ̄jieꎬ HU Tong ̄leꎬ
ZHU Jie ̄huaꎬ CAO Ke ̄qiang  (College of Plant Protectionꎬ Agricultural University of Hebeiꎬ Baoding 071000ꎬ China)
Abstract: The quantity of airborne conidia of Alternaria solani (Ell. & G. Martin) in potato canopyꎬ the
severity of potato early blight and the correlation between them as well as the influence factor were investigated
and analyzed systematically during the growing season. The results showed that from potato emergence to harvest
(June ̄August)ꎬ the quantity of airborne conidia of A. solani in the canopy had significant linear correlation with
the disease progress of potato early blight when the disease index below 4ꎬ and the correlation declines as the
disease index increasing. The weather conditions had significant effect on the quantity of airborne conidia of A.
solani in potato canopy. Generallyꎬ a peak of airborne conidia of A. solani could appear in 2 days after rain. The
airborne conidia were remarkably reduced when the daily average temperature (2 m above ground) was below
18℃. The quantity of airborne conidia of A. solani in the canopy was also different at the different time in a dayꎬ
there were more conidia in the air from 6 ∶ 00 am to 16 ∶ 00 pmꎬ and fewer during 17 ∶ 00 pm to 5 ∶ 00 am the
following dayꎬ which count 60. 95% and 39. 05% of the total conidia were trapped during the whole dayꎬ
respectively. The proportion of conidia of A. solani dispersed in to the air at each hour in a day had a significant
negative correlation with relative air humidity and positive correlation with air temperature.
Key words: potato early blightꎻ Aternaria solaniꎻ dynamics of airborne conidia
中图分类号: S435.32          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2014)06 ̄0687 ̄06
    马铃薯早疫病是马铃薯主要叶部病害之一ꎬ造 成马铃薯叶片早期衰老死亡ꎬ我国马铃薯产区每年
 
植物病理学报 44卷
都有不同程度的发生ꎬ经济损失严重[1]ꎮ 马铃薯
早疫病是由茄链格孢 Aternaria solani ( Ell. & G.
Martin)病菌侵染引起[2]ꎬ其分生孢子萌发适温为
26℃ ~28℃ꎬ当叶片表面有结露或水滴ꎬ温度适宜ꎬ
分生孢子经 35 ~ 45 min 即萌发ꎬ从叶面气孔或穿
透表皮侵入ꎬ潜育期 2~3 dꎮ Fitt等[3]发现 A. sola ̄
ni是典型的在干湿交替环境下易于产孢的真菌ꎻ
Pscheidt等[4]室内研究证明其在马铃薯植株上产
孢的温度范围在 5℃ ~ 30℃ 之间ꎬ最适温度是
20℃ꎬ紫外光照射是产孢的必须条件ꎮ 作为初侵染
再侵染传播体和接种体的分生孢子在马铃薯早疫
病的流行过程中非常重要ꎬ然而ꎬ田间条件下马铃
薯冠层空气中 A. solani 分生孢子的飞散动态及其
影响因素ꎬ以及空气中分生孢子数量与病情之间的
定量关系还未见报道ꎮ 本研究在系统调查生长季
马铃薯冠层空气中A. solani分生孢子的数量与马铃
薯早疫病发生程度的基础上ꎬ对空气中分生孢子数
量与早疫病发生程度之间的相关性以及影响空气中
分生孢子数量的因素进行分析ꎬ旨在明确生长季马
铃薯冠层空气中 A. solani分生孢子的飞散动态及其
影响因素ꎬ以及空气中分生孢子数量与病情之间的
相关关系ꎬ为进一步深入研究该病害的流行及预测
奠定基础ꎮ
1  材料与方法
1.1  供试作物
    马铃薯品种选用费乌瑞它ꎮ
1.2  试验地点
    试验设在河北省承德市围场县腰站乡永合栈
村ꎬ该地每年都有早疫病发生ꎮ 试验地划分小区面
积为 4 m × 7 mꎬ共种植 4 个小区作为重复ꎮ 供试
的马铃薯品种采用切块播种ꎬ垄距 60 cmꎬ株距 30
cmꎬ小区边缘设置 2行作为保护行ꎬ种植方式完全
按照当地的耕作习惯进行ꎬ试验全程仅用银法利
(687.5 g / L氟菌􀅰霜霉威ꎬ悬浮剂ꎬ拜耳作物科学
公司)防治晚疫病ꎬ而不使用任何对早疫病有影响
的化学药剂ꎮ
1.3  孢子捕捉方法
    2012年 6月 18 日至 8 月 31 日(刈秧)期间ꎬ
将本实验室自行研制的便携式孢子捕捉器(专利
号:ZL 200820105992. 4) (图 1)置试验田中心位
置ꎬ该孢子捕捉器采用 1 cm 宽的透明胶带作捕捉
载体ꎬ以微型风扇抽气所形成的负压为动力ꎬ使外
部空气以很强的气流从进气孔进入并冲击胶带ꎬ从
而使空气中的孢子粘着在胶带表面ꎬ此胶带被固定
在一个周记钟上ꎬ每小时转过的胶带长度为2 mmꎮ
将胶带取回室内后ꎬ以乳酚油作浮载剂将其粘于载
玻片上ꎬ即可放到×10 倍光学显微镜下计数孢子ꎬ
应用此孢子捕捉器可获得每小时的孢子捕捉数量ꎮ
1.4  病害调查方法
    采用五点取样法ꎬ每小区选取固定的 10 株马
铃薯进行早疫病调查ꎬ从 2012年 6月 28 日田间发
现首例马铃薯早疫病病斑至 8 月 31 日(刈秧)每
7 d调查一次ꎬ按照病斑面积占叶片面积的百分比
估算发病严重度ꎬ分别记录每株马铃薯上、中、下 3
个叶位叶片的平均发病严重度ꎬ并以此计算每个小
区的病情指数ꎮ
Fig. 1  Spores trapper and its field application
A: Spores trapperꎻ B: Field application of the spores trapper.
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  6期 周岱超ꎬ等:生长季马铃薯植株冠层空气中 Alternaria solani分生孢子飞散动态及其影响因素
1.5  气象数据的获得
    试验地设置自动小气候观测站ꎬ记录逐小时的
空气温度、空气相对湿度、降雨量、风速和总辐射等
气象数据ꎮ
1.6  数据处理分析软件
    数据分析采用 DPS 数据处理系统(Data Pro ̄
cessing SystemꎬDPS v7.05ꎬ杭州睿丰信息技术有限
公司)ꎮ
2  结果与分析
2.1  生长季马铃薯冠层空气中 A. solani 分生孢
子数量与马铃薯早疫病严重度之间的关系
    马铃薯冠层孢子捕捉和田间病情调查的结果
表明ꎬ马铃薯植株冠层空气中 A. solani 分生孢子
的数量由低到高ꎬ与病害严重度的发展趋势基本一
致(图 2)ꎮ 病情指数和日平均孢子捕捉量(病情调
查日期的前后共 7 d 日孢子捕捉量的平均值) (孢
子 / mm2)之间的相关性分析(表 1)显示:在病情指
数低于3.95时ꎬ两者之间呈极显著线性关系(P<
0.01)ꎻ当病情指数高于 3.95 之后ꎬ两者之间依然
呈正相关ꎬ但线性相关性显著降低(P>0.05)ꎮ
2.2  生长季马铃薯冠层空气中 A. solani 分生孢
子飞散高峰及其影响因素
    将整个生长季中典型的孢子高峰日期(高峰
日孢子捕捉量高于其前后临近日孢子捕捉量至少
20%)及其成因进行分析(表 2)ꎬ可以看出生长季
马铃薯冠层空气中 A. solani 分生孢子高峰的出现
主要受降雨的影响ꎬ其次是阵风和农事操作ꎬ通常
降雨后 2 d内出现孢子飞散高峰ꎮ
Fig. 2  The dynamic curve of the disease index of potato early blight on favorite and daily
trapped spores of Alternaria solani in the potato canopy during growing season 2012
Table 1  Correlation between disease index of potato early blight and daily
trapped spores of Alternaria solani in potato canopy during growing season 2012
Period Disease index Dependent equation r value Degree of freedom(df1ꎬdf2) P
6 / 25-7 / 12 ≤0.23 y= 3.348 8x-0.322 5 0.996 8 1ꎬ1 0.051
6 / 25-7 / 19 ≤0.36 y= 1.937 8x-0.116 9 0.930 0 1ꎬ2 0.070
6 / 25-7 / 26 ≤0.53 y= 2.128 8x-0.151 3 0.978 3∗∗ 1ꎬ3 0.004
6 / 25-8 / 2 ≤2.50 y= 0.923 8x+0.165 8 0.973 1∗∗ 1ꎬ4 0.001
6 / 25-8 / 9 ≤3.24 y= 0.655 5x+0.265 7 0.924 1∗∗ 1ꎬ5 0.003
6 / 25-8 / 16 ≤3.95 y= 0.480 7x+0.357 9 0.858 5∗∗ 1ꎬ6 0.006
6 / 25-8 / 23 ≤7.91 y= 0.133 2x+0.721 6 0.421 9 1ꎬ7 0.259
6 / 25-8 / 30 ≤10.72 y= 0.128 8x+0.727 7 0.5549 1ꎬ8 0.096
y=disease index of potato early blightꎻ x=average daily trapped spores of A. solani within seven days (spores / mm2) .
“∗∗”: Indicate 0.01 significant level.
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植物病理学报 44卷
2.3  生长季马铃薯冠层空气中 A. solani 分生孢
子飞散高峰与温度的关系
    8月 20日至 8月 24日空气温度急剧下降(由
霜冻造成)ꎬ最低温度仅有 3℃ꎬ日平均气温(地面
2 m)均低于 18℃ꎬ并且空气温度低于 13℃的时间
超过 9 hꎬ此期间田间孢子数量明显减少(表 3)ꎻ比
较而言ꎬ8月 16 日至 19 日和 8 月 25 日至 26 日孢
子数量明显较多ꎬ这两段时间的日平均气温都高于
18℃ꎬ低于 13℃的时间⩽6 h(表 3)ꎮ 表明当日平
均温度低于 18℃时ꎬ且伴有持续低温(低于 13℃的
时间⩾9 h)ꎬ田间 A. solani孢子数量会显著减少ꎮ
2.4  生长季马铃薯冠层空气中 A. solani 分生孢
子飞散量与一天中不同时刻的关系
    整个生长季马铃薯冠层中 A. solani 分生孢子
逐小时捕捉量所占全天比例的平均值和全生长季
每日逐小时平均温度和平均相对湿度对比(图 3)
可以看出ꎬ不同时刻孢子的飞散量与空气相对湿度
的变化趋势呈反对称关系ꎬ而与空气温度的变化趋
势大致相同ꎮ 一天中孢子飞散的高峰时间段集中
在 6 ∶ 00 am~16 ∶ 00 pmꎬ占全天飞散量的60.95%ꎮ
通过数据相关性分析得出ꎬ整个生长季各个小时的
孢子飞散量占全天的比例与空气相对湿度呈显著负
Table 2  The peaks of trapped air ̄borne conidia of Alternaria solani in potato
canopy and their causal agents in growing season 2012
Date of peaks of air ̄borne conidia trapped of A. solani The cause agent of the peak
7 / 5 Wind blowing
7 / 11-7 / 12 The rain of 7 / 10
7 / 21 Wind blowing
8 / 1 The rain of 7 / 29
8 / 4 The rain of 8 / 2
8 / 25 Temperature recovery
8 / 30 Farming operation ( foliage cutting)
 
Table 3  The influence of temperature on daily trapped spores
of Alternaria solani in potato canopy in growing season 2012
Date
Mean temperature
/ ℃
Maximum
temperature / ℃
Minimum
temperature / ℃
Daily spore
number / mm2
Hours below
13℃ / h
8 / 16 19.3 27 11 1.70 4
8 / 17 20.4 24 16 1.87 0
8 / 18 20.9 24 16 2.05 0
8 / 19 18.7 28 10 2.15 6
8 / 20 17.3 25 11 0.40 9
8 / 21 14.2 23 6 0.35 11
8 / 22 13.3 24 3 0.25 13
8 / 23 16.0 27 6 0.20 10
8 / 24 17.8 28 10 0.30 10
8 / 25 18.2 28 12 3.00 6
8 / 26 18.7 26 10 1.35 0
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  6期 周岱超ꎬ等:生长季马铃薯植株冠层空气中 Alternaria solani分生孢子飞散动态及其影响因素
 
Fig. 3  The relationship between the average proportions of spores trapped and
relative humidity and temperature in every hour of a day in growing season 2012
相关( r = - 0.941 2)ꎬ而与空气温度呈显著正相关
( r = 0.945 4)ꎬ由此得到各时间点 A. solani 分生孢
子飞散量占全天的比例 y(%)与相对湿度 x(%)
的相关方程为: y = 110. 32 - 5. 82xꎬ相关系数
r = -0.941 2ꎬdf = 1ꎬ 22ꎬF = 170. 56ꎬ达到极显著水
平(P < 0. 01)ꎻ与空气温度 x (℃)相关方程为
y=1.68x+14.49ꎬ该方程的相关系数 r = 0. 945 4ꎬ
df = 1ꎬ 22ꎬF=195.47ꎬ达到极显著水平(P <0.01)ꎮ
3  讨 论
    A. solani与链格孢属中其他种的病菌不同ꎬ其
产孢条件不是持续的潮湿环境ꎬ而是干湿交替出现
的环境[5]ꎬ干湿交替条件下的产孢量是持续潮湿
条件下的 7倍[6]ꎬ这一点在本研究过程中也得到了
证明ꎮ 通常在降雨之后的 2 d 内ꎬ马铃薯冠层空气
中即出现一个 A. solani 分生孢子飞散高峰ꎮ Zhu
等[7]研究发现 A. solani室内产孢时ꎬ18℃ ~20℃孢
子形成量最多ꎬ培养温度在 8℃以下与 25℃以上分
生孢子的形成量显著减少ꎮ 本研究发现ꎬ田间条件
下日平均气温低于 18℃并且当天低于 13℃的时间
超过 9 hꎬ则马铃薯冠层空气中 A. solani 分生孢子
飞散量急剧降低ꎬ这很可能是由于温度较低导致马
铃薯叶片上的早疫病病斑产孢量显著减少所致ꎮ
本研究结果表明ꎬ一天中不同时段马铃薯冠层空气
中 A. solani 分生孢子的数量不同ꎬ各时间点所占
全天孢子数量的比例与空气温度呈正相关ꎬ与空气
相对湿度呈负相关ꎬ这一点与 Hu 等[8]研究苹果园
冠层空气中斑点落叶病病菌(A. mali)分生孢子的
飞散动态结果一致ꎮ
    马铃薯早疫病这种多循环病害季节流行过程
的指数增长期(病情指数 0 ̄5)为防治的关键期ꎬ而
田间调查病情通常用目测估计法ꎬ调查工作量大且
不同调查者所得数据不一ꎮ 本研究结果表明ꎬ生长
季马铃薯冠层空气中 A. solani 分生孢子数量与马
铃薯叶部早疫病病情之间存在正相关ꎬ并且在病害
发生初期(病情指数低于 3)二者呈显著线性正相
关ꎬ运用空气中孢子捕捉方法来反映田间病害发生
程度ꎬ指导病害防控ꎬ会大大减轻病害调查的工作
量和工作强度ꎮ 本研究只涉及一个马铃薯品种ꎬ不
同品种发病程度与空气中孢子数量的定量关系还
需要通过田间试验来获得ꎮ 目前关于 A. solani 分
生孢子大量侵染马铃薯叶片的关键性天气条件还
未见报道ꎬ明确关键性天气条件ꎬ揭示孢子飞散和
大量侵染的关系ꎬ可为马铃薯早疫病的监测、预测
和防控奠定基础ꎬ这也是有待展开的研究工作ꎮ
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责任编辑:于金枝
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