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Isolation and Identification of the Pathogen Causing Phytophthora Blight of Pachira macrocarpa

马拉巴栗疫病病原的分离与鉴定



全 文 :园 艺 学 报 2011,38(12):2395–2400 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2011–09–02;修回日期:2011–11–24
基金项目:广东省科技计划项目(2009B020310015,2009B030803055)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:hehong893@163.com)
马拉巴栗疫病病原的分离与鉴定
李 琳,陈鸿宇,柳 凤,何 红*,余 莎
(广东海洋大学农学院,广东湛江 524088)
摘 要:2008—2009 年,从广东省湛江等地采集疑似疫病的马拉巴栗病株,经病原菌分离及柯赫氏
法则验证,证明其病原菌是疫霉菌。通过致病性、寄主范围测定,菌体形态,培养特性及 rDNA-ITS 序列
分析等,将该病原菌初步鉴定为棕榈疫霉(Phytophthora palmivora)。
关键词:马拉巴栗;棕榈疫霉;疫病;分离;鉴定
中图分类号:S 68 文献标识码:A 文章编号:0513-353X(2011)12-2395-06

Isolation and Identification of the Pathogen Causing Phytophthora Blight
of Pachira macrocarpa
LI Lin,CHEN Hong-yu,LIU Feng,HE Hong*,and YU Sha
(College of Agriculture,Guangdong Ocean University,Zhanjiang,Guangdong 524088,China)
Abstract:The diseased plants of Pachira macrocarpa showing symptoms of phytophthora blight
were collected from Zhanjiang,Guangdong Province from 2008 to 2009. This study proved that the
pathogen was a kind of fungus by test of Koch’s postulates. The pathogenic fungus was identified as
Phytophthora palmivora based on pathogenicity and morphology,host range and sequence analysis of
rDNA-ITS.
Key words:Pachira macrocarpa;Phytophthora palmivora;phytophthora blight;isolation;
identification

马拉巴栗(Pachira macrocarpa)俗称发财树、美国花生、中美木棉,原产热带美洲,是一种室
内绿化观赏树木。近年来随着需求量增加,马拉巴栗在中国广东、海南、广西等地的种植面积不断
扩大,病害发生也越来越严重。
马拉巴栗的病害有茎部腐烂病(章桂明和麦瑞生,1992;冯家望 等,1997;李一农和陈雪娇,
1997;习平根 等,2000;尚巧霞 等,2004;谭志琼 等,2009)和根褐腐病(Ann et al.,2002)等,
马拉巴栗疫病为各种植区严重发生的病害之一。根据本实验室 2008—2009 年在广东种植区调查发
现,马拉巴栗疫病发病率高达 30% ~ 40%,若遇到台风或暴风雨天气,病害发生更为严重。但有关
马拉巴栗疫病的病原菌目前尚未见报道。
本研究中对马拉巴栗疫病病原菌进行了鉴定,旨在为进一步研究病害的发生规律,防治措施等
提供依据。

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1 材料与方法
1.1 病原菌的分离与培养
2008—2009 年从广东湛江等地马拉巴栗苗圃中采集疑似疫病的病株,立即带回实验室用组织分
离法(方中达,1998)对其病原菌进行分离。分离用培养基为 PDA 培养基(马铃薯 200 g,葡萄糖
20 g,琼脂 20 g,蒸馏水 1 000 mL)和 NA 培养基(蛋白胨 10 g,牛肉浸膏 5 g,氯化钠 5 g,琼脂
20 g,蒸馏水 1 000 mL,pH 7.2 ~ 7.5)。长出的菌落纯化后,保存备用。
1.2 病原菌致病性与寄主范围测定
1.2.1 致病性测定
取健康无病 6 ~ 8 叶期的马拉巴栗苗移植于装有灭菌土的圆盆钵(160 mm × 220 mm)中常规管
理备用。接种测定时用大头针分别刺伤叶片和苗茎基部,用内径为 8 mm 的打孔器提取 PDA 培养基
上的菌丝块,接种于伤口处(方中达,1998),立即用无菌水湿棉球保湿,以接种无菌水为对照,
室温下保湿培育,逐日观察发病情况,待发病后从病部再次分离病原菌。
1.2.2 寄主范围测定
供试植物为狗尾草(Setaria viridis)、巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)、柑橘(Citrus reticulata)、
灰藜(Chenopodium album)、杧果(Mangifera indica)、马蹄莲(Zantedeschia aethiopica)、美丽
针葵(Phoenix roebelenii)、肿柄菊(Tithonia diversifolia)、木瓜(Chaenomeles sinensis)、万年
青(Rohdea japonica)、富贵竹(Dracaena sanderiana)等 11 科 11 种植物。接种方法同上。
1.3 病原菌形态观察
供试菌株在 PDA 平板上 28 ℃下黑暗培养 3 d 后用孔径 5 mm 打孔器在菌落边缘取菌丝块接种
在 PDA 平板中央,每处理 5 次重复,28 ℃恒温培养 5 d,观察菌落形态,在显微镜下观察菌丝特征。
孢子囊的诱导采用平板培养光照法:将在 PDA 平板上生长 5 ~ 7 d 的供试菌株培养物置于日光
灯下连续培养 4 ~ 7 d,显微镜下观测培养基表面产生的孢子囊和厚垣孢子的形态和大小。
以 OMA(燕麦片 30 g,60 ℃水浴 2 h,琼脂 20 g,蒸馏水 1 000 mL)为基础培养基,分别取供
试菌株和南京农业大学王源超教授提供的疫霉菌 A1 和 A2 交配型标准菌株菌丝块(4 mm × 4 mm),
配对培养(两菌丝块距离约 4 cm),28 ℃下培养 10 ~ 15 d。在显微镜下观察菌落交界处是否产生
卵孢子,并观测卵孢子的形态和大小(郑小波,1997)。
1.4 rDNA-ITS 序列分析及系统发育树的构建
将供试菌株接种于 PDB(马铃薯 200 g,葡萄糖 20 g,蒸馏水 1 000 mL)液体培养基中,于 25
℃下培养 2 ~ 3 d 后收集菌丝,采用简化 CTAB 法(白占兵 等,2009)提取菌株的基因组总 DNA。
采用引物 ITS5/ITS4(程颖慧 等,2009)扩增病菌 rDNA 的 ITS 片段,引物序列为:ITS5(5′-GGAA
GTAAAAGTCGTAACAAGG-3′)和 ITS4(5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′)。PCR 反应体系为
25 μL,包括 10 × PCR buffer 2.5 μL,2 mmol · L-1 dNTPs 2 μL,10 pmol · μL-1 的 ITS5 和 ITS4 引物各
1 μL,5 U · μL-1 Taq 酶(含 MgCl2)0.5 μL,模板 DNA 1.5 μL,ddH2O 16.5 μL。
PCR 扩增反应程序为:95 ℃预变性 4 min;94 ℃变性 30 s,50 ℃退火 30 s,72 ℃延伸 1 min,
35 个循环;最后 72 ℃延伸 10 min。PCR 产物经 1%琼脂糖凝胶电泳检测后,送大连宝生物工程有
限公司进行序列测定。
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将供试菌株的 rDNA-ITS 序列在 NCBI 网站上用 BLAST 软件进行同源性比对,下载同源序列,
用 DNAMAN 软件保存所有待分析的序列,用 MEGA 4.0(molecular evolutionary genetics analysis)
软件将病原菌 rDNA-ITS 序列与下载的同源序列进行比对,并用邻接法(neighbor-joining,NJ)
(Tamura et al.,2007)构建系统发育树,自举法(bootstrap)(Singh & Xie,2010)对系统发育树
进行检验,1 000 次重复。
2 结果与分析
2.1 病害症状及病原菌的致病性
马拉巴栗疫病主要危害叶片和茎基部(图 1,A、B),叶片发病时,初期在叶片边缘或中央出
现水渍状暗褐色小点,之后病斑扩展呈灰褐色大病斑,病斑的病健交界不明显,湿度大时病斑可扩
展至全叶,并在病部可见大量的灰白色霉层(病菌菌丝体及孢子囊),致使叶片大量脱落。茎基部
发病时,初期在茎基部出现水渍状暗褐色小点,之后病斑上下扩展至整个茎基部呈灰褐色大病斑,
剖开病茎,其木质部呈黑褐色棉絮状腐烂,导致全株萎蔫死亡。
用常规组织分离法从病部分离纯化病原菌,多次分离结果均只出现菌物菌株,未出现细菌,表
明马拉巴栗疫病的病原可能是菌物。根据菌落形态或色素产生情况等基本特征的判断,获得镰刀菌
(Fusarium sp.)、疫霉菌(Phytophthora sp.)和丝核菌(Rhizoctonia sp.)3 种类型菌物菌株,分别
选取代表菌株,编号为 P1、P2、P3。将分离得到的菌株分别回接到马拉巴栗幼苗上,结果显示,接
种疫霉菌的处理均可引起健康马拉巴栗植株发病,接种后 5 ~ 7 d 出现明显症状,且病斑症状与田间
病斑症状基本相似,并从发病后的植株上再次分离到相同的疫霉菌菌落,而接种其余两种菌落处理
未发病,根据柯赫氏法则,表明引起马拉巴栗疫病的病原菌为疫霉菌。为此本研究中以疫霉菌 P2
菌株为代表,对其种类进行了鉴定。
2.2 寄主范围测定
盆栽接种测定结果(表 1)表明,供试病原菌物可侵染马蹄莲、木瓜、万年青、狗尾草、巴西
橡胶树、柑橘、杧果等植物,并引起灰褐色病斑,病部表面出现霜状霉层、茎溃疡等症状,而不侵
染富贵竹。测定中还发现,病原菌物可侵染肿柄菊、灰藜、美丽针葵,但不表现病害症状。表明该
病原菌可侵染多种植物,其寄主范围较广(表 1)。

表 1 供试菌株的寄主范围测定结果
Table 1 The host range of pathogenic fungi P2
接种植物 Inoculated plant 分类地位 Taxonomic statue 发病情况 Pathogenicity
马蹄莲 Zantedeschia aethiopica 天南星科 Araceae +
肿柄菊 Tithonia diversifolia 菊科 Asteracea –+
木瓜 Chaenomeles sinensis 蔷薇科 Rosaceae +
万年青 Rohdea japonica 假叶树科 Ruscaceae +
富贵竹 Dracaena sanderiana 龙舌兰科 Agavaceae –
狗尾草 Setaria viridis 禾本科 Poaceae +
巴西橡胶树 Hevea brasiliensis 大戟科 Euphorbiaceae +
柑橘 Citrus reticulata 芸香科 Rutaceae +
灰藜 Chenopodium album 藜科 Chenopodiaceae –+
杧果 Mangifera indica 漆树科 Anacardiaceae +
美丽针葵 Phoenix roebelenii 棕榈科 Palmae –+
注:“+”表示发病,“–”表示不发病,“–+”表示侵染但不表现症状。
Note:“+” indicates having pathogenicity;“–”indicates no pathogenicity;“–+”infection but no disease signs.
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图 2 供试菌株 P2 的 rDNA-ITS 区段 PCR 扩增凝胶电泳图
Fig. 2 The electrophoresis of ITS PCR for the strain P2
2.3 病原菌鉴定
2.3.1 病原菌的形态特征
将供试菌株接种在 PDA 培养基平板上,28 ℃培养 5 d 后进行观测。结果表明,分离获得的菌
株在 PDA 平板上菌落呈现白色,气生菌丝中等旺盛;显微镜下观察,菌丝无隔,粗细均匀,宽度
2.0 ~ 5.6 μm,未见菌丝膨大体(图 1,C、D)。
供试菌株孢囊梗简单合轴分枝,孢子囊大多数倒梨形,少数呈椭圆形或卵圆形,乳突明显;孢
子囊大小差异较大,长 29 ~ 58 μm,宽 15 ~ 40 μm,长宽比大于 1.6。厚垣孢子大量,顶生或间生,
球形,淡褐色,直径 25 ~ 40 μm(图 1,E ~ G)。
供试菌株为异宗配合,在 OMA 固体培养基上可产生大量卵孢子,藏卵器球形,直径 24 ~ 30 μm。
卵孢子蜜黄色,球形,近满器,直径 20 ~ 28 μm。雄器球形或椭圆形,围生(图 1,H)。
综上,分离的病原菌株形态特征与郑小波(1997)描述的 Phytophthora palmivora 基本相同,可
初步认为马拉巴栗疫病的病原菌为棕桐疫霉。



图 1 马拉巴栗感染疫病的症状及供试菌株的形态特征
A:根;B:叶;C:菌落形态;D:菌丝;E、F:厚垣孢子;G:孢子囊(乳突和排孢孔);H:卵孢子,藏卵器和雄器。
Fig. 1 The symptom of phytophthora blight from Pachira macrocarpa and the morphological characteristics of the strain
A:Root;B:Leaf;C:The colony morphology;D:Mycelium;
E,F:Chlamydospore;G:Sporangia;H:Oospore.

2.3.2 病原菌 rDNA-ITS序列测定及系统发育树构建
以供试菌株 P2 基因组 DNA 为模板,用引
物 ITS4/ITS5 扩增到约 800 ~ 900 bp 的 DNA 序
列(图 2),经纯化、测序得供试菌株 rDNA-ITS
序列长度为 866 bp(GeneBank 登录号为
GQ924478)。
经 BLAST 分析,供试菌株 P2 的 ITS 序列
与疫霉菌(Phytophthora sp.)序列的同源性较
高。
选取其中相近种的 rDNA-ITS 序列,经
MEGA4.0 进行多序列对比并用 Neighbor-joining
法构造系统发育树(图 3)。结果表明,供试
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菌株 P2 与棕榈疫霉(P. palmivora)(GQ398157、GQ131800、FJ801259)ITS 序列的同源性达 99.87%,
结合供试菌株的形态特征和培养性状,将马拉巴栗疫病的病原菌鉴定为棕榈疫霉(P. palmivora)。


图 3 供试菌株 P2 与来自 GenBank 的 Phytophthora 属不同种的菌株 rDNA-ITS 序列构建的系统发育树
Fig. 3 The phylogenetic tree based on ITS sequences of Phytophthora strains
3 讨论
马拉巴栗茎部腐烂病在我国各种植区均有发生,关于其病原菌,现已报道的有可可毛色二孢菌
(Lasiodiplodia theobromae)(章桂明和麦瑞生,1992;冯家望 等,1997;李一农和陈雪娇,1997;
习平根 等,2000)、潮湿镰孢菌(Fusarium udum)和茄病镰孢菌(F. solani)(尚巧霞 等,2004)、
华丽腐霉菌(Pythium splendens)(谭志琼 等,2009)。本试验中采用常规组织分离法和柯赫氏法
则测定发现,引起马拉巴栗疫病的病原为病原菌物,进一步经形态特征观测及 rDNA-ITS 序列分析,
证明马拉巴栗疫病的病原为棕榈疫霉(Phytophthora palmivora)。由此可见,有多种病原菌可引起
马拉巴栗的茎部腐烂,这可能是在不同环境条件下其病原菌有所不同,对此在病害发病规律及防控
等相关研究中也应引起注意。
据报道,棕榈疫霉可侵染可可树、榴莲、面包树、凤梨、韭、木瓜、番木瓜、甜橙、咖啡、枇
杷、冬青卫矛、无花果、短筒倒挂金钟、橡胶树、杧果、泡桐属植物、柑橘属植物、鳄梨、蝴蝶兰、
胡椒、洋蒲桃、酸枣、芋、丝兰属植物(郑小波,1997;APPS,2008)。但目前国内外尚未见棕榈
疫霉侵染马拉巴栗的报道,有关该病害的发生规律、病害循环及其防控措施等有待进一步研究。

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