河北省小麥冠腐病發(fā)生現(xiàn)狀及病原菌初探

紀(jì)莉景, 栗秋生, 王連生, 孫夢(mèng)偉, 王亞嬌, 孔令曉

(河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所,河北省有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心,農(nóng)業(yè)部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 保定 071000)

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河北省小麥冠腐病發(fā)生現(xiàn)狀及病原菌初探

紀(jì)莉景, 栗秋生, 王連生, 孫夢(mèng)偉, 王亞嬌, 孔令曉*

(河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所,河北省有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心,農(nóng)業(yè)部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 保定 071000)

2013-2015年對(duì)河北省小麥主產(chǎn)區(qū)65縣124點(diǎn)小麥冠腐病的田間癥狀和發(fā)生情況進(jìn)行了調(diào)查。該病主要引起小麥莖基部變褐,灌漿期引起枯白穗,對(duì)產(chǎn)量影響較大。調(diào)查結(jié)果表明,小麥冠腐病發(fā)生主要集中在河北省中南部地區(qū),而且發(fā)生程度呈逐年加重的趨勢(shì)。2013年田間很少見(jiàn)由小麥冠腐病引起的枯白穗,2015年田間普遍發(fā)生枯白穗,嚴(yán)重發(fā)生地塊局部枯白穗率達(dá)到20%～50%。病原菌分離結(jié)果顯示,河北省中南部地區(qū)小麥冠腐病菌的分離頻率較高,東北部麥區(qū)分離頻率較低;經(jīng)形態(tài)及分子生物學(xué)鑒定,河北省小麥冠腐病的病原菌主要為假禾谷鐮刀菌和禾谷鐮刀菌。

小麥冠腐病; 發(fā)生分布; 病原鑒定; 假禾谷鐮刀菌; 禾谷鐮刀菌

小麥冠腐病(wheat crown rot,WCR)是小麥莖基腐病的一種,主要指由假禾谷鐮刀菌(Fusariumpseudograminearum)、禾谷鐮刀菌(F.graminearum)和黃色鐮刀菌(F.culmorum)引起的小麥根莖基部變褐腐爛。該病害由McKnight和Hart于1966年在澳大利亞昆士蘭州首次正式報(bào)道[1],20世紀(jì)90年代和本世紀(jì)初在澳大利亞、南非、美國(guó)、加拿大等谷類(lèi)作物生產(chǎn)國(guó)家廣泛分布且危害嚴(yán)重[2-3]。在美國(guó)因小麥冠腐病造成小麥平均產(chǎn)量損失9.5%,最高可以達(dá)到35%[4]。隨著全球氣候變暖、農(nóng)田干旱頻率的增加以及降雨特點(diǎn)的改變,小麥冠腐病的發(fā)生范圍及頻率不斷擴(kuò)大。由假禾谷鐮刀菌引起的冠腐病是我國(guó)小麥的新發(fā)病害,首先由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)李洪連等于2011年5月在河南省小麥‘矮抗58’品種上發(fā)現(xiàn)[5],本課題組于2012年在河北省吳橋縣小麥田土樣中檢測(cè)到假禾谷鐮刀菌,2013年在河北省小麥病害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了疑似小麥冠腐病病株,經(jīng)病原菌鑒定,確定為由假禾谷鐮刀菌引起的小麥冠腐病。為了明確小麥冠腐病在河北省的發(fā)生現(xiàn)狀,課題組在2013-2015年對(duì)小麥冠腐病在河北省的發(fā)生分布、危害程度進(jìn)行了調(diào)查,并對(duì)其病原種類(lèi)進(jìn)行了分離鑒定,以期為河北省小麥冠腐病的應(yīng)急防控和發(fā)生規(guī)律研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 河北省小麥冠腐病發(fā)生分布及危害程度調(diào)查

2013-2015年于小麥灌漿期在河北省冬小麥主產(chǎn)區(qū)邯鄲、邢臺(tái)、衡水、滄州、石家莊、保定、廊坊、唐山、秦皇島等地區(qū)65個(gè)縣,進(jìn)行小麥冠腐病發(fā)生情況調(diào)查,將田間小麥根冠、莖基部變褐癥狀引起的枯白穗初步確定為小麥冠腐病疑似病株,記錄各調(diào)查點(diǎn)枯白穗發(fā)生率,采集冠腐病疑似病樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行病原菌分離鑒定。

1.2 河北省小麥冠腐病病原菌分離

將小麥冠腐病疑似病莖用流水沖洗干凈,在根冠或第一莖節(jié)處剪取長(zhǎng)3 mm的病組織,用75%的乙醇浸泡2 min,在滅菌濾紙上晾干,置于改良PDA培養(yǎng)基平板上[6],25℃黑暗培養(yǎng),得到病原菌的分離物經(jīng)單孢分離、純化,保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 河北省小麥冠腐病的病原菌種類(lèi)鑒定

形態(tài)鑒定:根據(jù)病原菌分離物在培養(yǎng)基平板上的菌落形態(tài)、色素顏色以及是否產(chǎn)孢確定采集的疑似病株是否為鐮刀菌引起的小麥冠腐病株,鐮刀菌的種類(lèi)鑒定參考Nelson等的鐮刀菌種鑒定手冊(cè)[7]。

分子鑒定:對(duì)2013-2014年分離到的456株小麥冠腐病菌菌株,參照Fast DNA Spin試劑盒程序,利用FastPrep?快速核酸提取儀進(jìn)行菌株單孢培養(yǎng)物基因組DNA的提取,分別采用假禾谷鐮刀菌特異性引物Fp1-1/Fp1-2和禾谷鐮刀菌特異性引物Fg16F/Fg16R進(jìn)行PCR擴(kuò)增,PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系和擴(kuò)增程序參照文獻(xiàn)[8-9]進(jìn)行,PCR產(chǎn)物經(jīng)過(guò)1.5%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),通過(guò)條帶的有無(wú)鑒定病原菌的種類(lèi)。

根據(jù)小麥冠腐病疑似病株病原菌分離鑒定結(jié)果,統(tǒng)計(jì)河北省各地區(qū)調(diào)查點(diǎn)中小麥冠腐病的發(fā)生頻率和小麥冠腐病菌的分離頻率。

2 結(jié)果與分析

2.1 河北省小麥冠腐病的田間癥狀

小麥冠腐病病菌在整個(gè)生長(zhǎng)季均可侵染小麥植株。最初小麥與田間受侵染的小麥殘茬秸稈或雜草接觸,引起根莖基部變褐腐爛。只要土壤濕度適宜,生長(zhǎng)季中病原菌可以沿植株向上擴(kuò)展,在小麥抽穗-灌漿期受侵染植株遇到干旱脅迫時(shí)形成枯白穗,病穗通常不結(jié)實(shí),后期莖稈基部呈暗褐色,葉鞘表面伴有紫紅色菌絲層,嚴(yán)重者,癥狀表現(xiàn)可達(dá)穗下莖節(jié);在小麥苗期發(fā)病嚴(yán)重的植株,可引起苗枯。

2.2 2013-2015年河北省各地小麥冠腐病的發(fā)生情況

2013年5月在石家莊藁城、趙縣,衡水武邑、棗強(qiáng)、武強(qiáng)、冀州,保定定興3市7縣11個(gè)調(diào)查點(diǎn)進(jìn)行小麥冠腐病發(fā)生調(diào)查。病害在衡水、石家莊的小麥田塊零星發(fā)生,多在地頭、地邊因干旱長(zhǎng)勢(shì)低矮的植株中采集到小麥冠腐病疑似病株,田間很少見(jiàn)由小麥冠腐病引起的枯白穗。對(duì)采集的疑似病株進(jìn)行病原菌分離鑒定,得到48株分離物,其中鐮刀菌35株,分離頻率為72.9%,其余分離物為離蠕孢菌。

2014年對(duì)河北省7市30縣54點(diǎn)小麥冠腐病發(fā)生情況進(jìn)行調(diào)查,所有調(diào)查田塊中均發(fā)現(xiàn)了由疑似小麥冠腐病引起的枯白穗,整體平均枯白穗率在2%以下。其中,零星發(fā)病的田塊占69.8%,白穗率為1%～2%的田塊占30.2%;但在衡水深州、安平,石家莊欒城個(gè)別地塊的地邊弱小植株上成簇發(fā)生,枯白穗率為10%～20%,形成局部成片枯白穗。

2015年對(duì)9市48縣59點(diǎn)的隨機(jī)調(diào)查中均發(fā)現(xiàn)有冠腐病的發(fā)生,其中零星發(fā)病的田塊占52.5%,白穗率為1%～2%、3%～4%和5%～10%的田塊分別占調(diào)查田塊的24.6%、8.2%和14.8%。但是,在衡水景縣,滄州運(yùn)河區(qū)、吳橋,邯鄲魏縣、廣平、曲周、雞澤的個(gè)別地塊小麥冠腐病嚴(yán)重發(fā)生,局部枯白穗率達(dá)到20%～50%,產(chǎn)量損失嚴(yán)重(表1)。

由2013-2015年調(diào)查結(jié)果可見(jiàn),河北省小麥冠腐病發(fā)生程度逐年加重,發(fā)生范圍主要集中在中南部地區(qū),尤其以石家莊、衡水、滄州、邢臺(tái)、邯鄲地區(qū)發(fā)生程度比較嚴(yán)重,小麥灌漿期由冠腐病引起的枯白穗在麥田中常見(jiàn),而在唐山、廊坊、秦皇島等冀東北地區(qū)小麥冠腐病少見(jiàn)或零星發(fā)生。

表1 2014-2015年河北省不同枯白穗發(fā)生頻率田塊所占百分比Table 1 Proportion of field with different frequency of white heads in Hebei Province during 2014-2015

2.3 2014-2015年河北省不同地區(qū)小麥冠腐病發(fā)生及病原菌分離情況

河北省不同地區(qū)小麥冠腐病的發(fā)生和病原菌的分離頻率存在差別(表2)。中南部的邯鄲、滄州、石家莊、衡水、邢臺(tái)小麥冠腐病的發(fā)生頻率和病原菌的分離頻率均較高,分別為80.0%～100.0%和76.4%～89.0%,其次為保定,病害發(fā)生頻率和病原菌分離頻率分別為76.7%和47.7%,而廊坊、秦皇島、唐山的小麥冠腐病發(fā)生頻率和病原菌分離頻率均較低,分別為0～53.3%和0～17.3%。

表2 2014-2015年河北省不同地區(qū)小麥冠腐病發(fā)生及病原菌分離頻率Table 2 Wheat crown rot (WCR) occurrence and pathogen isolation frequency in regions of Hebei during 2014-2015

2.4 河北省小麥冠腐病的病原菌種類(lèi)

對(duì)2013-2014年的456株小麥冠腐病菌菌株通過(guò)特異性引物擴(kuò)增進(jìn)行種類(lèi)鑒定,結(jié)果(表3)表明,河北省小麥冠腐病的病原菌主要為假禾谷鐮刀菌(Fusariumpseudograminearum)和禾谷鐮刀菌(F.graminearum),兩者所占的比率分別為65.8%和27.4%,但不同地區(qū)兩種病原菌所占的比例存在差別,邯鄲、滄州、衡水、石家莊假禾谷鐮刀菌的分離比例較高,為73.6%～91.4%,而保定和唐山地區(qū)禾谷鐮刀菌的分離比例較高,為60.0%～85.2%。

3 結(jié)論與討論

由假禾谷鐮刀菌引起的冠腐病是我國(guó)小麥的新發(fā)病害,作者在2013-2015年對(duì)河北省各地區(qū)小麥冠腐病的發(fā)生危害情況進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)河北省小麥冠腐病發(fā)生有逐年加重的趨勢(shì),由2013年調(diào)查時(shí)的田間很少見(jiàn)由小麥冠腐病引起的枯白穗到2015年的大面積普遍發(fā)生,有些地塊已經(jīng)出現(xiàn)局部成片枯白穗,對(duì)產(chǎn)量造成較大影響。小麥冠腐病在田間的迅速發(fā)展可能主要與小麥留茬收割和秸稈還田導(dǎo)致病原菌在田間積累有關(guān),Burgess等調(diào)查澳大利亞小麥秸稈還田試驗(yàn)地中,1990-1993年小麥冠腐病的發(fā)生率由10%上升到36%,而連年秸稈焚燒的試驗(yàn)地小麥冠腐病發(fā)生率一直低于10%[10];Paulitz等[11]也曾報(bào)道,小麥冠腐病菌主要以菌絲形式在病殘?bào)w內(nèi)存活。此外,小麥灌漿期遇干旱脅迫也是導(dǎo)致小麥冠腐病株早衰并引起枯白穗的重要條件[12]。

表3 河北省小麥冠腐病的主要病原菌種類(lèi)Table 3 Pathogens of wheat crown rot in Hebei Province

小麥冠腐病在田間常與紋枯病、根腐病、全蝕病等其他土傳病害混合發(fā)生。其中,小麥根腐病引起的莖基部癥狀與冠腐病常?；煜?、不易區(qū)分。因此,本研究田間調(diào)查中很難排除小麥根腐病的干擾。但是,兩病害在河北省主要發(fā)生和分布區(qū)域存在差別,小麥根腐病主要發(fā)生在保定以北,而從田間調(diào)查和小麥冠腐病菌分離結(jié)果來(lái)看,河北省小麥冠腐病發(fā)生區(qū)域主要集中在河北省中南部地區(qū),這與周海峰等調(diào)查小麥莖基腐病在河北省的發(fā)生范圍一致[13],說(shuō)明近年來(lái)河北省中南部地區(qū)的小麥莖基腐病主要為鐮刀菌引起的小麥冠腐病,且該病害發(fā)生擴(kuò)展速度快，對(duì)作物的影響更加嚴(yán)重。另外,張向向等[14]報(bào)道2009-2012年河北省冬小麥莖基腐鐮孢菌的組成主要為Fusariumasiaticum和F.graminearum,而本研究中引起河北省小麥冠腐病的主要病原菌為F.pseudograminearum和F.graminearum,這可能主要是由于樣本數(shù)量和不同地域間的差異所致,另一方面也說(shuō)明小麥冠腐病擴(kuò)展迅速,應(yīng)當(dāng)引起各級(jí)植保部門(mén)的重視,加強(qiáng)對(duì)該病防控技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用。至于小麥冠腐病不同病原菌種類(lèi)在河北省的分布還有待于更多樣品的進(jìn)一步鑒定。

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(責(zé)任編輯：楊明麗)

Occurrence and pathogen composition of wheat crown rot in Hebei Province

Ji Lijing, Li Qiusheng, Wang Liansheng, Sun Mengwei, Wang Yajiao, Kong Lingxiao

(Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Northern Region of North China,Ministry of Agriculture; Integrated Pest Management Center of Hebei Province, Institute of Plant Protection, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Baoding 071000, China)

Field symptom and occurrence of wheat crown rot were investigated at 124 sites of 65 counties in Hebei Province during 2013-2015. Wheat crown rot caused basal stem browning and scattered whiteheads in the field. Investigation results showed that wheat crown rot mainly occurred in the mid-south of Hebei Province and the disease incidence and severity had been increasing along years. Wheat crown rot occurred sporadically in 2013, but the whiteheads caused by crown rot commonly existed in the field in 2015. The disease even resulted in premature in large area with whitehead rate of 20%-50% in some severe infected fields. Pathogen isolation results showed that isolation frequency ofFusariumspecies was high in the mid-south of Hebei Province, but low in the north-east of Hebei. Morphological and molecular identification showed thatF.pseudograminearumandF.graminearumwere the predominant pathogen causing wheat crown rot in Hebei.

wheat crown rot; occurrence and distribution; pathogen identification;Fusariumpseudograminearum;Fusariumgraminearum

2015-11-03

2015-12-21

河北省農(nóng)林科學(xué)院財(cái)政項(xiàng)目(F15C10005)

S 432.1

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.05.027

* 通信作者 E-mail: konglingxiao@sohu.com