山西省中南部小麥上孢囊線蟲的發(fā)生、分布及種群特征

李曉琳 席天元 張耀芳 李磊 劉坤 鄭經(jīng)武

摘要

本研究于2011-2017年對山西省主要市（縣）小麥上孢囊線蟲的發(fā)生與分布進(jìn)行了較系統(tǒng)的調(diào)查研究，從運(yùn)城、晉城、臨汾、長治、晉中、太原等市小麥產(chǎn)區(qū)百余個鄉(xiāng)鎮(zhèn)采集和分離小麥根及根圍土壤樣品1 131份，其中336份檢出有孢囊線蟲，檢出率為29.7%； 運(yùn)城市和臨汾市小麥根及根圍土壤樣品孢囊檢出率高，分別達(dá)到42.3%和32.5%，晉中市、長治市、太原市以及晉城市等地區(qū)也發(fā)現(xiàn)有不同程度的分布。因地區(qū)、栽培制度和土壤質(zhì)地等的不同，土壤中線蟲的群體密度也存在較大的差異，白雌蟲密度最高的群體分布在運(yùn)城市的一些地區(qū)（每100 mL土壤中白雌蟲數(shù)平均達(dá)到101個）。通過形態(tài)學(xué)鑒定明確山西省小麥上孢囊線蟲群體種類較為單一，均為禾谷孢囊線蟲Heterodera avenae，未發(fā)現(xiàn)我國小麥上另一重要的孢囊線蟲種類——菲利普孢囊線蟲H.filipjevi。小麥孢囊線蟲在山西不同地區(qū)的發(fā)生和分布情況為山西省針對性地開展小麥上孢囊線蟲的綜合治理提供了有價值的信息。

關(guān)鍵詞

小麥； 孢囊線蟲； 分布； 陰門錐； 鑒定

中圖分類號：

S 435.121

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017305

Occurrence， distribution and species characteristics of cyst nematode on

wheat in central and South region of Shanxi， China

LI Xiaolin1， XI Tianyuan2， ZHANG Yaofang3， LI lei1， LIU Kun1， ZHENG Jingwu1

（1. Institute of Biotechnology， College of Agriculture and Biotechnology， Zhejiang University，

Hangzhou 310058， China； 2. Cotton Research Institute， Shanxi Academy of Agricultural Sciences，

Yuncheng 044000， China； 3. Jincheng Plant Protection Station， Shanxi 048000， China）

Abstract

During 2011 to 2017， occurrence and distribution of cyst nematodes on wheat were surveyed in Shanxi， China. 1 131 soil and root samples were collected in 6 major wheat production areas， including Yuncheng， Jincheng， Linfen， Changzhi， Jinzhong， and Taiyuan. 336 samples were detected with cyst nematodes， with the total incidence of 29.7%. The highest incidence occurred in Yuncheng and Linfen， with the rate of 42.3% and 32.5%， respectively. The cyst nematodes infection and distribution were also detected in Jinzhong， Changzhi， Taiyuan and Jincheng. The highest average density of white females was in Yuncheng， which reached 101 white females per 100 mL soil. All the cyst nematodes populations detected in wheat fields of Shanxi were identified as Heterodera avenae （CCN） based on morphological identification， while no H.filipjevi population was detected. The results provide the data on incidence and distribution of CCN in different localities of Shanxi Province， which would be useful for proper integrated management of CCN in the province.

Key words

wheat； cyst nematode； distribution； vulva cone； identification

小麥孢囊線蟲病是小麥生產(chǎn)上一種重要的土傳病害，其病原主要是禾谷孢囊線蟲Heterodera avenae （CCN），該線蟲是溫帶禾谷類作物上最重要的植物病原之一[1]。禾谷孢囊線蟲除危害小麥外，還危害大麥、燕麥、莜麥、黑麥等禾谷類作物[2]。其在歐洲、亞洲、北美洲、南美洲、非洲和大洋洲40多個國家和地區(qū)都有不同程度的危害，尤其以歐洲、美洲和大洋洲發(fā)生為重[3]。湖北省是我國最早記錄發(fā)現(xiàn)該線蟲分布及危害的地區(qū)[4]，隨后安徽、河南、陜西、內(nèi)蒙古、新疆、西藏、甘肅、江蘇、寧夏、河北、天津、山西、北京、湖南、山東、青海等省市相繼發(fā)現(xiàn)該線蟲的分布。禾谷孢囊線蟲可使一些小麥產(chǎn)區(qū)減產(chǎn)20%～40%，重者達(dá)70%以上[515]。另外，彭德良等在河南采集的土樣中發(fā)現(xiàn)菲利普孢囊線Heterodera filipjevi，這是我國首次發(fā)現(xiàn)菲利普孢囊線蟲危害小麥[16]，隨后在其他地區(qū)也發(fā)現(xiàn)菲利普孢囊線蟲的分布[17]。

山西東依太行山，西、南依呂梁山、黃河，北依長城，與河北、河南、陜西、內(nèi)蒙古等省區(qū)接壤，地處華北平原西部，地形多為山地、丘陵，山區(qū)面積約占全省總面積的80%以上，

是中國小麥生產(chǎn)的重要省份之一。年種植小麥面積約70多萬hm2，主要分布在山西的中南部地區(qū)。關(guān)于山西省小麥主產(chǎn)區(qū)小麥上孢囊線蟲的分布及發(fā)生規(guī)律一直缺乏系統(tǒng)的報(bào)道，詳細(xì)地了解山西省小麥上孢囊線蟲的發(fā)生、分布及種群特征等對于有針對性地進(jìn)行防治具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 山西省不同地區(qū)小麥孢囊線蟲發(fā)生情況調(diào)查

1.1.1 土樣的采集

2011-2017年，按照彭德良等的方法[18]，在小麥抽穗揚(yáng)花期對山西省的主要小麥種植區(qū)——運(yùn)城、臨汾、晉城、長治、太原和晉中等市轄屬地區(qū)進(jìn)行小麥孢囊線蟲種群調(diào)查。每個調(diào)查點(diǎn)采集3～5塊小麥田的耕作層（表土下約5～20 cm）土壤，每塊小麥田采用隨機(jī)采樣法和五點(diǎn)取樣法，利用不銹鋼園藝鏟采集小麥全部根及根圍土壤1～1.5 kg，觀察根系上是否有白色雌蟲存在，裝于自封塑料袋混勻，做好標(biāo)記，記錄下采集地點(diǎn)的GPS數(shù)據(jù)、土壤質(zhì)地等信息。

1.1.2 孢囊及白雌蟲的分離

采用改進(jìn)的漂浮分離法收集樣品中的孢囊及白雌蟲[19]。具體方法：將采集回來的樣品充分混勻，用小燒杯取100 mL土樣，在強(qiáng)水流沖洗下經(jīng)24目（孔徑800 μm）和60目（孔徑250 μm）金屬網(wǎng)篩過濾，將下面60目網(wǎng)篩（孔徑250 μm）上的殘留物沖洗到燒杯中，經(jīng)定性濾紙濾干水后，在體視顯微鏡下用挑針將孢囊和白雌蟲挑出，并計(jì)數(shù)。

1.2 山西省不同地區(qū)小麥孢囊線蟲種類鑒定

按劉維志的方法[20] 制作孢囊陰門錐。在體視顯微鏡下，將分離得到的小麥孢囊線蟲孢囊挑至盛有蒸餾水的培養(yǎng)皿中，置于室溫下24 h； 取一潔凈載玻片并在上面滴加一滴純甘油，在體視顯微鏡下，將浸泡過夜的孢囊移至甘油滴中，用解剖刀切下孢囊后部的陰門錐部分； 用毛針仔細(xì)清除陰門錐內(nèi)附著物，將陰門錐移至另一滴甘油中清洗和修正； 將修好的陰門錐依次放置在盛有95%和100%乙醇的載玻片上脫水； 將脫水后的陰門錐移到載有純甘油的載玻片上，使陰門錐頂端向上，然后加蓋蓋玻片，用中性樹膠封固，貼上標(biāo)簽。

2 結(jié)果與分析

2.1 2011-2017年山西省小麥上孢囊線蟲調(diào)查及分布

2011年-2017年期間，對山西省的主要小麥產(chǎn)區(qū)——運(yùn)城、臨汾、晉城、長治、太原和晉中等6市百余個鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行了小麥孢囊線蟲的系統(tǒng)調(diào)查。采集和分離小麥樣品1 131份，有336份檢出孢囊線蟲，占總樣品的29.7%，其中運(yùn)城市和臨汾市的小麥孢囊線蟲檢出率最高，檢出數(shù)分別占該地區(qū)總樣品數(shù)的42.3%和32.5%（表1）。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，山西省小麥孢囊線蟲主要分布在運(yùn)城市的聞喜縣、夏縣、絳縣、新絳縣、稷山縣、垣曲縣、芮城縣、平陸縣、鹽湖區(qū)、永濟(jì)市；臨汾市的侯馬市、洪洞縣、襄汾縣、臨汾市、翼城縣；晉城市的陽城縣；長治市的長治縣、藜城縣及晉中市的太谷縣和太原市等地區(qū)。

2.2 2011-2017年山西省不同地區(qū)小麥上白雌蟲的分布

運(yùn)城、晉城、臨汾、長治、晉中和太原等市發(fā)生小麥孢囊線蟲的地塊，都在田間觀察到當(dāng)年新形成的白色雌蟲（表2）。這6個市共檢出有孢囊樣品336個，其中運(yùn)城市、臨汾市是小麥孢囊線蟲的高發(fā)地帶，但土壤中線蟲的群體密度各不相同。根據(jù)當(dāng)年新形成的白雌蟲數(shù)顯示，運(yùn)城市有24個調(diào)查地塊的群體密度很高，樣品中當(dāng)年新形成的白雌蟲平均數(shù)達(dá)到為94個/100 mL土壤；運(yùn)城市有36個地塊，臨汾市有18個地塊，晉中市有14個地塊白雌蟲的密度超過20個/100 mL土壤。此外，晉城市、長治市、太原市檢出小麥孢囊線蟲白雌蟲的地塊群體密度較低（<20個/100 mL土壤）。顯示小麥孢囊線蟲在山西省主要小麥種植區(qū)分布不均勻，危害程度也存在一定的差異。

因地區(qū)、栽培制度和土壤質(zhì)地等的不同，土壤中線蟲的群體密度也存在較大的差異。不同地區(qū)土壤中新形成的白雌蟲的群體密度差異明顯，最少的臨汾市襄汾縣采集的一個樣品，新形成的白雌蟲的群體密度為3個/100 mL土壤，而最多的運(yùn)城市鹽湖區(qū)古南莊一群體則達(dá)到101個/100 mL土壤；同一地區(qū)，不同縣市甚至不同村落，小麥孢囊線蟲的分布也十分不均，即使地理位置較近，白雌蟲密度也顯示出較大差異，如運(yùn)城市夏縣白雌蟲密度最大的水頭鎮(zhèn)的南喬村與密度最小的儀門村，平均白雌蟲數(shù)目差距達(dá)66個/100 mL土壤。

2.3 山西省小麥上孢囊線蟲的鑒定

經(jīng)形態(tài)學(xué)鑒定，山西省中南部發(fā)生的小麥孢囊線蟲病的病原為禾谷孢囊線蟲Heterodera avenae （CCN）。觀察山西小麥上CCN成熟孢囊陰門錐切片，其整體具有相似性，但不同地區(qū)之間具有一定差異。整體來看，孢囊呈檸檬形且比較豐盈，深褐色，內(nèi)充滿卵。有突出的頸部并且頸較長，陰門錐顯著。陰門膜孔為雙膜孔，并且膜孔接近圓形，十分顯著。無下橋結(jié)構(gòu)，有泡狀突起。從調(diào)查來看，運(yùn)城市采集的孢囊陰門錐泡狀突較多并且明顯，而晉城、臨汾、長治等市采集的孢囊陰門錐具泡狀突，泡狀突相對較?。▓D1）。這說明不同地區(qū)間孢囊線蟲的形態(tài)存在一定的差異，但從整體特點(diǎn)來看，山西省內(nèi)采集到的蟲體孢囊比較符合禾谷孢囊線蟲的特征。

3 討論

我們對山西中南部等地區(qū)小麥根圍分離獲得的孢囊線蟲群體進(jìn)行了形態(tài)學(xué)鑒定，明確山西省目前只有禾谷孢囊線蟲，未發(fā)現(xiàn)菲利普孢囊線蟲，鑒于菲利普孢囊線蟲在與山西毗鄰的河南省有分布，要密切監(jiān)測其傳播和蔓延。

Subbotin基于cox I基因序列等特征差異將來自中國的Heterodera avenae群體描述為一新種—Heterodera sturhani [21]，因其孢囊的主要鑒別特征如陰門錐的特征（如陰門膜孔的類型、泡狀突）等比較穩(wěn)定，我們認(rèn)為其與H.avenae有關(guān)的分子及形態(tài)測量值的差異應(yīng)為H.avenae 種內(nèi)群體的差異。

山西省地處我國華北西部的黃土高原地帶，氣候復(fù)雜，南北跨度較大，80%以上為山地，主要農(nóng)作物為小麥和玉米等，其東西南北分別與河北、陜西、河南、內(nèi)蒙古相鄰。而小麥孢囊線蟲在此四省均有發(fā)生，且河南省發(fā)病程度較重。已證實(shí)農(nóng)事耕作，聯(lián)合收割機(jī)跨地區(qū)作業(yè)加快了小麥孢囊線蟲病害的傳播與流行[2223]。近年小麥孢囊線蟲在山西傳播很可能和上述因素密切相關(guān)。

土壤質(zhì)地、耕作制度和灌溉水平也對小麥孢囊線蟲的發(fā)生影響較大。山西省因土壤質(zhì)地和灌溉水平差異較大，CCN在所調(diào)查地區(qū)的發(fā)病程度也存在一定的差異。本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，CCN發(fā)生和分布較嚴(yán)重的是運(yùn)城市和臨汾市轄屬的地區(qū)，這可能跟運(yùn)城和臨汾系山西省主要小麥種植區(qū)且位于山西南部，土壤質(zhì)地以砂壤土和壤土為主，灌溉條件相對較好有關(guān)； 而晉城市和長治市等地的土壤質(zhì)地為棕壤黏土，灌溉條件相對較差，小麥的種植面積相對較小，CCN的發(fā)生和分布較少。

小麥孢囊線蟲病屬于積年流行病害，其病原物小麥孢囊線蟲一年只發(fā)生一個世代，由于該線蟲對不良環(huán)境條件如干旱和高溫具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，土壤中孢囊量會逐年遞增，危害會逐年加重。調(diào)查發(fā)現(xiàn)小麥孢囊線蟲發(fā)生較為嚴(yán)重的地塊，從外觀上看小麥長勢仍然很好，而且小麥孢囊線蟲危害小麥后表現(xiàn)的癥狀很容易和缺水、缺營養(yǎng)素等生理病害混淆，從而被許多農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和農(nóng)民所忽視，因此要引起有關(guān)農(nóng)業(yè)職能部門的重視和關(guān)注。此外，不同生態(tài)環(huán)境條件下，禾谷孢囊線蟲致病型也存在差異，這也增加了抗病育種工作的難度[2425]。因此，詳細(xì)地了解CNN在山西省內(nèi)的分布規(guī)律，明確不同地區(qū)的致病型等，有助于其防治策略的制定及綜合治理。

4 結(jié)論

本研究在山西省中南部的運(yùn)城、晉城、臨汾、晉中、長治和太原等主要小麥種植區(qū)均發(fā)現(xiàn)有孢囊線蟲的分布，但各地區(qū)小麥田間孢囊密度差別較大，顯示出小麥上孢囊線蟲發(fā)生的不均衡性，其中，以運(yùn)城市和臨汾市等地區(qū)分布較普遍。山西省的孢囊線蟲群體均為禾谷孢囊線蟲Heterodera avenae， 未檢出菲利普孢囊線蟲H.filipjevi。

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（責(zé)任編輯：楊明麗）