重慶市豌豆枯萎病病原菌的分離與鑒定

張慧 馬連杰 馮牧野

摘要：采用組織分離法，對(duì)重慶市豌豆枯萎病病原菌進(jìn)行分離和純化，結(jié)合形態(tài)學(xué)和基因序列分析對(duì)分離物進(jìn)行鑒定，采用無(wú)傷接種法測(cè)定分離物對(duì)豌豆離體葉片、莖稈的致病性。結(jié)果表明，從枯萎病樣品中分離獲得5株菌株，菌落為圓形，初期為白色絮狀，后期呈黃棕色至褐色;供試菌株的ITS序列和G3PDH基因序列與Ascochyta pinodes的同源性達(dá)到99%;致病性測(cè)定結(jié)果表明，供試菌株對(duì)豌豆葉片及莖稈均有致病性。表明引起重慶市豌豆枯萎病的病原菌為Ascochyta pinodes。

關(guān)鍵詞：豌豆;豌豆枯萎病;病原鑒定;Ascochyta pinodes

中圖分類(lèi)號(hào)：S436.43 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）06-0084-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.06.016 ? ? ? ? ? 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Isolation and identification of pathogen of pea fusarium wilt in Chongqing city

ZHANG Hui，MA Lian-jie，F(xiàn)ENG Mu-ye，LU Wen-cai，LIAO Dun-xiu

（Institute of Agricultural Resources and Environment，Chongqing Academy of Agricultural Sciences，Chongqing 401329，China）

Abstract： The tissue isolation method was used to isolate and purify the pathogen of spot of fusarium wilt of peas in Chongqing city， and the isolates were identified by combining with the analysis of morphology and gene sequence. The pathogenicity of the isolates to the leaves and stems of isolated peas was determined by the method of inoculation without injury. The results showed that five strains were isolated from infected leaves. The colony was round， white flocculent in the early stage and yellowish brown to brown in the later stage; The homology of ITS sequence and G3PDH gene sequences of the tested strain reached 99% with that of Ascochyta pinodes; The results of pathogenicity determination showed that the strain had pathogenicity to both leaves and stems of pea. It indicated that Ascochyta pinodes was the cause of pea blight in Chongqing city.

Key words： pea; pea fusarium wilt; pathogens identified; Ascochyta pinodes

豌豆是中國(guó)食用豆的一個(gè)主要品種，中國(guó)豌豆生產(chǎn)量占全球豌豆總產(chǎn)量的60%以上。中國(guó)是第二大干豌豆生產(chǎn)國(guó)家，2013年干豌豆產(chǎn)量達(dá)1 566億t。在生產(chǎn)上，豌豆病害是制約產(chǎn)量提高的重要因素。已報(bào)道的豌豆病害有25余種[1]，而豌豆殼二孢枯萎?。ǔ１环Q(chēng)為黑斑?。┦峭愣棺顕?yán)重的病害之一，分布于世界各地，包括幾乎所有種植豌豆的區(qū)域[2]。該病菌可為害植株的根、莖、葉和豆莢，造成豌豆產(chǎn)量減少10%～60%[1，3]。殼二孢枯萎病是由Ascochyta pinodes（有性態(tài)Mycosphaerella pinodes）、Phoma medicaginis、Ascochyta pisi（有性態(tài)Didymella pisi）和Phoma koolunga復(fù)合侵染引起的真菌病害[4，5]。這種枯萎病復(fù)合物引起一系列不同的癥狀，包括黑斑、腳腐、莖腐、葉片和莢果斑點(diǎn)。Ascochyta pinodes可以侵染豌豆植株的幼苗和所有地上部分，引起壞死性葉斑，莖基部變黑，幼苗蛀爛。由Phoma pinodella引起的癥狀與Ascochyta pinodes癥狀相似。然而，Phoma pinodella侵染可導(dǎo)致更嚴(yán)重的基部腐爛癥狀，可以延伸到地面以下，同時(shí)對(duì)葉、莖和莢果造成的損害較小。Ascochyta pisi侵染葉片、莢果和莖，這種病原菌通常不會(huì)侵染豌豆植物莖基部，引起腳腐[6]。這3種病原菌均可以引起豌豆枯萎病，且又極其相似，鑒定過(guò)程中容易將其混淆。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)豌豆枯萎病在重慶市普遍發(fā)生，且嚴(yán)重影響豌豆的產(chǎn)量和品質(zhì)，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)該病害的報(bào)道較少[7]，并且不同地區(qū)引起該病害的病原菌種類(lèi)也各不相同。鑒于此，本研究基于形態(tài)學(xué)特征、ITS序列和功能基因G3PDH序列分析鑒定病原菌種類(lèi)，并經(jīng)柯赫氏法則對(duì)病菌的致病性進(jìn)行驗(yàn)證，以明確重慶市豌豆枯萎病的致病菌，為進(jìn)一步研究該病害的發(fā)病規(guī)律、防治措施和豌豆抗病品種的培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

1.1.1 ?供試植物 ?于2016年11—12月從永川區(qū)和墊江縣沙坪鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)豌豆病株，采集具有典型癥狀的豌豆葉片及莖稈，將病葉及莖稈保存于標(biāo)本袋內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行病原菌分離。

1.1.2 ?培養(yǎng)基 ?①馬鈴薯葡萄糖瓊脂（PDA）培養(yǎng)基：馬鈴薯200 g，葡萄糖20 g，瓊脂12 g，去離子水1 000 mL。②燕麥瓊脂培養(yǎng)基（OA）：燕麥片30 g，瓊脂15 g，去離子水1 000 mL。

1.1.3 ?試劑及儀器 ?PCR擴(kuò)增試劑盒2×Taq PCR Mix，生工生物工程（上海）股份有限公司;DL 2 000 DNA Marker，寶生物工程大連有限公司;其余試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。MJ Mini PCR 擴(kuò)增儀，美國(guó)伯樂(lè)公司;DYY-7B電泳儀，北京六一儀器廠;UVP凝膠成像系統(tǒng)，美國(guó)UVP公司;BPX-272恒溫培養(yǎng)箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.2 ?方法

1.2.1 ?病原菌的分離與純化 ?每株豌豆選取莖、葉2個(gè)部位，先用無(wú)菌水沖洗，從病葉病健交界處剪切2～3 mm小塊組織，在75%乙醇中浸泡2～3 s，再用1%的氯化汞溶液浸泡3 min，再用滅菌水沖洗4次，然后用無(wú)菌濾紙吸去多余的水分，用無(wú)菌鑷子將組織塊放在PDA培養(yǎng)基上培養(yǎng)。25 ℃恒溫、黑暗培養(yǎng)5 d后，將長(zhǎng)出的菌落進(jìn)行純化，純化后的菌株于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 ?菌株的致病性測(cè)定 ?采用無(wú)傷接種法進(jìn)行致病性測(cè)定。隨機(jī)選取1株純化菌株WHYC2平板培養(yǎng)活化。取健康新鮮無(wú)傷的豌豆葉10片，用自來(lái)水沖洗干凈，經(jīng)75%乙醇表面消毒，晾干，將測(cè)試菌株菌餅（5 mm）貼接于葉片和莖基部，對(duì)照用無(wú)菌培養(yǎng)基塊，放入鋪有濕潤(rùn)濾紙的發(fā)芽盒內(nèi)，每個(gè)測(cè)試菌株分別接種豌豆葉片及莖稈，每個(gè)葉片、莖稈接種1個(gè)位點(diǎn)，于25 ℃恒溫培養(yǎng)7 d，觀察發(fā)病情況。

1.2.3 ?病原菌的鑒定 ?①病原菌的形態(tài)鑒定。將菌株接種于PDA培養(yǎng)基、OA培養(yǎng)基中，25 ℃光暗交替培養(yǎng)，6 d后觀察菌落顏色、形狀。②病原菌的分子鑒定。用CTAB法提取基因組DNA，采用通用引物ITS4/ITS5和AscGAPDH-F/AscGAPDH-R[7]進(jìn)行PCR擴(kuò)增，引物合成及測(cè)序由北京六合華大基因科技有限公司完成。PCR反應(yīng)條件：95 ℃預(yù)變性5 min;95 ℃變性30 s，55 ℃退火30 s，72 ℃延伸1 min，共35個(gè)循環(huán);72 ℃延伸10 min。采用1.0%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)擴(kuò)增結(jié)果，測(cè)序所得序列在GenBank中進(jìn)行同源性比對(duì)，用MEGA 6.0軟件以鄰接法構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?病原菌的分離

從豌豆病葉病莖上共分離得到5株菌株，從永川區(qū)分離到2株，墊江縣分離到3株，該菌為害豌豆植物的幼苗和所有地上部分，在葉上形成病斑，并不斷擴(kuò)展，形成棕色和褐色的圓環(huán)（圖1a）。莖上的病斑一般是藍(lán)黑色或黑紫色，造成莖基部變黑壞死和葉斑癥狀（圖1b），壞死斑很少擴(kuò)展至土表以下，引起種子皺縮和變色，病斑上生小黑點(diǎn)。發(fā)生嚴(yán)重時(shí)病斑密集成片，葉片枯死，全田發(fā)病植株莖葉灰色干枯死亡（圖1c）。

2.2 ?病原菌的致病性

菌株WHYC1接種3 d后接種部位出現(xiàn)明顯的病害癥狀，接種點(diǎn)發(fā)暗，周?chē)霈F(xiàn)水漬狀腐爛。繼續(xù)保濕條件下，葉部病斑繼續(xù)擴(kuò)大，水漬狀部位連成一片呈軟腐狀（圖2a）。莖稈的接種部位變黑呈長(zhǎng)條狀，棕褐色病斑（圖2b）。采集發(fā)病葉片進(jìn)行病原菌再次分離，所得的分離物與WHYC1菌落形態(tài)一致，證實(shí)分離菌為豌豆枯萎病病原菌。

2.3 ?病原菌的形態(tài)特征

菌株WHYC1在PDA上進(jìn)行純培養(yǎng)，前6 d內(nèi)，菌落為白色，圓形，菌絲絮狀，致密，不易產(chǎn)生子座、分子孢子器等子實(shí)體（圖3a、圖3b）;15 d后，菌落變成黃棕色至褐色;在PDA長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)后，菌絲老熟變褐色并產(chǎn)生厚垣孢子（圖3c），厚垣孢子單個(gè)或成串產(chǎn)生在菌絲頂端或中間，黑褐色，球形至不規(guī)則形，多數(shù)光滑。培養(yǎng)條件下未發(fā)現(xiàn)分生孢子器及分生孢子。

2.4 ?病原菌rDNA-ITS

利用真菌通用引物ITS1/ITS4對(duì)菌株WHYC1的基因組DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，獲得約520 bp的序列。BLAST分析結(jié)果表明，菌株WHYC1的ITS序列與GenBank中Ascochyta pinodes（FJ165554.1）、Ascochyta pinodes（FJ200219.1）、Phoma pinodella PC2（DQ826427.1）和Phoma pinodella CBS（AY831562.1）的同源性高達(dá)99%。從GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中選取代表菌株ITS序列，以Phoma macrostoma ATCC 24524 （DQ474069.1）、Pleosporales sp. M1C（KP122266.1）、Peyronellaea prosopidis CPC（KF777180.1）作為外群建立系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，結(jié)果顯示，病原菌菌株WHYC1與親緣關(guān)系較近的Ascochyta pinodes和Phoma pinodella菌株在系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)中聚為一類(lèi)，但I(xiàn)TS不能區(qū)分Ascochyta pinodes和Phoma pinodella（圖4）。

2.5 ?病原菌G3PDH基因序列分析

利用引物AscGAPDH-F/AscGAPDH-R對(duì)代表菌株WHYC1進(jìn)行G3PDH基因序列擴(kuò)增，均獲得約492 bp的序列。BLAST分析結(jié)果表明，菌株WHYC1的G3PDH序列與GenBank中Ascochyta pinodes MP2（DQ383976.1）同源性高達(dá)99%。從GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中選取代表菌株G3PDH序列，以Ascochyta pisi AP5（DQ383965.1）作為外群建立系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，結(jié)果顯示，G3PDH基因序列可將殼二孢屬（Ascochyta）的不同種顯著區(qū)分，菌株WHYC1與Ascochyta pinodes位于同一分支，聚為一類(lèi)，殼二孢屬的其他種位于不同分支，進(jìn)一步確定重慶豌豆枯萎病的病原菌為Ascochyta pinodes（圖5）。

3 ?小結(jié)與討論

殼二孢屬引起的豌豆枯萎病是由多種真菌引起的病害，包括Ascochyta pinodes、Phoma pinodella、Ascochyta pisi、Phoma koolunga，Phoma herbarum和Phoma glomerata。這些病原菌可以同時(shí)發(fā)生在一塊豌豆田，甚至同時(shí)發(fā)生在一株豌豆上。然而，殼二孢真菌的種群結(jié)構(gòu)和分布在不同地區(qū)均有所不同，Ascochyta pinodes是加拿大和法國(guó)豌豆的主要致病菌[8-13]。Ascochyta pinodes和Phoma pinodella是澳大利亞豌豆主要致病菌，而Phoma koolunga主要分布在澳大利亞南部[14]。在立陶宛Ascochyta pisi是豌豆枯萎病主要的致病菌，占復(fù)合物分離的一半，而在某些地方，Ascochyta pinodes和Phoma pinodella則是主要致病菌[15]。在本研究中，從永川區(qū)以及墊江縣分離得到5株病原菌，通過(guò)ITS和G3PDH序列鑒定，5株菌均為Ascochyta pinodes。前人研究表明，ITS序列可以將Ascochyta pinodes和Phoma pinodella與Ascochyta pisi和Phoma koolunga區(qū)分開(kāi)，但是不能區(qū)分Ascochyta pinodes和Phoma pinodella[4，15，16]，與本研究結(jié)果一致。通過(guò)G3PDH序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)進(jìn)行分析能有效地區(qū)分Ascochyta pinodes和Phoma pinodella[15]。本研究中，根據(jù)形態(tài)學(xué)特征ITS和G3PDH序列分析確定，Ascochyta pinodes是引起重慶市蠶豆枯萎病的主要病原菌。有關(guān)該病害的發(fā)生流行規(guī)律、侵染循環(huán)及防治措施等還需進(jìn)一步研究。

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