新檢測技術(shù)讓玉米孢囊線蟲無所遁形

文／孫越

5年來，研究人員采集了2500余份土壤樣本，通過近緣種群大批量篩選，終于獲得了玉米孢囊線蟲的特異RAPD片段，進而設(shè)計出SCAR-PCR檢測引物，建立了一套快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的玉米孢囊線蟲檢測技術(shù)體系，為玉米孢囊線蟲的檢測和防治提供了有力技術(shù)支持。

日前，記者從河南農(nóng)業(yè)大學(xué)了解到，該校蔣士君、崔江寬研究團隊聯(lián)合河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)副校長、省部共建小麥玉米作物學(xué)國家重點實驗室主任湯繼華教授系統(tǒng)開展了河南玉米作物線蟲危害損失和監(jiān)測預(yù)警的相關(guān)研究，取得了重要進展。

在我國多地發(fā)現(xiàn)，分布密集、繁殖力驚人

玉米是我國第一大糧食作物，常年播種面積在6.5億畝左右，在糧、果、飼料和工業(yè)等方面的多元用途，使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。河南省地處黃淮海平原，是全國四大玉米主產(chǎn)區(qū)之一，河南玉米產(chǎn)量的變化對國家糧食安全有著舉足輕重的作用。

玉米孢囊線蟲是玉米的重要新發(fā)病害，主要危害玉米根部，會導(dǎo)致玉米根系發(fā)育不良、扭曲畸形，阻礙植株的正常生長和發(fā)育，造成玉米產(chǎn)量和品質(zhì)下降。玉米孢囊線蟲并非只侵害玉米這一種作物，它主要寄生在禾本科作物和雜草上，同時還可侵染茄科蔬菜和扁桃樹、無花果等。自1971年印度拉賈斯坦邦首次發(fā)現(xiàn)玉米孢囊線蟲以來，目前在巴基斯坦、埃及、泰國、尼泊爾、葡萄牙、美國、希臘、阿富汗以及我國廣西等地均有報道。

在我國，玉米孢囊線蟲最早于2015—2016年在廣西壯族自治區(qū)來賓市玉米田被發(fā)現(xiàn)。2017年，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團隊在河南省禹州市玉米田發(fā)現(xiàn)玉米孢囊線蟲，調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這些玉米孢囊線蟲分布比較密集，繁殖力驚人。

隨后，研究團隊在河南省鄭州市滎陽、濮陽市清豐縣韓村鎮(zhèn)、許昌市長葛市董村鎮(zhèn)和禹州市范坡鎮(zhèn)檢測點再次發(fā)現(xiàn)玉米孢囊線蟲?！翱蒲袛?shù)據(jù)表明，當(dāng)每毫升砂壤土里有5—6條玉米孢囊線蟲J2幼蟲時，便可造成玉米總產(chǎn)量下降21%—29%?！贝藿瓕捳f，研究數(shù)據(jù)顯示，河南省許昌市長葛市董村鎮(zhèn)、禹州市范坡鎮(zhèn)和濮陽市清豐縣韓村鎮(zhèn)地區(qū)的玉米孢囊線蟲土壤中卵含量分別達(dá)到23.0粒/毫升、54.2粒/毫升和6.8粒/毫升，均已超出玉米孢囊線蟲卵量的危害經(jīng)濟閾值?！皩W(xué)界之前普遍認(rèn)為，玉米孢囊線蟲主要分布在熱帶地區(qū)，而我們經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國黃淮海平原等溫帶地區(qū)也極可能是玉米孢囊線蟲的重災(zāi)區(qū)。同時，研究人員通過室內(nèi)接種發(fā)現(xiàn)，玉米孢囊線蟲可以侵染小麥、水稻、大麥、谷子和高粱等多種禾本科作物，并完成其生活史?！贝藿瓕捀嬖V記者。

為探究河南省主要禾谷類作物的孢囊線蟲發(fā)生分布，明確不同作物孢囊線蟲的為害情況，團隊于2017—2021年對河南省18個市50個縣（區(qū)）的小麥、玉米和水稻作物的孢囊線蟲種類和發(fā)生分布進行了系統(tǒng)取樣調(diào)查。該研究共采集全省土壤樣品308份，其中224份樣品檢測到孢囊，孢囊檢出率為72.7%，覆蓋了調(diào)查地區(qū)的92.0%。

研發(fā)高效檢測體系，摸清蟲害分布情況

為監(jiān)測玉米孢囊線蟲在我國的擴散，防止其對玉米造成嚴(yán)重的減產(chǎn)損失，開發(fā)一套玉米孢囊線蟲快速分子檢測技術(shù)體系迫在眉睫。

“在我國，玉米孢囊線蟲是一個近幾年才被發(fā)現(xiàn)的‘新物種’，我們是憑借經(jīng)驗和技術(shù)識別到它的。但其他科研人員不了解，不容易識別出這種病原物的危害，我們想通過研發(fā)玉米孢囊線蟲檢測‘試劑盒’，讓科研機構(gòu)、農(nóng)業(yè)技術(shù)員和檢測人員等能夠簡單、快速地識別它，有針對性地進行防治?！贝藿瓕捳f。

檢測技術(shù)的研發(fā)需要大量樣本作為支撐。5年來，崔江寬跑遍了河南省及周邊省市，采集了2500余份土壤樣本，通過近緣種群大批量篩選，獲得了玉米孢囊線蟲的特異RAPD片段，進而設(shè)計出SCAR-PCR檢測引物，建立了一套快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的玉米孢囊線蟲檢測技術(shù)體系，為玉米孢囊線蟲的檢測和防治提供了有力技術(shù)支持。

據(jù)介紹，該檢測體系既避免了孢囊線蟲ITS區(qū)異質(zhì)現(xiàn)象而導(dǎo)致RFLP酶切圖譜的差異，也彌補了RAPD技術(shù)的重復(fù)性差、結(jié)果不穩(wěn)定的缺點，能夠快速將玉米孢囊線蟲從禾谷孢囊線蟲、菲利普孢囊線蟲、大豆孢囊線蟲、旱稻孢囊線蟲和甜菜孢囊線蟲種群中區(qū)分開，極大地提高了檢測效率，可用來對玉米孢囊線蟲的傳播、擴散進行監(jiān)測預(yù)警。相關(guān)研究成果已申請國家發(fā)明專利，并獲得授權(quán)。

玉米線蟲對玉米危害嚴(yán)重，常與多種其他病原微生物復(fù)合侵染，引起多種玉米土傳病害的發(fā)生。然而玉米線蟲，尤其是玉米孢囊線蟲研究人員稀缺，制約著玉米線蟲的監(jiān)測和防治。

“目前我們這項研究成果系統(tǒng)普查了河南及周邊省市地區(qū)玉米線蟲的發(fā)生種類和危害情況，首次明確了玉米孢囊線蟲的潛在威脅。此外，我們研發(fā)的微量檢測技術(shù)可以在土壤中線蟲密度非常低的情況下完成，對玉米孢囊線蟲的早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警具有非常重要的實用價值?！睖^華告訴記者，“未來，我們將集中重要科研力量，完成我國玉米孢囊線蟲基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)的相關(guān)研究，系統(tǒng)解析玉米孢囊線蟲的侵染發(fā)病機制。同時，我們將深入開展玉米抗線蟲和抗病育種的相關(guān)工作，早謀劃、早著手，為我國玉米抗病、育種等貢獻(xiàn)一份力量?！?/p>