孢子捕捉儀的組成特點(diǎn)及在植病流行學(xué)中的應(yīng)用

1、孢子捕捉儀的組成特點(diǎn)及在植病流行學(xué)中的應(yīng)用 對(duì)于氣傳性的植物真菌病害來(lái)說(shuō)，空氣中的病原菌數(shù)量與病害的發(fā)生程度有十分密切的關(guān)系。明確環(huán)境因子與空氣中病原菌數(shù)量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，了解病害發(fā)生的初侵染菌量或再侵染菌量，對(duì)于認(rèn)識(shí)病害的流行規(guī)律和提高病害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平有十分重要的作用。同時(shí)，也能夠有助于制定最佳的防治時(shí)機(jī)，有效地進(jìn)行病害的控制和管理，減少化學(xué)農(nóng)藥的不合理使用及其帶來(lái)的環(huán)境污染問題和延緩病原菌抗性的產(chǎn)生。當(dāng)前，研究空氣中的病原菌濃度及變化動(dòng)態(tài)的方法主要有水平玻片法、垂直或傾斜玻片法或垂直圓柱體法降、孢子捕捉儀法以及移動(dòng)式孢子捕捉儀法。但是前兩種方法的孢子捕捉效率和效果容易受到氣候變化特別是降

2、雨和風(fēng)速的影響；而移動(dòng)式孢子捕捉儀則主要用于病原菌的取樣，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)病原菌數(shù)量的連續(xù)監(jiān)測(cè)。因此在對(duì)空氣中病原菌的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)上，目前應(yīng)用最多的是孢子捕捉儀。一、 孢子捕捉儀簡(jiǎn)介1. 用途：孢子捕捉儀專為收集隨空氣流動(dòng)、傳染的病害病原菌孢子及花粉塵粒而研制，主要用于檢測(cè)病害孢子存量及其擴(kuò)散動(dòng)態(tài)，為預(yù)測(cè)和預(yù)防病害流行、傳染提供可靠數(shù)據(jù)。孢子捕捉儀可以精確檢測(cè)、捕捉空氣中的病原孢子，然后將采集孢子的載玻片放置在顯微鏡下觀察，輕松便捷，廣泛應(yīng)用于真菌等微生物的孢子檢測(cè)、計(jì)數(shù)、以及植物病害有效防治等。是農(nóng)業(yè)植保部門應(yīng)當(dāng)配備的農(nóng)作物病害監(jiān)測(cè)專用設(shè)備。2. 工作原理： 定量風(fēng)流孢子捕捉儀采用單向逆流氣旋新技術(shù)，

3、由機(jī)體內(nèi)置渦輪泵將空氣垂直抽取出來(lái),使孢子采集不受氣流影響,把孢子從氣流中分離,粘負(fù)于載玻片上。載玻片更換簡(jiǎn)單、快捷，顯微鏡輕松便捷觀測(cè)。3. 分類：孢子捕捉儀按使用可分為三大類：（1）固定式孢子捕捉儀TPBZ1、（2）車載式孢子捕捉儀TPBZ2（3）便攜式孢子捕捉儀TPBZ3；1、固定式 TPBZ1 打開孢子捕捉儀柜門，關(guān)掉電源開關(guān)，抽出載玻器，放上（或更換）表面涂有適量凡士林的載玻片，然后放入孢子倉(cāng)，打開電源開關(guān)。一定時(shí)間內(nèi)取回載玻片放在顯微鏡下觀測(cè)。固定式示意圖2、車載式：TPBZ2（1）電源為充電式，輸出電壓為DC12V；（2）使用前先將電瓶進(jìn)行充電，充電時(shí)先將充電插頭插在儀器充電插座

4、上，然后再將充電器插到AC220V電源插座；（3）使用時(shí)，抽出載玻器夾，放上表面涂有適量凡士林的載玻片（涂面向上），然后插入儀器倉(cāng)口內(nèi)；（4）將設(shè)備置于運(yùn)動(dòng)的載體的鐵制平面上，打開磁性表座開關(guān)；（5）打開電源開關(guān)，使本機(jī)工作；（6）在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)一定時(shí)間下取回的載玻片放在顯微鏡下觀測(cè)。車載式示意圖3、便攜式：TPBZ3（1）電源為充電式，輸出電壓為DC12V；（2）使用前先將電瓶進(jìn)行充電，充電時(shí)先將充電插頭插在儀器充電插座上，然后再將充電器插到AC220V電源插座上；（3）使用時(shí)，抽出載玻器夾，放上表面涂有適量凡士林的載玻片（涂面向上），然后插入儀器倉(cāng)口內(nèi)；（4）放于被監(jiān)測(cè)區(qū)域，打開電源開關(guān)，使

5、本機(jī)工作；（5）一定時(shí)間內(nèi)取回載玻片放在顯微鏡下觀測(cè)。 便攜式示意圖4主要技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品名稱固定式車載式便攜式型 號(hào)TPBZ-1TPBZ-2TPBZ-3工作電壓交流185-265V/50HZDC12VDC12V材 料GB32080-92不銹鋼載玻片規(guī)格長(zhǎng)：76.2mm；寬：25.4mm；厚：1-1.2mm絕緣電阻2.5M備 注可設(shè)定12個(gè)工作時(shí)段；集氣口風(fēng)速0.35 m/s連續(xù)可調(diào) 二、孢子捕捉儀的研究應(yīng)用 大多數(shù)此類捕捉器是采用真空泵或其他空氣驅(qū)動(dòng)裝置把孢子吸入捕捉器內(nèi)，通過碰撞著落到一個(gè)運(yùn)動(dòng)的收集表面。通常由遮雨板、風(fēng)向標(biāo)、捕捉盤、定時(shí)鐘、進(jìn)氣嘴、空氣驅(qū)動(dòng)裝置如真空泵、捕捉倉(cāng)、支架等組成。

6、孢子捕捉儀工作時(shí)，空氣驅(qū)動(dòng)裝置使捕捉倉(cāng)內(nèi)形成負(fù)壓，外面夾帶著孢子的空氣就由進(jìn)氣嘴吸入捕捉倉(cāng)內(nèi)，孢子就被吸附到捕捉盤上的勃性捕捉帶上，這樣就完成了對(duì)孢子的捕捉。研究表明，與以往的捕捉方法相比，利用定容式孢子捕捉儀的捕捉效率更高。 和其他孢子捕捉設(shè)備相比，定容式孢子捕捉儀主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：由于安裝了遮雨板、風(fēng)向標(biāo)以及在捕捉倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行孢子捕捉，能夠減少氣候變化對(duì)捕捉效果的影響；采用自帶的空氣驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力，因此可以保證任何時(shí)刻吸入的空氣體積是一定的，而不隨外界條件的變化而變化；進(jìn)氣嘴一般較小，可以避免一些個(gè)體較小的昆蟲如蚜蟲的進(jìn)入；通過安裝定時(shí)鐘，能夠確保一定的時(shí)間后替換捕捉盤，同時(shí)捕捉盤能夠隨時(shí)

7、間的推移而移動(dòng)，這樣每一時(shí)段空中孢子的數(shù)據(jù)就記錄在捕捉帶不同的區(qū)域上，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)病原菌數(shù)量的連續(xù)監(jiān)測(cè)。三、孢子捕捉儀在植病流行學(xué)研究中的應(yīng)用 3.1空氣中病原菌的空間動(dòng)態(tài)及其影響因素 病害流行的空間動(dòng)態(tài)是病害流行過程中的一個(gè)側(cè)面，反映了病害數(shù)量在空間中的發(fā)展規(guī)律，主要研究病害在距離菌源中心一定距離上的發(fā)生情況及傳播規(guī)律問題。當(dāng)傳播條件(氣流、風(fēng)速、寄主植株密度等)相同時(shí)，流行速度愈高，傳播距離也愈遠(yuǎn)，傳播速度也愈快。另外，傳播速度愈快，空間傳播范圍也愈大，流行速度潛能的發(fā)揮也愈大。利用定容式孢子捕捉儀來(lái)了解空氣中病原菌的空間動(dòng)態(tài)，將有助于對(duì)病害流行過程的研究。利用Hirst定容式孢子捕捉儀

8、研究表明大風(fēng)能夠減少大麥白粉病菌分生孢子的捕捉量，當(dāng)一天中最高溫度超過19時(shí)捕捉量迅速增加，并且在24左右捕捉量達(dá)到最大值。用Burkard孢子捕捉儀對(duì)葡萄白粉病菌分生孢子的飛散動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明空氣中分生孢子濃度與風(fēng)速的變化一致，而與相對(duì)濕度的變化情況相反，但是輕微的降雨能夠增大空氣中分生孢子的濃度。研究了降雨對(duì)空氣中柑橘黃斑病子囊孢子數(shù)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)降雨2h后，就能夠用Burkard定容式孢子捕捉儀捕捉到空氣中柑橘黃斑病菌的子囊孢子，16h之內(nèi)子囊孢子的釋放量達(dá)到最大值，沒有降雨時(shí)，只能捕捉到少量的子囊孢子；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)隨著高度的增加和離侵染源距離的增大，捕捉量均減少。同樣利用Bu

9、rkard孢子捕捉儀研究發(fā)現(xiàn)在降雨超過2幾小時(shí)后油菜黑脛病菌的子囊孢子就達(dá)到釋放高峰，同時(shí)釋放時(shí)間能夠持續(xù)3天，在同樣地降雨條件下，分生孢子釋放高峰的出現(xiàn)也只需要幾個(gè)小時(shí)，并且與風(fēng)向一致方向捕捉到的孢子數(shù)要多于其他方向。此外用Hirst孢子捕捉儀研究了空氣中蘋果黑星病菌、馬鈴薯晚疫病菌、大豆北方莖潰瘍病菌以及甜菜褐斑病菌孢子數(shù)與氣候、病害發(fā)生之間的關(guān)系。國(guó)內(nèi)不少科研工作者在這方面也開展了工作，使用“河農(nóng)型”電動(dòng)式孢子捕捉儀對(duì)蘋果斑點(diǎn)落葉病分生孢子的飛散動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響其分生孢子飛散的主要?dú)庀笠貫榻涤旰惋L(fēng)，一天中各小時(shí)孢子飛散是不均勻的，總的情況是白天多晚上少，絕大多數(shù)孢子飛散是在

10、9：0022：00這段時(shí)間，最高峰出現(xiàn)在15：0016：00。采用“河農(nóng)型”孢子捕捉儀對(duì)保護(hù)地番茄灰霉病分生孢子進(jìn)行逐日、逐小時(shí)捕捉，發(fā)現(xiàn)出空氣相對(duì)濕度和孢子飛散呈顯著負(fù)相關(guān)，空氣溫度和孢子飛散呈顯著正相關(guān)；一天中孢子飛散主要集中在白天，以14時(shí)的飛散量最多。 3.2病原菌生活史中不同階段及其他寄主在病害流行中的作用 植物病原真菌的生活史一般分為有性階段和無(wú)性階段。其中無(wú)性階段產(chǎn)生的無(wú)性孢子對(duì)病害的傳播和再侵染起重要的作用；而有性階段多出現(xiàn)在發(fā)病后期或經(jīng)過休眠后，有性孢子一般一年產(chǎn)生一代，主要是為了度過不良環(huán)境，是許多病害的主要初侵染源。如根據(jù)捕捉器的結(jié)果研究了西班牙南部地區(qū)空氣中鷹嘴豆蔓枯病

11、菌子囊孢子的變化動(dòng)態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)子囊孢子是該地區(qū)鷹嘴豆蔓枯病的主要初侵染源，其中絕大多數(shù)的子囊孢子在1月初至2月末被捕捉到，這個(gè)時(shí)期與鷹嘴豆殘枝上假囊殼的成熟時(shí)期是一致的；有雨的情況下大部分的子囊孢子在白天被捕捉到，其中70%是在12：oo18：00。通過孢子捕捉法，利用Burkard定容式孢子捕捉儀研究表明小麥殼針抱葉枯病菌的有性階段在英國(guó)全年都能產(chǎn)生，并且產(chǎn)生子囊孢子的高峰期不一定出現(xiàn)在秋季和早冬，因此有性階段不僅是秋季病害發(fā)生的初侵染來(lái)源，同時(shí)還能夠加重由分生孢子引起的再侵染。使用Burkard捕捉器研究了油菜白斑病子囊孢子在病害流行中的作用，認(rèn)為子囊孢子能夠在更遠(yuǎn)的距離內(nèi)傳播，而分生孢子

12、只能通過雨水飛濺進(jìn)行短距離的傳播，并且在秋季一旦子囊孢子引起油菜發(fā)病，以后病害的流行和發(fā)生就僅僅依賴于分生孢子的傳播，據(jù)此認(rèn)為子囊孢子是油菜白斑病的初侵染來(lái)源，并對(duì)該病害在英國(guó)的侵染循環(huán)進(jìn)行了修訂，同時(shí)研究還表明白天捕捉到的子囊孢子數(shù)占絕大部分，濕度和降雨是影響子囊孢子釋放的關(guān)鍵因子。采用天定容式孢子捕捉儀對(duì)溫室中的矮牽?；ê头淹硪卟【M(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，溫室中的矮牽?；ㄉ系耐硪卟【梢猿蔀槠渌麪颗；ê头淹硪卟〉那秩驹矗皇欠焉系牟∏橹笖?shù)要高于矮牽?；ǎc番茄相比，矮牽?；ㄡ尫诺耐硪卟【鷶?shù)量少，但是持續(xù)釋放的時(shí)間長(zhǎng)。 3.3病害發(fā)生情況與孢子濃度及環(huán)境條件之間的關(guān)系 對(duì)于病害預(yù)測(cè)預(yù)

13、報(bào)來(lái)說(shuō)，與僅根據(jù)調(diào)查結(jié)果和環(huán)境條件建立的預(yù)測(cè)模型相比，結(jié)合了病原物數(shù)量的預(yù)測(cè)模型的結(jié)果更準(zhǔn)確，在以后將成為病害預(yù)測(cè)中不可缺少的因子之一。采用定容式孢子捕捉儀研究了大蒜葉枯病嚴(yán)重度與空氣中孢子濃度及氣候之間的關(guān)系，結(jié)果表明降雨是與空氣中孢子濃度關(guān)系最直接的因子，其次是相對(duì)濕度，溫度僅與分生孢子的釋放有關(guān)，而與子囊孢子的釋放無(wú)關(guān)；一天之中O一6h子囊孢子的濃度最高，而分生孢子的濃度則在1218h時(shí)達(dá)到最大值；病害嚴(yán)重度與10天前空氣中的累計(jì)孢子數(shù)及氣候條件尤其是降雨量、溫度和蒸汽壓有關(guān)。根據(jù)英國(guó)Burkard公司生產(chǎn)的7天定容式孢子捕捉儀研究發(fā)現(xiàn)空氣中草葛白粉病分生孢子濃度與溫度有顯著的正相關(guān)關(guān)系

14、，而與相對(duì)濕度及降雨量之間存在顯著的負(fù)相關(guān)性；白天捕捉到的孢子數(shù)比晚上多，并且捕捉高峰大約在13點(diǎn)到15點(diǎn)之間；另外病情指數(shù)與孢子濃度之間也存在極顯著的正相關(guān)性。xu等(2000)根據(jù)氣候因子和Burkard捕捉器所捕捉到的空氣中的孢子數(shù)，結(jié)合病害調(diào)查，分別建立了草墓花上灰霉病病情指數(shù)與氣候因子、病情指數(shù)與孢子數(shù)以及病情指數(shù)與氣候因子、孢子數(shù)的回歸模型，經(jīng)檢驗(yàn)3個(gè)模型均達(dá)顯著水平，其中結(jié)合了氣候因子和孢子數(shù)的模型的預(yù)測(cè)效果最好，并且基于氣候因子建立的模型的預(yù)測(cè)效果優(yōu)于基于孢子數(shù)的模型。基于氣候因子和空氣中孢子濃度建立了草薄果實(shí)上的灰霉病病情指數(shù)的預(yù)測(cè)模型。3.4、存在的問題 為了確定孢子的濃度

15、，需要對(duì)孢子捕捉儀捕捉帶上的孢子在顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)，首先要做的就是對(duì)所捕獲的孢子進(jìn)行鑒定，目前主要是根據(jù)在顯微鏡下觀察到的形態(tài)特征來(lái)判斷孢子的類型，這樣就比較容易出現(xiàn)誤計(jì)。 在對(duì)孢子進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，最準(zhǔn)確的方法是在顯微鏡下對(duì)整個(gè)捕捉帶觀察計(jì)數(shù)，但是工作量太大，而且需要的時(shí)間也太長(zhǎng)，一些不會(huì)降低準(zhǔn)確性但能夠減少工作量和檢查時(shí)間的方法也己建立圈。其中常用的方法有兩種：一種是檢查單一的縱向移動(dòng)；另外一種則需要檢查12個(gè)橫向移動(dòng)，這兩種方法都能夠反應(yīng)出空氣中孢子濃度的變化動(dòng)態(tài)。但是，無(wú)論是哪種方法，仍需要不少時(shí)間。雖然定容式孢子捕捉儀的捕捉效率較高且不易受到外界環(huán)境因素的影響，但是成本較大，費(fèi)用較高。四、

16、展望 隨著現(xiàn)代技術(shù)特別是分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)空氣中植物病原菌的鑒定和定量已取得了一定的進(jìn)展。通過研究，從孢子捕捉儀(便攜式)的收集膠帶上的少量飽子中成功地提取了油菜上的2種主要病原菌的DNA，并可以用PCR技術(shù)對(duì)它們進(jìn)行檢測(cè)，其中檢測(cè)的最低孢子數(shù)分別可達(dá)到1和10個(gè)左右。研究開發(fā)出了核果褐腐菌的檢測(cè)技術(shù)，首先建立了RealtimePCR的Ct值與不同數(shù)量孢子DNA提取液濃度關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過測(cè)定來(lái)自Burkard孢子捕捉儀的樣品孢子的DNA濃度，定量估計(jì)空氣中此病原菌的孢子濃度，它與傳統(tǒng)顯微鏡孢子計(jì)數(shù)方法的結(jié)果一致。因此利用分子生物學(xué)技術(shù)，在病原菌的鑒定和定量上，不但節(jié)省了大量的時(shí)間和工作量，而且準(zhǔn)確性也能夠得到保證。將孢子捕捉技術(shù)和現(xiàn)代分子生物學(xué)手段結(jié)合起來(lái)，并根據(jù)其他環(huán)境條件，在了解植物病害的發(fā)生動(dòng)態(tài)和流行規(guī)律、提高病害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平等方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。4、溫馨提示：浙江托普儀器專業(yè)生產(chǎn)土壤（肥料）養(yǎng)分速測(cè)儀,土壤墑情速測(cè)儀,農(nóng)藥殘留速測(cè)儀,病蟲測(cè)報(bào)燈,病蟲調(diào)查統(tǒng)計(jì)器,孢子捕捉儀儀等農(nóng)業(yè)專用儀器，此項(xiàng)目?jī)x器均為我公司自主研發(fā)生產(chǎn)，多項(xiàng)產(chǎn)品獲得國(guó)家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，已獲得軟件著作權(quán)30多