擬莖點霉屬phomopsis的致病機理及防治

擬莖點霉屬phomopsis的致病機理及防治

0植物重要內(nèi)生真菌病毒屬中間生物指狀昆蟲是半知菌門、腔菌、基底菌和基底菌的一個大屬。它含有100多種不同的品種，可以寄生在70多個不同科的草本植物和木本植物中，導致大量植物疾病。此外,該屬中部分種還以植物重要內(nèi)生真菌形式存在,具有一定的經(jīng)濟重要性和形態(tài)特殊性,其在生物多樣性、植物重要病害防控、生物活性次生代謝產(chǎn)物等領(lǐng)域有重要的研究和應(yīng)用價值。然而,目前對該屬病害研究相對比較薄弱,前人的研究主要集中在病原菌分類鑒定、致病癥狀及寄主范圍等方面,有關(guān)病原菌的分子生物學尤其是致病機理、病原菌與寄主互作機制及寄主抗病性等方面研究較少。為此,筆者介紹了幾種主要作物上擬莖點霉屬病害在病原菌生物學特性、致病性、病害防控及分子生物學等方面的最新研究進展,以期為增進對該屬相關(guān)重要病害發(fā)生的認識以及針對性地開展病害高效防控研究提供信息基礎(chǔ)。1種子病毒屬種作為重要的植物致病真菌,擬莖點霉屬病菌主要侵染植物的葉、枝及果,造成葉枯、枝枯、爛莖、潰瘍及果腐等病癥。該屬分布地理位置廣泛,尤其在熱帶和亞熱帶地區(qū),一些寄生性和致病性強的種容易造成多種作物病害。研究表明,其可引起大豆、蔬菜、果樹等主要作物嚴重病害,如:大豆擬莖點霉莖枯種腐病、蘆筍莖枯病、茄子褐紋病、草莓褐斑病等,顯著影響作物產(chǎn)量和品質(zhì),給中國作物生產(chǎn)造成重大經(jīng)濟損失。1.1大豆擬莖點的霉菌1.1.1分布和損害1.1.2病毒生物學特性1.1.3抗p.ncorn-pcr擴增前人研究發(fā)現(xiàn),大豆中存在抗P.longicolla病菌的品種資源,目前已篩選出多個抗性品種,主要包括:‘新豆1號’、‘桂早1號’、‘桂夏1號’、PI80837、PI204331、PI360841、PI279088、PI259539、PI205907、PI205908、PI341249、PI205912、MO/PSD-0259等。遺傳分析表明,大豆抗P.longicolla病菌由多個顯性基因控制,MO/PSD-0259和PI80837各攜帶1個相異的顯性基因,而PI360841攜帶有2個互補顯性基因,其中一個與PI80837所含抗病基因一致;然而,目前這些基因的序列及與其緊密連鎖標記等方面尚未見相關(guān)研究報道。中國作為大豆起源地,也存在著豐富的抗病種質(zhì)資源,如:‘九農(nóng)21’和‘汾豆58’對P.longicolla抗性明顯,病害發(fā)生時,植株死亡率僅在5%左右;而‘晉遺37’和‘吉育28’抗性較差,植株死亡率高達42%左右。1.2蔬菜擬莖霉菌屬于真菌病1.2.1蘆筍莖干燥1.2.2抗褐紋病t有研究發(fā)現(xiàn),引起該病害的病原真菌為擬莖點霉屬真菌——茄褐紋病菌(P.vexans)。病菌菌絲體或分生孢子器可在病殘體越冬,病株上分生孢子器產(chǎn)生的大量分生孢子可進行反復多次的再侵染,風雨、昆蟲等是主要的病害傳播途徑。萌發(fā)的分生孢子可在12h內(nèi)完成寄主入侵,病害潛伏期為3~7天。分生孢子器成熟后外露、呈凸透鏡形、具孔口[(55~400)μm×(45~250)μm]。分生孢子為無色、單胞,a型分生孢子大小(5~8)μm×(2~8)μm,含2~3個油球,b型分生孢子大小(12.2~28.0)μm×(1.18~2.0)μm,b型分生孢子在適宜的條件下可人工培養(yǎng)獲得;菌絲生長最適溫度為28~30℃,最高溫度為35~40℃,分生孢子萌發(fā)以20℃為最適溫度。由于該病害對茄子生產(chǎn)的嚴重破壞性,抗褐紋病遺傳育種是的研究熱點之一。該病害的抗病遺傳學分析發(fā)現(xiàn),可能存在較為復雜的抗病機制,預測同時存在多種抗病基因型。如國外學者研究表明,茄子褐紋病的抗性由隱性多基因控制;而馬珂等和劉學敏等則證明存在1對顯性抗病基因。品種抗病性鑒定發(fā)現(xiàn),茄子中存在著抗病種質(zhì)資源,這為抗病育種提供了資源基礎(chǔ),目前,國內(nèi)已通過常規(guī)雜交選育方法陸續(xù)培育出‘遼茄3號’等抗病品種?？共∩頇C制研究發(fā)現(xiàn),茄子果皮機械組織與抗病性并沒有直接聯(lián)系,主要在于果實內(nèi)部的某種生化機制。近年來,隨著分子生物學的發(fā)展,分子技術(shù)輔助抗病育種已逐漸獲得青睞,如野生資源的抗病基因轉(zhuǎn)入茄子栽培種,以獲得可穩(wěn)定遺傳的抗病品種等轉(zhuǎn)基因育種。1.3水果是真菌病的一種1.3.1葡萄糖莖裝飾傷口1.3.2草莓的褐斑2菌株分子檢測擬莖點霉屬真菌種類繁多、分布廣泛,是一類重要的絲狀真菌,然而與該病害的重要地位不相匹配的是,長期以來,相對其病害癥狀及病原生物學特性研究,有關(guān)其致病分子機制分析相對較少,缺乏深入系統(tǒng)探討。近年來,擬莖點霉屬病害分子遺傳及基因功能研究正日益受到關(guān)注。Anco等首次將綠色熒光蛋白(Greenfluorescentprotein,GFP)通過原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化到P.viticola中,獲得致病力未變但能發(fā)綠色熒光的轉(zhuǎn)化株(圖4),為致病侵染進程分析提供了方便。Jackson等則基于抗病遺傳規(guī)律對大豆抗擬莖點種腐病的遺傳圖譜進行了相關(guān)研究,應(yīng)用于抗病育種。Toyomasu等利用基因組步移法對P.amygdali二萜生物合成相關(guān)基因簇進行了鑒定和功能分析。Kanematsu等對擬莖點霉屬真菌的有性交配型基因MAT1-1和MAT1-2進行了測序和克隆研究。Sebastianes等首次報道了農(nóng)桿菌介導的Diaporthephaseolorum真菌分子遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù),成功獲得T-DNA插入突變體,并對突變體進行了生物學特性及致病性分析。Pioli對阿根廷境內(nèi)D.phaseolorum真菌的形態(tài)學、分子生物學及致病變異性進行了系統(tǒng)分析。3大豆莖枯病種p.中小型病原菌-nd-p.n-普擬莖點霉真菌作為病原菌,屬中大多數(shù)種可導致作物、水果及樹木等植物病害,如P.longicolla引起的大豆擬莖點種腐病、P.viticola引起的葡萄擬莖點藤葉斑病、P.azadirachtae引起的苦楝樹枯梢病等,少數(shù)種甚至引起動物或人類病害。最新研究表明,引起菜豆擬莖點霉病的P.phaseoli同時可以導致人類病害。此外,該屬中還有部分種為非致病性的植物內(nèi)生真菌和植物腐生菌。該屬種類繁多、形態(tài)特殊、影響廣泛、經(jīng)濟重要性顯著、研究價值巨大。然而,目前對于該屬病害的研究尤其是基礎(chǔ)研究相對薄弱,顯得與病害的重要性的極不匹配,十分有必要進一步加強對該類病害重要性的充分認識,并不斷加深對其的研究與應(yīng)用。為此,結(jié)合作者自身工作,并參考目前對模式真菌的研究方法,重點針對該屬中的致病真菌,認為亟需在以下方面著重加強:(1)系統(tǒng)鑒定該屬大量不同種的共性和特性,特別是對于重要的作物致病真菌在形態(tài)學、生物學特性、寄主范圍、侵染循環(huán)等方面的相似性和特異性,鑒于該屬病原菌種類繁多的特性,很有必要進一步系統(tǒng)分析完善該屬不同地域的種的遺傳進化和親緣關(guān)系,從而形成對該類病害形成更全面、準確和系統(tǒng)的認識;(2)加強探討該屬病原菌的致病機制,特別是從解剖學和分子生物學方面充分了解病菌完成致病侵染的過程,發(fā)現(xiàn)其與其他模式真菌致病機制上的差異,從分子致病機制上鑒定該屬病害的致病特異性,為病害安全、高效防控提供基因基礎(chǔ);(3)明確致病過程病原菌與寄主的互作,篩選作物抗病種質(zhì)資源,加強抗病遺傳育種研究,構(gòu)建抗病分子育種技術(shù)體系,從品種上提供病害防控的根本性途徑。大豆是世界上主要的油料作物,具有極為重要的經(jīng)濟和戰(zhàn)略地位。大豆擬莖點霉莖枯種腐病是世界范圍內(nèi)廣泛影響大豆生產(chǎn)的重要病害,引起該病害的病原菌是大豆擬莖點霉(Phomopsislongicolla)。該病原菌于1985年首次在美國俄亥俄州被報道,目前已發(fā)展為世界各國的大豆重要病害之一。P.longicolla可引起大豆莖枯病,造成大豆幼苗壞死、植株莖部及莖與分枝連接部退綠、干枯,形成病斑,隨后病斑擴展,環(huán)莖生長最終導致整株枯萎和死亡。此外,該病原菌還可引發(fā)大豆種腐病,種子感染P.longicolla后,表面分布著致密的白色絮狀菌絲,并伴有黑色小點,使得種子活力降低、腐爛及發(fā)芽率衰退,并引起籽粒褪色,嚴重影響外觀質(zhì)量;同時,大豆營養(yǎng)品質(zhì)顯著降低,造成重大經(jīng)濟損失。Diaporthe間座殼屬,被認為是擬莖點霉屬的有性型,研究發(fā)現(xiàn),Diaporthe/Phomopsis亦可形成病菌復合體種群,共同侵染大豆莖部,引起大豆莖部綜合型病害癥狀。前人研究表明,P.longicolla病菌分生孢子無色透明、單胞,絕大部分為α型(橢圓或紡錘形,(4.9~8.8)μm×(1.9~3.5)μm,平均6.2μm×2.3μm),通常內(nèi)含1~2個油球,β型分生孢子比較罕見。菌落適宜生長溫度為20~25℃,室溫下PDA培養(yǎng)基上,菌落白色、菌絲密集,14天后開始長出子實體,隨著培養(yǎng)時間延長,產(chǎn)生色素使得部分區(qū)域出現(xiàn)黃綠色,培養(yǎng)基背面呈現(xiàn)獨生或聚集的黑色分生孢子座。分生孢子器(168~468μm)著生于子座上,單生或簇生,有孔口,單室或多室,具有突起的頸。分生孢子梗[(3.5~24)μm×(1~4)μm]具分隔,單生或分枝,無色。產(chǎn)胞細胞透明,呈瓶梗狀。圖1為P.longicolla菌落、子座、分生孢子器及分生孢子形態(tài)。有研究表明,病殘體或種子是休眠菌絲體越冬的主要場所。植株病殘體或帶菌土壤是病菌初侵染來源,感病種子的介導是病害傳播另一重要途徑。在大豆生長季節(jié),風雨可傳播大量的分生孢子至大豆植株上,數(shù)小時內(nèi)分生孢子便可迅速萌發(fā),進行致病侵染過程,尤其容易從植株傷口處進行侵染。致病初期感病處呈鮮紅色,逐漸變黑并有輕微凹陷,病斑呈橢圓形,最終導致植株死亡,并在莖稈上產(chǎn)生大量的分生孢子器。該病害可伴隨大豆的整個生長期,初期侵染莖部,在大豆成熟期,豆莢也可成為病菌侵染的目標,而種子侵染大都發(fā)生在豆莢成熟期。前人報道,該病菌在致病侵染過程中可同時分泌產(chǎn)生降解大豆種皮蛋白的酶,菌絲侵入種皮后,不斷發(fā)展至子葉、胚根、胚芽,并通過珠柄和種臍侵染至胚珠,進而引起種子腐爛。高溫、高濕、多雨的環(huán)境極易導致病害大量發(fā)生。該病菌擁有較廣的寄主范圍,除大豆外,自然條件下還可導致花生、番茄、蒼耳、三葉草、苘麻、綠豆、馬塘等植物發(fā)病。蘆筍(AsparagusofficinalisL.)富含皂甙、蘆丁、天門冬氨酸、植物多糖、植物有機硒及多類維生素等活性因子,是一種重要的營養(yǎng)和藥用功能型蔬菜,被盛譽為“世界十大名菜之一”。蘆筍莖枯病是危害蘆筍生產(chǎn)的重要真菌病害,由天門冬擬莖點霉(P.asparagi)引起,在美國、歐洲和澳大利亞等地區(qū)均有報道,呈世界性廣泛分布。中國作為世界蘆筍主產(chǎn)區(qū),近年來莖枯病平均感染率超過50%,危害特別嚴重,經(jīng)濟損失巨大,已成為中國蘆筍產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的最主要限制因子之一。近年來,隨著世界蘆筍產(chǎn)業(yè)的日益迅速發(fā)展,蘆筍莖枯病害的防控及致病機制的相關(guān)研究日益受到極大關(guān)注。該病主要危害莖稈或嫩筍,也可侵染枝梗和擬葉,初呈水漬條狀病斑、隨后漸變成暗黑色梭條形,病斑中部赤褐色凹陷,生長大量分生孢子器,導致整株枯死,并迅速傳染至相鄰植株。前人研究表明,病菌分生孢子呈無色、單孢,大部分為α型(長橢圓形,(5.0~12.5)μm×(1.8~3.8)μm),少量呈β型(線或鉤形,(17.5~26.0)μm×(1.0~2.0)μm)和中間型[(12.0~17.0)μm×(2.5~4.5)μm],其中α型孢子通常內(nèi)含1~3個油球。蘆筍栽培品種間大都表現(xiàn)為感病,耐病及高抗莖枯病品種極少。筆者經(jīng)過長期研究和蘆筍種質(zhì)資源收集、篩選工作,已發(fā)現(xiàn)并獲得蘆筍近緣野生種中存在抗病性好的種質(zhì)資源材料,并通過近緣野生種間雜交獲得了后代,目前正在構(gòu)建遺傳群體和對后代進行抗病性鑒定及遺傳規(guī)律探討,這些或許可為今后莖枯病抗病研究提供前期基礎(chǔ)。結(jié)合筆者的研究工作,對蘆筍莖枯病的重要危害癥狀、地域分布、病菌名稱、生物學特性、逆境適應(yīng)性、致病侵染循環(huán)、品種抗病性及關(guān)鍵防控技術(shù)等的國內(nèi)外最新研究進展進行了系統(tǒng)綜述。茄子為以漿果為產(chǎn)品的一年生草本植物,作為一種重要的蔬菜深受消費者喜愛。茄子褐紋病主要危害茄子果實,普遍造成果腐,特別是即將成熟的果實最易感病,顯著降低其外觀和商品品質(zhì),是生產(chǎn)上最嚴重的病害之一。除果實外,該病害還可在莖桿、葉子等茄子植株的各個部位發(fā)生,病斑褐色、呈近圓形或不規(guī)則形,后期分布輪狀排列的黑色分生孢子器。葡萄在中國水果產(chǎn)業(yè)中地位重要,其用途廣泛且產(chǎn)業(yè)加工鏈較長,經(jīng)濟效益顯著。葡萄擬莖點霉藤葉斑病害目前已成為葡萄重要的采后病害,造成果實壞死、腐爛,嚴重影響葡萄的品質(zhì)和經(jīng)濟價值。研究發(fā)現(xiàn),該病害常感染果粒,是葡萄重要的貯藏期真菌病害,幾乎能侵染各類葡萄栽培種,從感病到出現(xiàn)明顯病害癥狀約7天。病害癥狀表現(xiàn)為,初期感病部位呈水浸狀,并伴隨白色菌絲長出,而后產(chǎn)生黑色分生孢子器,導致果粒腐爛。研究表明,該病害的病菌為P.viticola,該病菌菌絲透明、有隔并具備較稠密的菌絲墊(PDA培養(yǎng)基),室溫下菌落生長速率為1.21cm/d。該病菌的分生孢子器內(nèi)可產(chǎn)生2種不同類型的分生孢子梗,其中一種較長[(12~20)μm×2μm],頂端呈尖銳狀,該類分生孢子梗可產(chǎn)生透明、呈橢圓或梭形的a型分生孢子[(7~10)μm×(2~4)μm],通常具有2個油滴;另一類孢子梗則相對較短[(5~8)μm×1.5μm],可產(chǎn)生彎曲線狀β型分生孢子[(18~30)μm×(0.5~1)μ