馬鈴薯粉痂菌誘餌植物篩選及環(huán)境對(duì)病害發(fā)生的影響

劉霞，胡先奇，楊艷麗

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/云南省植物病理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650201）

病蟲(chóng)防治

馬鈴薯粉痂菌誘餌植物篩選及環(huán)境對(duì)病害發(fā)生的影響

劉霞，胡先奇，楊艷麗*

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/云南省植物病理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650201）

通過(guò)篩選獲得土壤中馬鈴薯粉痂菌的誘餌植物，明確不同地區(qū)土樣的含菌量以及馬鈴薯栽培品種對(duì)土壤含菌量的影響；同時(shí)，研究溫度和土壤含水量對(duì)馬鈴薯粉痂病發(fā)病情況的影響。采用帶菌土壤誘導(dǎo)和帶菌薯塊誘導(dǎo)兩種活體誘導(dǎo)的方法進(jìn)行馬鈴薯粉痂菌的誘導(dǎo)；在溫室條件下設(shè)計(jì)不同的處理來(lái)研究溫度和土壤含水量對(duì)馬鈴薯粉痂病發(fā)病的影響。篩選得到誘餌植物為番茄品種‘3-375’，不同地區(qū)和種植不同馬鈴薯品種的土壤中粉痂菌的含量存在差異。溫度和土壤含水量對(duì)粉痂病發(fā)病情況有一定影響。土壤中存在馬鈴薯粉痂菌，該病原菌可以通過(guò)土壤和種薯傳播；溫度和土壤含水量等環(huán)境因素對(duì)該病害的發(fā)生有影響。

馬鈴薯粉痂菌；誘餌植物；溫度；土壤含水量

馬鈴薯粉痂病是馬鈴薯粉痂菌（Spongospora subterranea f.sp.subterranea）引起的真菌性病害，主要危害馬鈴薯的塊莖和根部，有時(shí)馬鈴薯莖也可染病。馬鈴薯感染粉痂菌后對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量和商品性造成直接影響，特別是對(duì)進(jìn)入超市的鮮食型馬鈴薯的商品性影響更大[1]。目前，馬鈴薯粉痂菌不能進(jìn)行離體培養(yǎng)，主要是進(jìn)行活體培養(yǎng)和接種，現(xiàn)在主要采用誘餌植物來(lái)誘捕馬鈴薯粉痂菌，最常用的誘餌植物主要是番茄苗，還有報(bào)道使用馬鈴薯苗和藜科植物[2,3]。粉痂病的發(fā)生與馬鈴薯生長(zhǎng)季節(jié)的溫度關(guān)系密切，一般馬鈴薯生長(zhǎng)季節(jié)持續(xù)保持低溫的氣候，馬鈴薯粉痂病發(fā)生就較為嚴(yán)重；相反，如果生長(zhǎng)季節(jié)溫度偏高，馬鈴薯粉痂病不發(fā)生或者發(fā)病很輕[4,5]。Kirkham[6]發(fā)現(xiàn)，種植較早并種植在氣候相對(duì)寒冷的地塊中的馬鈴薯比種植較晚的馬鈴薯更容易發(fā)生粉痂病。Ramsey[7]報(bào)道，當(dāng)馬鈴薯種植在溫度15～16℃的溫室時(shí)，83%的薯塊發(fā)生粉痂病，在溫度21.1℃或26.7℃時(shí)很少或沒(méi)有病害的發(fā)生。De Boer等[8]研究認(rèn)為，低溫對(duì)于促進(jìn)病害的發(fā)展特別重要。土壤水分含量高是粉痂病發(fā)生嚴(yán)重的主要因素之一，有許多報(bào)道證實(shí)了這個(gè)觀點(diǎn)。在薯塊生長(zhǎng)較快的生長(zhǎng)季節(jié)的前一階段，土壤中的水分含量對(duì)病害的發(fā)生具有相當(dāng)大的影響，發(fā)病薯塊的數(shù)量和嚴(yán)重度都與土壤水分的含量有必然的聯(lián)系[9]。Hims[10]和Parker[11]認(rèn)為，土壤中較高的水分含量促進(jìn)了游動(dòng)孢子對(duì)薯塊的侵染。Wale[12]指出，土壤中水分的短期飽和狀態(tài)對(duì)病原物的發(fā)展最有幫助，較高的土壤水分含量能夠促進(jìn)游動(dòng)孢子的釋放，從而促進(jìn)病原對(duì)馬鈴薯的侵染。

本研究采用3個(gè)番茄品種對(duì)土壤中的粉痂菌進(jìn)行誘導(dǎo)，從而確定不同地區(qū)土壤中粉痂菌含量的差異，并通過(guò)馬鈴薯試管苗進(jìn)行誘導(dǎo)，對(duì)薯塊的發(fā)病情況進(jìn)行調(diào)查，由薯塊發(fā)病的病級(jí)來(lái)確定土壤的含菌量。同時(shí)，在人工氣候箱中控制溫度和土壤水分，研究環(huán)境因素對(duì)馬鈴薯粉痂病發(fā)生情況的影響，為云南省開(kāi)展粉痂病的深入研究和防治示范奠定基礎(chǔ)，為通過(guò)農(nóng)業(yè)栽培措施來(lái)減輕馬鈴薯粉痂病的發(fā)生提供可靠的理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)提高云南省馬鈴薯種薯質(zhì)量亦具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試植物

茄科植物：番茄品種‘3-375’，‘L3708’，‘CLN2037E’。

馬鈴薯：‘滇薯6號(hào)（PB06）’試管苗，‘合作88’無(wú)菌種薯，2010年馬鈴薯收獲期采自云南會(huì)澤不同品種的感病薯塊。

1.1.2 供試土壤

滅菌土壤，供試帶菌土樣分別采自云南昭通、會(huì)澤、宣威、尋甸、香格里拉等馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)種植不同馬鈴薯品種的地塊，共25個(gè)樣品（表1）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 活體誘導(dǎo)法

本試驗(yàn)采用帶菌土壤誘導(dǎo)和帶菌薯塊誘導(dǎo)兩種誘導(dǎo)方式。

帶菌土壤的誘導(dǎo)：根據(jù)誘餌植物篩選試驗(yàn)得到的感病誘導(dǎo)番茄品種‘3-375’，以及馬鈴薯品種‘PB06’，進(jìn)行帶菌土的誘導(dǎo)。采用漂浮培育3～4周的番茄苗和組織培養(yǎng)的馬鈴薯試管苗，移栽到裝好盆的帶菌土壤中，在18℃的溫室中培養(yǎng)，大約2個(gè)月后檢查誘導(dǎo)結(jié)果。

帶菌薯塊的誘導(dǎo)：將2010年采集的不同品種的發(fā)病薯塊種植在滅菌土中進(jìn)行誘導(dǎo)，收獲后檢查子代薯塊的發(fā)病情況。

1.2.2 溫度對(duì)病害發(fā)生情況的影響

4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，人工接種后分別放入不同溫度的人工氣候箱中（人工接種：采集感病馬鈴薯塊莖，用消毒刀削下發(fā)病嚴(yán)重薯塊的表皮，室內(nèi)自然條件下晾一夜，然后均勻接種在盆栽中）。處理1：溫度控制在22～26℃；處理2：溫度控制在15～20℃；處理3：溫度控制在10～13℃；處理4：放在室溫下（15～20℃）做對(duì)照。待自然成熟死亡后收集馬鈴薯進(jìn)行比較。

1.2.3 土壤含水量對(duì)馬鈴薯粉痂病發(fā)病情況的影響

4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，人工接種后放置在溫室中，溫度為22～26℃。處理1：每隔1 d澆1次水；處理2：每隔3 d澆1次水；處理3：每隔1周澆1次水；處理4：對(duì)照，根據(jù)天氣情況，每隔2～4 d澆1次水。每次澆900 mL水，使土壤水分飽和。待植株自然成熟死亡后收集馬鈴薯進(jìn)行比較分析。

1.2.4 病害調(diào)查的方法

粉痂病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（Swiss Federal Institute of Technology）植物科學(xué)學(xué)院Merz教授提供的在歐洲廣泛采用的6級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（圖1）。

待馬鈴薯自然成熟死亡后，收獲薯塊，計(jì)算發(fā)病率、病情指數(shù)和嚴(yán)重度。

發(fā)病率（%）=（發(fā)病薯塊數(shù)/調(diào)查總薯數(shù)）×100嚴(yán)重度=∑（各級(jí)病薯×各級(jí)代表值）/調(diào)查總薯數(shù)

表1 供試帶菌土樣Table 1Infected soil samples

圖1 馬鈴薯粉痂菌侵染薯塊的病級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Figure 1Standard scoring for tuber infection by S.subterranea f.sp.subterranea

2 結(jié)果與分析

2.1 誘導(dǎo)植物的篩選

將番茄品種‘3-375’、‘L3708’、‘CLN2037E’分別種植在采自會(huì)澤縣大海鄉(xiāng)、會(huì)澤縣金鐘鎮(zhèn)、尋甸縣六哨鄉(xiāng)、香格里拉哈木社、昭通市靖安鄉(xiāng)的帶菌土樣中。檢查誘導(dǎo)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在5個(gè)帶菌土樣當(dāng)中，根部侵染最嚴(yán)重的均為‘3-375’，‘L3708’和‘CLN2037E’的根部侵染均不明顯，由此篩選‘3-375’作為馬鈴薯粉痂菌的誘餌植物（圖2）。

圖2 誘餌植物篩選Figure 2Screening for bait-plant

2.2 不同地區(qū)帶菌土樣的菌量比較

將番茄品種‘3-375’、‘L3708’、‘CLN2037E’分別種植在采自會(huì)澤縣火紅鄉(xiāng)、會(huì)澤縣大海鄉(xiāng)、宣威市東山鎮(zhèn)、中甸嚇那社、尋甸六哨以及昭通市太平鄉(xiāng)的6個(gè)地點(diǎn)的土樣中。結(jié)果表明：‘3-375’在采自6個(gè)地點(diǎn)的土樣中根部侵染都是最嚴(yán)重的；而3個(gè)番茄品種均在采自中甸嚇那社的土樣中根部侵染嚴(yán)重，說(shuō)明采自該地的土樣中含菌量最高（圖3）。

圖3 不同地點(diǎn)土樣的菌量差異Figure 3Difference in fungus quantity in different soil samples

2.3 不同寄主帶菌土樣的菌量差異

將誘餌植物‘3-375’分別種植在采自會(huì)澤縣大海鄉(xiāng)的6個(gè)土樣（前作分別為馬鈴薯品種‘米拉’、‘會(huì)-2’、‘合作88’、‘PB06’、‘PB04’和‘賴皮洋芋’）、會(huì)澤金鐘鎮(zhèn)的3個(gè)土樣（前作分別種植馬鈴薯品種‘會(huì)-2’、‘合作88’和‘PB04’）和尋甸的3個(gè)土樣（前作分別種植馬鈴薯品種‘昆引13’、‘合作88’和‘PB04’）中，結(jié)果顯示‘3-375’在種植‘合作88’和‘賴皮洋芋’的土樣中侵染較重，說(shuō)明采自會(huì)澤的種植‘合作88’和‘賴皮洋芋’的土樣中含菌量較高，而種植其他馬鈴薯品種的含菌量相對(duì)較低。從‘3-375’根部的侵染來(lái)看，采自尋甸種植不同馬鈴薯品種的3個(gè)土樣的菌量差別不明顯（圖4）。

2.4 不同越冬條件下菌量的比較

這個(gè)試驗(yàn)分為兩組，一組是2010年8月份馬鈴薯收獲季節(jié)從發(fā)病較重的地塊采集的土壤，帶回后直接移栽入番茄苗，越冬后，第二年重新栽入番茄，6～7周后檢查根部的侵染情況；另一組是2011年3月份從相同地塊采回的在自然條件下越冬的土壤，與第一組同時(shí)栽入番茄并檢查結(jié)果。結(jié)果表明，2011年采集的自然越冬的土壤中的菌量偏高，但總體上差異并不顯著（圖5）。

圖4 來(lái)自不同寄主土樣菌量的差異Figure 4Difference in fungus quantity for different soils where host plants were grow

圖5 不同越冬條件下菌量的比較Figure 5Comparison of fungus quantity in different hibernal conditions

2.5 健康根部與被侵染根部的比較

健康的植物根部表面光滑，色澤明亮，而被侵染的根部表皮已腐爛，顏色暗淡（圖6）。

2.6 移栽試管苗粉痂病的誘導(dǎo)

將組織培養(yǎng)的馬鈴薯品種‘PB06’的苗移栽到溫室的珍珠沙中，生長(zhǎng)一段時(shí)間后，扦插，然后將扦插成活的馬鈴薯苗移栽入2010年采集的帶菌土壤中，結(jié)薯后檢查誘導(dǎo)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對(duì)馬鈴薯的植株生長(zhǎng)影響不大，而薯塊明顯侵染，進(jìn)一步證明了土壤中馬鈴薯粉痂菌的存在（圖7）。

2.7 種薯傳病和不同馬鈴薯品種帶菌薯塊感病情況

將2010年從會(huì)澤采集的不同品種的帶菌薯塊種植在溫室中，收獲后檢查結(jié)果。結(jié)果表明，帶菌種薯對(duì)下一代植株地上部的生長(zhǎng)影響不明顯（圖8），但對(duì)子代薯塊的發(fā)病情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后可以確定該病原菌是能夠通過(guò)薯塊帶菌傳播的（表2）。

圖6 健康與侵染根部的比較Figure 6Comparison between healthy and infected roots

圖7 移栽試管苗誘導(dǎo)發(fā)生粉痂病Figure 7Occurrence of powdery scab of potato plants derived from plantlets in vitro transplanted in infected soil

圖8 帶菌種薯對(duì)下一代植株和塊莖的侵染Figure 8Infection of diseased seed tuber on daughter plant and tuber

表2 不同品種帶菌種薯對(duì)后代塊莖的侵染Table 2Infection of diseased seed tuber on daughter tuber of different cultivars

表3 不同溫度對(duì)粉痂病發(fā)病情況的影響Table 3Severity of disease occurrence in different temperatures

表4 土壤含水量對(duì)粉痂病發(fā)病情況的影響Table 4Severity of disease occurrence in different soil water contents

2.8 溫度對(duì)粉痂病發(fā)病情況的影響

在其他條件相同的情況下，溫度在15～20℃之間時(shí)，發(fā)病情況相比另外兩個(gè)溫度區(qū)的發(fā)病情況嚴(yán)重。其發(fā)病率為96.9%，嚴(yán)重度為1.88，病情指數(shù)為46.88%。發(fā)病最嚴(yán)重的室溫對(duì)照，溫度也在15～20℃范圍。因此，在單獨(dú)考慮溫度因子對(duì)粉痂病的影響時(shí)，溫度在15～20℃之間是粉痂病的最易發(fā)病溫度（表3）。

2.9 土壤含水量對(duì)粉痂病的影響

在其他條件相同的情況下，粉痂病的發(fā)病率、嚴(yán)重度、病情指數(shù)都隨著澆水頻率的減少而逐漸降低。每隔1d澆水1次時(shí)，粉痂病的發(fā)病率為100%，嚴(yán)重度為2.71，病情指數(shù)為67.86%，而每周只澆水1次時(shí)，粉痂病的發(fā)病率、嚴(yán)重度和病情指數(shù)都有大幅下降，分別為43.3%、0.50和25%。所以，在不考慮其他影響因子情況下，土壤中的含水量越是豐富，粉痂病發(fā)病情況越嚴(yán)重（表4）。

3 討論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選出誘餌植物‘3-375’，與國(guó)外采用番茄作為誘餌植物一致[13]?！?-375’誘導(dǎo)土壤中病原菌的試驗(yàn)表明采自不同地點(diǎn)的土樣中含菌量不同，種植不同馬鈴薯品種的土壤中含菌量也存在差異?？梢?jiàn)馬鈴薯粉痂菌在土壤中的存活除受當(dāng)?shù)貧夂蚝铜h(huán)境因素的影響外，還受當(dāng)?shù)伛R鈴薯栽培品種對(duì)粉痂菌抗性的影響。馬鈴薯試管苗誘導(dǎo)試驗(yàn)進(jìn)一步證明粉痂菌能在土壤中存活，并通過(guò)土壤進(jìn)行傳播。

自然條件下越冬土樣的含菌量高于溫室中越冬的土樣。在自然條件下，土壤周圍其它微生物的存在，以及土壤的溫濕度等條件更適合病原菌的生存；而溫室條件下越冬的土樣，不存在周圍土壤的微生物，溫濕度條件也不一定適合病原菌的生存，最重要的是在冬季栽培過(guò)一批誘導(dǎo)植物，可能使土壤中的病原菌發(fā)生變化。

本試驗(yàn)確定了種薯傳病的可能性和不同品種帶菌薯塊發(fā)病情況的差異。在溫室種植的9個(gè)帶菌馬鈴薯品種，子代全部發(fā)病，證明馬鈴薯粉痂病可以通過(guò)種薯帶菌進(jìn)行傳播，但種薯帶菌與大田病害發(fā)生程度的相關(guān)性，還有待于進(jìn)一步研究。

在單獨(dú)考慮溫度因子對(duì)粉痂病的影響時(shí)，溫度在15～20℃之間時(shí)，發(fā)病情況相比另外兩個(gè)溫度區(qū)的發(fā)病情況嚴(yán)重，即說(shuō)明溫度15～20℃之間是粉痂病的最易發(fā)病溫度。這與Kirkham[6]報(bào)道的結(jié)果相一致。在其他條件相同的情況下，粉痂病的發(fā)病率、嚴(yán)重度、病情指數(shù)都隨著澆水頻率的減少而逐漸降低，表明土壤中的含水量越是豐富，粉痂病發(fā)病情況越嚴(yán)重。

[1]Wallace A,Williams N A,Lowe R,et al.Detection of Spongospora subterranea using monoclonal antibodies in ELISA[J].Plant Pathology,1995,44(2):355-358.

[2]張中義,冷懷瓊,張志銘,等.植物病原真菌學(xué)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,1988.

[3]Van de Graaf P,Lees A K,Cullen D W,et al.Detection and quantification of Spongospora subterranea in soil,water and plant tissue samples using real-time PCR[J].European Journal of Plant Pathology,2003,109:589-591.

[4]Claxton J R.Arnold D L,Blakesley D,et al.The effects of temperature on zoospores of the crook root fungus Spongospora subterranea f.sp.nasturtii[J].Plant Pathology,1995,44(5): 765-771.

[5]Christ B J.Effect of planting date and inoculum level on incidence and severity of powdery scab on potato[J].Potato Research,1989, 32:419-424.

[6]Kirkham R P.Screening for resistance to powdery scab disease of potatoes[J].Australian Journal of Experimental Agriculture,1986, 26:245-247.

[7]Ramsey G B.Influence of moisture and temperature upon infection by Spongospora subterranea[J].Phytopathology,1918,8:29-31.

[8]De Boer R F,Taylor P A,Flrtt S P,et al.Effects of soil temperature,moisture,and timing of irrigation on powdery scab of potatoes[C]//Parker C A,Rovira A D,Moore K J,et al. ProceedingsoftheFourthInternationalCongressofPlant Pathology.Melbourne,Australia:RowprintServices,1985: 197-198.

[9]Harrison J G,Searle R J,Williams N A.Powdery scab disease of potato—a review[J].Plant Pathology,1997,46:1-25.

[10]Hims M.The weather relationship of powdery scab disease of potatoes[J].Annals of Applied Biology,1976,84:274-275.

[11]Parker A.Cultural control of powdery scab of potatoes[C]// ProceedingsoftheCropProtectioninNorthernBritain Conference.Dundee UK:The Association for Crop Protection in Northern Britain,1984,132-137.

[12]Wale S J.Powdery scab-are there any easy solutions?[J].Potato World,1987,4(4):8-9.

[13]Merz U.Infectivity,inoculum density and germination of Spongospora subterranea resting spores:a solution-culture test system[J].Bulletin OEPP,1989,19:585-592.

Screening for Bait-plant of Spongospora subterranea and Impact of
Environments on Potato Powdery Scab Disease Occurrence

LIU Xia,HU Xianqi,YANG Yanli＊
(College of Plant Protection,Yunnan Agricultural University/Key Laboratory of Plant Pathology
of Yunnan,Kunming,Yunnan 650201,China)

The aim was to screen bait-plants of Spongospora subterranea in soil,understand the pathogen content in different areas and the effect of potato cultivars on soil pathogen content.At the same time,the influence of temperature and soil water content was studied on the occurrence of powdery scab.Two methods,contaminated soil and infected tuber,were used for screening bait-plant of Spongospora subterranean.Different treatments under greenhouse were designed to study the impact of temperature and soil water content on the incidence of powdery scab.Tomato variety'3-375'was identified as bait-plant,and the content of pathogen was found to be different in different regions and cultivars.Temperature and soil water contenthadacertaininfluenceontheincidenceofpowderyscab.Spongosporasubterraneawasfoundinsoil,whichcanspread throughthesoilanddiseasedseedtuber.Temperatureandsoilwatercontentcanaffecttheoccurrenceofthedisease.

Spongospora subterranea;bait-plant;temperature;soil water content

S532

A

1672－3635（2014）01-0035-08

2013-12-06

云南省自然科學(xué)基金（2004C0036M），云南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系[2009(53)]，國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（31201255）。

劉霞（1980-），女，講師，博士，從事馬鈴薯病害研究。

楊艷麗，教授，從事馬鈴薯病害及抗病品種選育研究，E-mail:zqccn@aliyun.com。