甘南農(nóng)牧過渡區(qū)燕麥田孢囊線蟲的發(fā)生與分布

李惠霞，李健榮，趙 鵬，徐鵬剛，堅(jiān)晉卓，彭德良

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅蘭州 730070；2.中國農(nóng)科院植物保護(hù)研究所/植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

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甘南農(nóng)牧過渡區(qū)燕麥田孢囊線蟲的發(fā)生與分布

李惠霞1，李健榮1，趙 鵬1，徐鵬剛1，堅(jiān)晉卓1，彭德良2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅蘭州 730070；2.中國農(nóng)科院植物保護(hù)研究所/植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

為明確孢囊線蟲在高寒、高海拔區(qū)的發(fā)生與分布情況，2015年8月，采用Z字型取樣法，對(duì)甘南農(nóng)牧過渡區(qū)10 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)燕麥田的80份根際土樣進(jìn)行了孢囊線蟲調(diào)查。80份土樣中孢囊線蟲平均檢出率為87.5%，夏河縣的達(dá)菱鄉(xiāng)、達(dá)麥鄉(xiāng)、唐嘎爾鄉(xiāng)與那吾鄉(xiāng)，卓尼縣杓哇鄉(xiāng)及臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)土樣的檢出率均達(dá)100%；夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)最低，為60%。海拔高度不同，孢囊線蟲的分布不同，在海拔2 501～2 800 m的區(qū)域土樣中，孢囊線蟲檢出率最高，為100%，在海拔3 101～3 500 m區(qū)域檢出率最低，為58.3%。燕麥田間孢囊線蟲密度平均為3.7 個(gè)·100 g-1土，其中卓尼縣杓哇鄉(xiāng)的密度最高，為14.4 個(gè)·100 g-1土，夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)和臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)的最低，為1.1 個(gè)·100 g-1土。通過形態(tài)學(xué)特征鑒定，此區(qū)的孢囊線蟲為燕麥孢囊線蟲(Heteroderaavenae)。

甘南；燕麥；禾谷孢囊線蟲；發(fā)生分布

禾谷孢囊線蟲(Cereal cyst nematode，CCN)是一種危害大麥(Hordeumvulgare)、小麥(Triticumaestivum)、燕麥(Avenasativa)、黑麥(Loliumperenne)等麥類作物的全球性重要病害[1]。最早于1874年在德國發(fā)現(xiàn)，之后相繼在非洲、歐洲、澳大利亞、日本、印度等地發(fā)生，目前分布于全球五大洲的40多個(gè)國家[2-3]，造成了十分巨大的經(jīng)濟(jì)損失。禾谷孢囊線蟲是一個(gè)復(fù)合種群，包括12個(gè)有效種，世界上廣泛分布且對(duì)麥類作物影響較大的主要是燕麥孢囊線蟲(H.avenae)、菲利普孢囊線蟲(H.filipjevi)和麥類孢囊線蟲(H.latipons)[4-5]。我國于1989年由陳品三在湖北發(fā)現(xiàn)H.avenae，之后相繼在河南、河北、北京、內(nèi)蒙古、青海、山東、山西、寧夏、甘肅、安徽、陜西、江蘇、天津、西藏和新疆等15個(gè)省市的300多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，小麥發(fā)病面積達(dá)400萬hm2，約占全國種植面積的10%，嚴(yán)重威脅我國小麥生產(chǎn)安全[6-10]。H.filipjevi主要分布在歐洲、美洲和中亞[11-12]，在我國河南省的臨潁、許昌、衛(wèi)輝和延津等地也有發(fā)現(xiàn)[13]。H.latipons主要分布在以色列、塞浦路斯、西班牙、美國、日本和地中海地區(qū)的一些國家[14-16]，我國尚未見報(bào)道。

禾谷孢囊線蟲危害小麥的研究報(bào)道較多，但對(duì)燕麥的危害鮮有報(bào)道。甘南地處青藏高原東北邊緣，平均海拔2 960 m、平均氣溫1.7 ℃、年均降水量400～800 mm、無霜期短、日照時(shí)間長，為高原大陸性季風(fēng)氣候，十分適宜燕麥的種植。甘南是甘肅省主要的畜牧業(yè)基地，燕麥作為該地優(yōu)質(zhì)牧草在該地區(qū)牧業(yè)中占有重要的地位，尤其是在入冬草地枯黃之后，燕麥?zhǔn)潜夭豢缮俚男竽溜暳?，燕麥的產(chǎn)量及生長情況是維持家畜平安越冬的重要保障。近幾年來，甘肅多地已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有禾谷孢囊線蟲的危害[17]，但甘南未見報(bào)道。因此，本研究擬對(duì)甘南農(nóng)牧過渡區(qū)開展燕麥田孢囊線蟲病害的調(diào)查，以期明確孢囊線蟲在該地區(qū)的分布及發(fā)生情況，對(duì)孢囊線蟲的有效防控和畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃制定提供重要參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1土樣的采集

2015年8月，在燕麥灌漿期，對(duì)甘南農(nóng)牧過渡帶燕麥主產(chǎn)區(qū)10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行調(diào)查，包括夏河縣?？撇菰?、達(dá)菱鄉(xiāng)、達(dá)麥鄉(xiāng)、王格爾塘鎮(zhèn)、唐嘎爾鄉(xiāng)、那吾鄉(xiāng)，合作市卡加道鄉(xiāng)、佐蓋曼瑪鄉(xiāng)，卓尼縣杓哇鄉(xiāng)及臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)。由于線蟲在田間的分布極不均勻，故采用Z字型多點(diǎn)隨機(jī)取樣法。用1 cm×15 cm取樣器采集燕麥根際5～20 cm土壤，每塊地采集20～30 個(gè)土柱，混合后裝入塑料袋，作為1個(gè)樣品。寫好標(biāo)簽，用GPS記錄當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、海拔等信息。采樣點(diǎn)信息詳見表1。

1.2孢囊的分離計(jì)數(shù)

采用簡易漂浮分離法，將每份土樣分別混勻后取100 g置于塑料桶中，加水?dāng)嚢瑁雇翂K完全溶解，靜置2～3 min后，將上清液傾入26目和65目的套篩中，重復(fù)沖洗3次。然后搓洗，使大的雜物留在26目篩上，孢囊和小的雜物留在65目篩上。棄去26目篩上的雜物，將65目篩上的混合物輕輕搓洗至無土壤顆粒；將混合物分批置于50 mL的離心管中并加2 倍的高嶺土，攪勻后4 500 r·min-1離心5 min，傾去上清液和漂浮物。在沉淀中加50%的蔗糖溶液至40 mL刻度線，攪勻后以700 r·min-1離心2 min；上清液倒入65目篩中，流水漂洗干凈，統(tǒng)計(jì)空孢囊、飽滿孢囊數(shù)量。

1.3孢囊的檢查及鑒定

從每份土樣中挑選3個(gè)飽滿孢囊，置于載玻片上，釋放卵，沖洗至1.5 mL的離心管中，定容到0.5 mL，充分混勻，統(tǒng)計(jì)平均卵粒數(shù)[17]。每個(gè)線蟲群體至少取5個(gè)孢囊，用手術(shù)刀切取孢囊陰門錐，制作成臨時(shí)標(biāo)本，光學(xué)顯微鏡下(Axio Scope A1)觀察陰門膜孔的形態(tài)特征，并測量膜孔及陰門裂的體值，每個(gè)群體至少測量5個(gè)孢囊。將已孵化的二齡幼蟲挑到載玻片上，每個(gè)群體20條，殺死后制作成臨時(shí)標(biāo)本，置于光學(xué)顯微鏡下觀察和測量。參照謝 暉[18]的方法鑒定。

2　結(jié)果與分析

2.1孢囊線蟲的水平分布

由表1可知，所調(diào)查的10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)孢囊線蟲的檢出率為100%。80 份土樣孢囊線蟲的檢出率為87.5%(70)，其中夏河縣達(dá)菱鄉(xiāng)、達(dá)麥鄉(xiāng)、唐嘎爾鄉(xiāng)和那吾鄉(xiāng)，卓尼縣杓哇鄉(xiāng)及臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)的土樣中孢囊線蟲的檢出率均為100%；夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)的最低，為60%。田間平均孢囊密度為3.7 個(gè)·100 g-1土，其中卓尼縣杓哇鄉(xiāng)孢囊密度最高，為14.4 個(gè)·100 g-1土，夏河縣達(dá)麥鄉(xiāng)和那吾鄉(xiāng)的次之，分別為5.1和4.3 個(gè)·100 g-1土，夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)和臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)的最低，為1.1 個(gè)·100 g-1土。

表1　甘南農(nóng)牧過渡區(qū)孢囊線蟲發(fā)生及分布情況Table 1　Occurrence and distribution of cyst nematode in agriculture-pasture ecotone in Gannan

2.2孢囊線蟲的垂直分布

按2 200～2 500 m、2 501～2 800 m、2 801～3 100 m和3 101～3 500 m四個(gè)海拔梯度分別統(tǒng)計(jì)土樣中孢囊線蟲的檢出率(表2)。由表2可見，從海拔2 200 m的臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)到海拔為3 500 m的合作市佐蓋曼瑪鄉(xiāng)均有孢囊線蟲的分布，其中海拔2 501～2 800 m的土樣孢囊線蟲檢出率最高，為100%，而海拔3 101～3 500 m區(qū)段，孢囊線蟲檢出率和孢囊密度都最低。孢囊密度最高的區(qū)段為海拔2 200～2 500 m土樣，平均孢囊密度為6.4 個(gè)·100 g-1土，隨著海拔升高，孢囊密度呈降低趨勢。經(jīng)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，孢囊檢出率與海拔無明顯相關(guān)性(Y=-0.009 87X+117.905 9，r=0.184 8)。

表2　不同海拔孢囊線蟲的發(fā)生分布和密度Table 2　The distribution and densities of cyst nematodes at different altitudes

2.3孢囊線蟲的發(fā)生程度

由表1可知，不同地區(qū)孢囊的飽滿孢囊率有差異。10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的平均飽滿孢囊率達(dá)到56.7%，夏河縣達(dá)菱鄉(xiāng)的飽滿孢囊率最高，達(dá)到75.8%，夏河縣達(dá)麥鄉(xiāng)的次之，達(dá)到74.5%，夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)的最低，為37.6%。不同地區(qū)孢囊卵粒數(shù)也有差異，10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的孢囊平均卵粒數(shù)為189.2粒，其中夏河縣達(dá)麥鄉(xiāng)的最高為229粒，夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)的最低為133粒?？梢?，夏河縣王格爾塘鎮(zhèn)孢囊密度最少、飽滿孢囊率最低、平均孢囊卵粒數(shù)最少，是甘南地區(qū)燕麥田孢囊線蟲發(fā)病最輕的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而其他9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)相對(duì)發(fā)病較嚴(yán)重。

2.4孢囊線蟲的鑒定

甘南燕麥田孢囊線蟲的孢囊形態(tài)為闊檸檬形，褐色，頸部明顯(圖1)。孢囊長600 μm (455～712 μm)，孢囊寬456 μm (358～623 μm)。陰門錐膜孔為雙膜孔，無下橋，陰門裂清晰可見(圖1A)。陰門膜孔長40 μm(34～48 μm)；膜孔寬19 μm(15～23 μm)；陰門裂長11 μm(8～14 μm)，且陰門錐下方有較多泡狀突。二齡幼蟲線形，唇區(qū)圓，唇區(qū)與身體連接處縊縮明顯，口針強(qiáng)壯，長11 μm(8～14 μm)。中食道球發(fā)達(dá)，尾部呈錐形，有較長的透明區(qū)(圖1E)。其相關(guān)形態(tài)測量值為：線蟲體長536 μm (431～608 μm)；線蟲體寬23 μm (20～27 μm)；尾長57 μm (42～70 μm)；透明尾長39 μm (21～47 μm)。受精卵長123 μm (103～143 μm)；受精卵寬48 μm (40～54 μm)(表4)。甘南線蟲群體的形態(tài)特征與王明祖等[6]、陳品三等[19]和Williams等[20]等報(bào)道的基本一致，故將其鑒定為燕麥孢囊線蟲(H.avenae)。

A～C:陰門膜孔和泡狀突；D:二齡幼蟲頭部；E:二齡幼蟲尾部；F:二齡幼蟲；G:淺褐色胞囊；H:受精卵；I:卵和二齡幼蟲

A-C:Fenestra area and ballae; D:Head of second-stage juvenile; E:Tail of second-stage juvenile; F:Second-stage juvenile; G:Cyst; H:Eggs; I:Eggs and second-stage juvenile

圖1　孢囊線蟲形態(tài)特征圖Fig.1　Illustration of cyst nematode表3　甘南孢囊線蟲的孢囊、陰門錐、二齡幼蟲、受精卵的形態(tài)測量值Table 3　Morphometrics of cyst, vulual cone, second stage juvenile and fertilized egg of H.avenae 　μm

3　討 論

本試驗(yàn)所調(diào)查的甘南10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)燕麥田均發(fā)現(xiàn)孢囊線蟲。80份樣品中，平均孢囊檢出率為87.5%，其中夏河縣達(dá)菱鄉(xiāng)、達(dá)麥鄉(xiāng)、唐嘎爾鄉(xiāng)和那吾鄉(xiāng)、卓尼縣杓哇鄉(xiāng)、臨潭縣冶力關(guān)鎮(zhèn)樣品的孢囊檢出率都達(dá)到了100%，海拔最高的合作市佐蓋曼瑪鄉(xiāng)的檢出率也達(dá)到68.9%。樣品的平均孢囊密度為3.7個(gè)·100 g-1土。孢囊檢出率高的燕麥田，孢囊密度相對(duì)較高，孢囊飽滿率較高。孢囊線蟲的分布與海拔無明顯相關(guān)性；但隨著海拔升高，孢囊的密度呈降低的趨勢。甘南線蟲群體部分測量值比陳品三等[6]、王明祖等[19]和Williams等[20]的測量數(shù)據(jù)略小，但孢囊形態(tài)特征與H.avenae基本相一致。由此，將甘南所采集和分離得到孢囊線蟲均鑒定為燕麥孢囊線蟲(H.avenae)。這是甘南農(nóng)牧過渡區(qū)燕麥田首次發(fā)現(xiàn)燕麥孢囊線蟲病的發(fā)生。

近年來，禾谷孢囊線蟲陸續(xù)在我國小麥主產(chǎn)區(qū)如河南、河北、山東、陜西等地發(fā)生和蔓延，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[21]，甘肅省小麥種植區(qū)及草原牧草都發(fā)現(xiàn)有禾谷孢囊線蟲的危害[9,22]。該線蟲對(duì)小麥的生長及產(chǎn)量都有明顯的影響，但在不同區(qū)域、不同環(huán)境條件下禾谷孢囊線蟲對(duì)小麥造成的產(chǎn)量損失有差異。Ibrahim 等[23]報(bào)道每克土有11～40個(gè)H.avenae卵和二齡幼蟲時(shí)，導(dǎo)致小麥產(chǎn)量損失為40%～92%。侯生英等[24]報(bào)道，田間密度大于或等于10個(gè)卵和二齡幼蟲時(shí)造成小麥15.5%～55.0%的產(chǎn)量損失。李秀花等[25]的產(chǎn)量損失試驗(yàn)表明，當(dāng)田間每克土中H.avenae卵和二齡幼蟲超過5個(gè)時(shí)，就會(huì)有明顯的產(chǎn)量損失，因此大于該密度的地塊，應(yīng)采取適宜的防治措施。參考上述結(jié)論，根據(jù)孢囊密度和卵粒數(shù)，卓尼縣杓哇鄉(xiāng)、夏河縣達(dá)麥鄉(xiāng)、夏河縣那吾鄉(xiāng)和合作市佐蓋曼瑪鄉(xiāng)的每克土的卵粒數(shù)均已超過每克土5個(gè)卵和二齡幼蟲的閾值，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)姆乐未胧?/p>

孢囊線蟲病屬于土傳病害，孢囊可以在土壤中存活多年，一旦傳入，很難防治。在甘南農(nóng)牧交錯(cuò)帶，燕麥孢囊線蟲病發(fā)生較為普遍，可能與該區(qū)域燕麥多年連作有關(guān)系。李秀花等[26]表明在小麥連作田H.avenae呈明顯上升趨勢，休閑或輪作1年以上則可降低密度。因此，在尚未發(fā)生該病害的燕麥產(chǎn)區(qū)，應(yīng)采取防控措施，以防通過跨區(qū)機(jī)械播種、收割等人為方式從發(fā)生區(qū)向未發(fā)生區(qū)傳播[27]。在已經(jīng)發(fā)病的燕麥產(chǎn)區(qū)，應(yīng)以種植抗性品種為主，結(jié)合輪作、施肥等農(nóng)業(yè)防治措施，進(jìn)行綜合治理?？共∑贩N的選育是防治孢囊線蟲最有效的方法，在國外，一些野生的2倍體及4倍體燕麥中均存在抗病基因，野生的長穎燕麥(Avenasterilis) 的品系和地中海燕麥(A.byzantina) 的許多品系中都含有抗病基因[28]。在英國和澳大利亞的燕麥抗病育種上已經(jīng)得到應(yīng)用，歐洲燕麥的許多品系內(nèi)也存在抗病基因[29]，但國內(nèi)尚未見燕麥抗病性的相關(guān)報(bào)道。

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Occurrence and Distribution of Cyst Nematode in Oat Field in Gannan Agriculture-pasture Ecotone

LI Huixia1,LI Jianrong1,ZHAO Peng1,XU Penggang1,JIAN Jinzhuo1,PENG Deliang2

(1.College of Pratacultural Science, Gansu Agricultural University/Key Laboratory of Grassland Ecosystem, Ministry of Education/Sino-U.S. Centers for Grazingland Ecosystem Sustainability, Lanzhou, Gansu 730070, China;2.State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pest/Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

In order to define the occurrence and distribution of cereal cyst nematode in cold, high altitude areas, investigations were carried out in August 2015 in oat fields of agriculture-pasture ecotone in Gannan by Z type sampling method. Eighty soil samples were collected in 10 towns and the average incidence of cysts was 87.5%. The highest incidence of cysts was found in towns of Daling, Damai, Tangger and Nawu in Xiahe county, Shaowa in Zhuoni county, and Yeliguan in Lintan county, with the incidence of 100%, and the lowest incidence of cysts was 60% in Wanggertang town. It was found that distributions of cereal cyst nematode were different at different altitudes. The highest incidence of cysts was found at the range of 2 501 to 2 800 m, with the incidence of 100% and the lowest incidence of cysts was found at the range of 3 101 to 3 500 m, with the incidence of 58.3%. The average density of cysts was 3.7 per 100 g soil. The highest density was found in Shaowa town in Zhuoni county, with the average density of 14.4 per 100 g soil,and the lowest one was 1.1 per 100 g soil in Wanggertang town of Xiahe county and in Yeliguan town of Lintan county. The populations of cereal cyst nematode collected in Gannan were identified asHeteroderaavenaeby observation and measurements of morphological characters.

Gannan; Oat;Heteroderaavenae; Occurrence and distribution

時(shí)間：2016-05-10

2016-01-03

2016-02-24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31460463)；國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503114)

E-mail：lihx@gseu.edu.cn

S512.6；S433.8

A

1009-1041(2016)05-0668-06

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