两种臭椿病害诊断及其病原菌生物学和病理学特性

摘要

臭椿(Ailanthus altissima)原产于中国，于18世纪作为观赏植物及药用植物传入北美。至今，臭椿在美国从缅因州到佛罗里达，从西部到加利福尼亚的42个州都有广泛分布。现在已成为美国重点防治的七种外来入侵树种之一。在入侵物种原产地寻找一种自然生物控制因子是国际上普遍使用的防治手段，在中国寻找臭椿的生物控制因子是中美在生物防治领域开展的国际合作项目之一，因此寻找臭椿病原菌、筛选其生防菌成为亟待解决的问题。近年来我们通过广泛调查国内臭椿病害和在各地大量的采集臭椿病样，记录了臭椿白粉病、炭疽病、叶斑病等多种臭椿病害；通过对臭椿病样进行组织分离，得到了30多株菌株。经症状观察和致病性测定表明，引起臭椿白粉病和炭疽病的两种致病菌侵染性较强，导致臭椿发病最为严重。本实验针对这两种病害的病原鉴定、发生发展规律及两种病原物的生物学特性、接种条件、寄主范围等方面进行了系统研究。 臭椿白粉病菌诊断鉴定：白粉菌(Erysiphales)属于专性植物寄生菌，通过气流传播，白粉菌侵染臭椿植株后，在其叶片表面形成分生孢子梗，产生大量分生孢子，植株外观呈白粉状。菌丝体壁薄，有隔；分生孢子梗直立，透明，其上着生分生孢子；分生孢子单生或串生，透明，薄壁，单胞，细胞内具液泡，基部细长，近顶部膨大，顶端有乳突，表面具横向排列成环的微糙毛。分生孢子萌发产生初生芽管，初生芽管长到一定长度后形成次生芽管，并在交界处易形成附着胞，由此固着于寄主组织表面，附着胞复杂多分叉，固着于寄主组织表面。闭囊壳散生，形成至生长期球形，干燥后扁球形或双凸透镜形，直径144～312μm；长型附属丝9～21根，针形，顶端尖削，基部膨大成球形，子囊10～45个或更多，常为20～30个，长椭圆形或卵形，有柄，54～105μm×22～39μm；子囊孢子1～2个，多为2个，卵形或椭圆形，19～38.8μm×15～25μm。依据臭椿白粉病病原菌的形态特征及rDNA ITS区段(GenBank登录号为GQ119340)分子鉴定结果，该白粉病病原菌的无性时期鉴定为榛拟小卵孢(Ovulariopsis guttata)，有性时期为榛球针壳[Phyllactinia guttata(Wallr．)Lév．]。 臭椿白粉菌分生孢子萌发与主要侵染条件：臭椿白粉菌分生孢子萌发的温度范围为10～30℃，最适温度为20～25℃；湿度对分生孢子萌发影响不大，白粉菌分生孢子萌发的相对湿度(RH)范围为11.3～100％，最适萌发RH为75～85％；黑暗条件抑制分生孢子萌发，给黑暗条件下的分生孢子增加光照，分生孢子可萌发，并且仍存在很高的萌发率。不同温度对侵染的影响表明，10～30℃均能完成侵染，15～20℃潜伏期最短，在20℃潜育期最短、发病率最高，在10℃时分生孢子能完成侵染，但不产孢；分生孢子完成侵染的相对湿度(RH)范围为30～90％，在RH为50％时，发病最快，在RH为40％时潜育期最短，超过90％时不产孢；12h光照/d最有利于分生孢子侵染、潜育期最短、叶片发病率最高。光照时间超过20h/d不发病。 臭椿白粉菌田间致病力测定及野外发生动态：田间致病力测定结果显示臭椿白粉病在条件适宜时，大约两个月即可从初侵染达到发病高峰，臭椿叶片病情指数可达75％以上。臭椿白粉病每年6月在臭椿叶片上开始零星发生，初侵染病菌基数较低，发病较轻，随着病菌数量的增加，环境条件的适宜，加之此期又是新梢迅速生长期，所以病情指数上升明显，造成秋季的发病高峰；在8、9、10月份发病达到高峰，至11月份，病害的发生仍比较重，但在后期由于发病严重的叶片提早脱落和气温的逐渐降低，造成田间病情指数呈下降趋势。依据Epitimulator软件对病情指数进行曲线拟合计算，得出用Richards函数拟合得到的模型，是臭椿白粉病病情指数增长曲线的最优拟合模型，模拟所得到的病情指数(x)与时间(t)之间的关系模型为：x=[1+(-1.4766e-0.0172t)]3.6881。 臭椿炭疽病菌诊断鉴定：臭椿炭疽病是一种叶部侵染病害，通过雨水传播，主要侵染叶片，病斑散生，卵圆形或不规则形，病斑正面黑褐色，背面浅褐色。病斑中部浅褐色至灰色，边缘有褐色晕圈，病斑背面由于叶脉限制呈不规则形，常愈合成不规则大型病斑，可致病叶枯死脱落，病叶经保湿培养后，可在病部产生带有刚毛的分生孢子盘。通过组织分离和纯化得到了菌株SQD-107，通过柯赫氏证病律证明该菌株为病害的病原菌，该菌在马铃薯蔗糖琼脂(PSA)培养基上长势良好，菌落圆形、呈地毯状平铺；分生孢子堆棕色，胶质状，分生孢子椭圆形、无色单胞、两端钝圆；子囊壳鸭梨形、其内形成子囊，子囊长棒状，内含8个无色单胞、纺锤形子囊孢子。从形态特征和rDNA ITS区段(GenBank登录号为GQ119341)分子鉴定确定菌株SQD-107无性时期为盘长孢状刺盘孢(Colletotrichum gloeosporioides Penz．)，有性时期为围小丛壳(Glomerella cingulata Spauld．et Schrenk)。分生孢子接种试验结果表明，菌株SQD-107对臭椿的致病力较强。 菌株SQD-107主要生物学特性：该菌株在PSA培养基上生长最快、产孢量最大；在供测碳源中病原菌对蔗糖、葡萄糖利用较好，供测氮源中对硝酸铵、氯化铵利用较好。菌丝生长的适宜温度范围为10～35℃，最适25℃；产生分生孢子的适宜温度范围为10～30℃，最适25～30℃；孢子萌发的适宜温度范围为5～35℃，最适25℃。在pH3～10的范围内该菌均能生长和产孢，菌丝生长最适pH7～8；产生分生孢子最适pH为7，孢子萌发最适pH6～8。孢子的致死温度为60℃，持续时间10 min。 两种病原菌寄主范围及生物安全性：参考Salom和Kok等学者在美国本土设计的安全性测定寄主谱，制定了一个适合中国应用的、包括臭椿在内共19科37属38种植物的初步的寄主谱，已经完成致病性测定的植物共有19科32属33种植物。除5种未种植存活而未能进行试验的寄主植物外，臭椿白粉菌只对鸦胆子致病，在其他供试植物上均未侵染发病。而臭椿炭疽菌接种刺槐、花生、杨桃后引起了部分轻微侵染，其它29种植物均未发现侵染发病。

目录

文摘

英文文摘

声明

文献综述

1生物入侵与生物防治

1.1生物入侵与控制

1.2生物防治的概念、分类及其应用

1.3生物防治的理论基础—天敌逃逸假说

2利用病原真菌进行生物防治杂草的利弊及应用范例

2.1真菌除草的利弊

2.2国内外主要应用的真菌除草剂

2.3真菌源的除草活性化合物

3利用病原真菌生物防治杂草的策略及途径

3.1应用病原真菌防治杂草的策略

3.2应用病原真菌防治杂草的途径

4问题与展望

4.1存在的问题

4.2发展前景展望

引 言

第一章臭椿白粉病的诊断及病原菌鉴定

1材料与方法

1.1病样采集及培养基制备

1.2实验仪器

1.3实验试剂

1.4致病性试验与菌种纯化保存

1.5症状学观察

1.6病原菌的形态学鉴定

1.7病原菌的分子生物学鉴定

2结果与分析

2.1臭椿白粉病的症状

2.2臭椿白粉菌的形态特征与鉴定

2.3臭椿白粉菌rDNA ITS区段PCR扩增结果与病菌鉴定

3结论与讨论

第二章臭椿白粉病菌分生孢子萌发与侵染条件测定

1材料与方法

1.1实验材料

1.2实验方法

2结果与分析

2.1几种环境因素与臭椿白粉菌分生孢子萌发的关系

2.2几种因素对白粉菌分生孢子侵染臭椿的影响

3结论与讨论

第三章臭椿白粉病田间致病力测定及发生动态调查

1材料与方法

1.1臭椿苗

1.2试验田

1.3供试菌株

1.4臭椿白粉菌田间致病力测定

1.5臭椿白粉病野外发生动态调查及模型拟合

1.6统计分析方法

2结果与分析

2.1臭椿白粉菌田间致病力测定

2.2臭椿白粉病野外发生动态

2.3臭椿白粉病病情指数拟合模型

3结论与讨论

第四章臭椿炭疽病诊断及病原菌鉴定

1材料和方法

1.1实验材料

1.2实验方法

2结果与分析

2.1病害症状

2.2病原菌分离纯化与致病性测定

2.3病原菌的形态特征与鉴定

2.4病原菌的rDNA ITS区段PCR扩增结果与病菌鉴定

3结论与讨论

第五章臭椿炭疽病菌主要生物学特性测定

1材料与方法

1.1供试菌株

1.2不同培养基对菌丝生长和产孢的影响

1.3碳源、氮源对菌丝生长的影响

1.4温度对菌丝生长、产孢及孢子萌发的影响

1.5 pH值对菌丝生长、产孢及孢子萌发的影响

1.6不同光照菌丝生长、产孢及孢子萌发的影响

1.7湿度对孢子萌发的影响

1.8分生孢子致死温度的测定

2结果与分析

2.1不同培养基对菌丝生长和产孢的影响

2.2病原菌对不同碳、氮源的利用

2.3温度对菌丝生长、产孢及孢子萌发的影响

2.4 pH值对菌丝生长、产孢及孢子萌发的影响

2.5不同光照菌丝生长、产孢及孢子萌发的影响

2.6湿度对孢子萌发的影响

2.7分生孢子致死温度的测定

3结论与讨论

第六章两种臭椿致病菌的寄主范围与安全性测定

1材料与方法

1.1寄主谱的建立

1.2病原菌的准备

1.3供试植物的准备

1.4白粉菌接种方法

1.5炭疽菌接种方法

2结果与分析

3结论与讨论

论文总结

参考文献

附录

致谢

在学期间发表论文及参加课题