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荸荠枯萎病是中国荸荠生产上的最重要病害之一,主要为害植株的茎基部,最终导致植株倒伏或枯死,病株地下部结出发育差的浅白色球茎或不结球茎,或者球茎变成黑褐色腐烂,从而严重影响了荸荠的产量和品质。目前,对该病害只在国内有报道,且只进行了病原菌形态学鉴定、生物学特性和化学防治方面的初步研究,并没有进行系统的研究。本研究通过形态学、致病性测定和分子生物学手段对荸荠枯萎病菌进行鉴定,在此基础上对荸荠枯萎病菌遗传多样性、病原菌分子检测及病害田间发生动态进行研究并结合生产实际探讨了病害的防治技术。研究结果如下: 1.为了鉴定荸荠枯萎病的病原菌,从湖北,浙江,福建,安徽,湖北,湖南6个不同省的发病荸荠植株上分离获得69株镰刀菌。根据形态学及分子生物学特征鉴定出了Fusariumcommune(92.8%)是主要的分离物,广泛地分布在这6个省,在湖北省和浙江省还发现了藤仓赤霉复合种(GFSC)的新种(5.8%),同时在湖北省还发现了一种未知的镰刀菌(1.4%)。随机从不同省份选择了30株F.commune菌株和所有的GFSC菌株分析其线粒体小亚基rDNA(mtSSU),α-延伸因子(EF-1α)和核糖体基因间隔区(IGS)的序列。最大简约法和贝叶斯方法单独或联合分析这3个序列片段均显示这2种镰刀菌分别形成一个独立的分支。不同地方的菌株位于散布于系统发育树的不同分支上,显示与地理来源无联系。致病性测定结果表明这3种镰刀菌均可导致荸荠‘团风七号’品种枯萎,病原菌致病力大小显示与地理来源无相关性。这是在中国首次报道F.commune,藤仓赤霉复合种(GFSC)的新种,Fusariumsp.是荸荠枯萎病的病原菌。 2.建立了适合于F.commune的ISSR-PCR反应体系,对34条ISSR引物进行筛选,获得5条具有较高的多态性的ISSR引物。用这5条引物对供试的60株荸荠枯萎病菌F.commune进行ISSR扩增,对其遗传多样性分析显示,基因多样性指数(H)为0.22,Shannon信息指数(Ⅰ)为0.35,表明我国荸荠枯萎病菌具有丰富的遗传多样性。对不同地理种群遗传结构与分化分析结果表明,荸荠枯萎病菌在各群体间遗传多样性存在差异,群体内多样性大于群体间多样性,地理种群间存在着一定的基因流动,但各种群间的基因流动受到了一定的阻碍。6个省份11个不同地区子群体间遗传变异结果表明,湖北省团风县和福建省龙海市遗传相似性最低,遗传距离最大。湖北省团风县和湖北省孝感市遗传相似性最高,遗传距离最小。按照非加权算术平均(UPGMA)法聚类对种群聚类分析发现,11个不同种群可聚为四类,其中湖北省和安徽省群体亲缘关系最近。当相似系数设定为0.79时,用UPGMA聚类分析法可将60个供试菌株分为4个类群,其中类群Ⅱ包括了49个菌株,为我国荸荠枯萎病菌的一个优势类群。同时,聚类分析也说明菌株之间的遗传多态性与其地理来源之间无明显的相关性。 3.根据荸荠枯萎病病原菌F.commune的mtSSU序列设计了一对引物(FO1/FO2)用于实时荧光定量PCR(qPCR)检测。参与引物特异性PCR检测的41个菌株,只有来自6个不同省份的的21株F.commune扩增出一条大小为178bp的特异性条带。用10倍梯度稀释的F.commune基因组DNA,根据扩增结果绘制qPCR标准曲线为:Y=-3.707X+31.85(R2=0.994,E=86.08%),检测灵敏度为1fg/μl。加入10ng植物组织DNA至10倍梯度稀释的F.commune基因组DNA,根据扩增结果绘制标准曲线为:Y=-4.179X+33.84(R2=0.990,E=73.38%),检测灵敏度为1pg/μl。由于植物组织DNA的加入影响了qPCR的扩增效率和标准曲线的相关系数,因此用加入植物DNA后获得的标准曲线计算植物组织中F.commune的DNA含量。以不同浓度分生孢子液接种土壤的总DNA为模板进行qPCR扩增,土壤中分生孢子数目的对数(X)和对应的土壤DNA在qPCR反应的CT值(Y)之间的线性关系为:Y=-3.039X+43.48(R2=0.990,E=113.30%),检测灵敏度为1,000个孢子/克土壤。荸荠茎秆中F.commune的DNA含量与枯萎病发病严重度呈显著正相关,不同发病级别植株下土壤中的F.commune的含量与枯萎病发病严重度无显著相关性。2012年荸荠枯萎病病情指数和F.commune在土壤中的含量呈显著正相关Y=2674X+24750,但是2011年荸荠枯萎病病情指数和F.commune在土壤中的含量无显著相关性。该qPCR方法可以快速和特异性地检测植物和土壤样品中的F.commune,这将有利于对病原菌进行监测,并有利于病害的防治。 4.2010-2012年荸荠枯萎病田间发生动态调查数据表明,三年田间病害发展趋势基本一致,病害于8月中旬开始发生,由于温度较高,一直处于零星发生阶段。8下旬-9月上旬,温度适宜,病害开始缓慢增长。9月下旬-10月中旬为该病的高峰期,之后病害发生呈不断增长趋势至最后一次调查。三年的病情指数均与温度呈负相关,但各年份的病情指数与相对湿度和降雨量无显著相关性。通过12种药剂在PDA平板上对F.commune进行的抑菌试验,筛选出10%苯醚.甲环唑,25%多菌灵可湿性粉剂,40%氟硅唑,25%嘧菌酯4种药剂用于处理荸荠球茎。球茎药剂处理室内盆栽和田间试验结果均表明四种药剂处理均有利于荸荠出苗。球茎药剂处理假植到大田2个月后经多菌灵和氟硅唑处理的球茎对荸荠枯萎病仍有一定的防治效果,防效分别为22.3%,27.0%,嘧菌酯和苯醚.甲环唑均无防效。荸荠枯萎病抗病评价研究结果表明,沙洋荠、肇庆荠、韶关马坝荠、桂林-1在两年的田间试验中均表现出对枯萎病有较强的抗性。