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荔枝霜疫霉病是我国荔枝上最严重的卵菌病害,常常造成严重的产量损失。除了利用抗病品种和加强栽培管理以外,化学药剂是防治该病害最为有效的措施。烯酰吗啉是一种羧酸酰胺类(CAA)化学杀菌剂,它对霜霉属和疫霉属的真菌有很强的活性,在全球范围内被用来防治多种霜霉和疫霉病害。除游动孢子形成及孢子游动期外,对卵菌生活史的各个阶段均有作用。该药剂内吸性强,对植株具有很好的保护、治疗活性,也具有良好的持效期,于上世纪90年代中期开始用于中国黄瓜霜霉病和荔枝霜疫霉病的防治。目前,它对荔枝霜疫霉的研究还是空白。本文以传统和新型的杀卵菌剂为对照药剂,系统研究了烯酰吗啉对荔枝霜疫霉病菌室内、外的生物活性;建立了该药剂对该病菌的敏感性基线,并根据基线系统地监测了2007-2008年荔枝霜疫霉病原菌群体对烯酰吗啉的敏感性;室内诱导了荔枝霜疫霉病菌羧酸酰胺类杀菌剂烯酰吗啉的抗药性突变体,并对其生物学习性进行了研究;克隆了敏感和抗性菌株的胆碱磷酸转移酶基因,并进行了基因序列的比对分析,以探究烯酰吗啉的抗药性机理。
由荔枝霜疫霉病菌引起的荔枝霜疫霉病是我国荔枝上具有严重破坏性重要的病害之一。本文首先详细地研究了烯酰吗啉、嘧菌酯、恶唑菌酮、甲霜灵、霜脲氰及代森锰锌6种不同类型的杀菌剂对荔枝霜疫霉病菌菌丝生长、孢子囊产量、游动孢子的释放、孢子囊的直接萌发及休止孢的萌发的生物活性。结果表明烯酰吗啉和甲霜灵对菌丝生长具有强烈的抑制作用,其次为代森锰锌,嘧菌酯、恶唑菌酮和霜脲氰的活性最低;烯酰吗啉和甲霜灵对孢子囊的形成也具有很高的活性,其抑制作用显著高于其它类药剂;游动孢子的释放对嘧菌酯和恶唑菌酮最为敏感,其次为代森锰锌,而烯酰吗啉、甲霜灵和霜脲氰对其没有抑制作用;孢子囊的直接萌发对嘧菌酯和恶唑菌酮最为敏感,其次为烯酰吗啉和代森锰锌,而甲霜灵和霜脲氰对此阶段没有活性;休止孢的萌发对嘧菌酯和恶唑菌酮也最为敏感,其次为烯酰吗啉,代森锰锌的活性稍低,而甲霜灵和霜脲氰均不影响其萌发。首次对荔枝霜疫霉不同无性阶段的生物活性进行了研究,为荔枝霜霉病的化学防治提供了理论基础。
其次,本文以荔枝果实和叶片作为实验材料,以常用的代森锰锌、霜脲氰和甲霜灵为对照药剂,研究了新型杀卵菌剂烯酰吗啉、双炔酰菌胺、氟吗啉、丁吡吗啉、嘧菌酯和恶唑菌酮对荔枝霜疫霉病活体上的生物活性。结果表明该病原菌在荔枝果实上的致病力显著强于叶片上,而选择成熟的果实进行活性测定。接菌前24 h用药剂处理,所有药剂对该病害在果实上的抑制作用都随着药剂浓度的增加而逐渐增强。双炔酰菌胺、烯酰吗啉、氟吗啉和甲霜灵的抑制作用最强,其EC50和EC90值分别为1.04、2.91、2.67、2.46 mg L-1,和5.0、8.63、8.58、6.72 mg L-1;其次为甲氧基丙烯酸酯类的嘧菌酯和恶唑菌酮,及霜脲氰,其EC50值的范围为19.48-31.84 mg L-1;效果最差的为丁吡吗啉和代森锰锌,其EC50值分别为125.8和>800 mg L-1。双炔酰菌胺、烯酰吗啉、氟吗啉和甲霜灵在25 mg L-1时均可以完全抑制荔枝霜疫霉病菌的侵染,然而其它药剂在最高剂量200 mg L-1时却不能完全抑制该病的扩展。
本文进一步研究了四株荔枝霜疫霉菌株在不同无性阶段对四种羧酸类杀菌剂(烯酰吗啉、氟吗啉、丁吡吗啉、双炔酰菌胺)的敏感性。结果表明四种药剂都不影响霜疫霉游动孢子的释放;但都强烈的抑制菌丝的生长、孢子囊的产量、休止孢和孢子囊的萌发。四种药剂对各个阶段的平均抑制中浓度(EC50值)分别为0.075、0.258、0.115、0.0048 mg L-1,0.085、0.315、0.150、0.0032 mg L-1,0.140、0.150、0.645、0.0023 mgL-1,0.203、0.5、0.743、0.0061 mg L-1。同其它无性阶段相比,菌丝生长对烯酰吗啉和丁吡吗啉最为敏感,因此菌丝生长速率法作为敏感性基线的研究方法。2007年从中国福建、广东和广西三省共采集131株荔枝霜疫霉菌株,其中127、116、113和100株分别用来建立荔枝霜疫霉对烯酰吗啉、氟吗啉、丁吡吗啉和双炔酰菌胺的敏感性基线。结果表明不同省的菌株对四种药剂具有相似的敏感性;荔枝霜疫霉对烯酰吗啉、氟吗啉、丁吡吗啉和双炔酰菌胺的敏感性均成单峰曲线,其平均EC50值分别为0.082(±0.01)、0.282(±0.047)、0.115(±0.032)和0.0055(±0.0012) mg L-1。本结论将对以后荔枝霜疫霉病对这四种羧酸类杀菌剂的敏感性变化研究提供理论基础。
LBA平板上菌丝生长速率法测得荔枝霜疫霉病菌对烯酰吗啉和甲霜灵的敏感性基线的平均值分别为0.082(±0.01),0.081(±0.045) mg L-1,本文以此基础监测了2007-2008年我国南方主要荔枝产区荔枝霜疫霉病菌对烯酰吗啉和甲霜灵的敏感性。分别于2007和2008年从广西、广东、福建、及海南4省共采集分离得到118和397株菌株。以0.25 mg L-1烯酰吗啉和1 mgL-1甲霜灵作为区分剂量,对所采集菌株进行抗药性监测。结果表明,两年所采集的515株荔枝霜疫霉菌株均对这两种药剂均为敏感,没有检测到任何抗药性菌株。因此,烯酰吗啉和甲霜灵在我国荔枝上使用10多年后,仍可作为荔枝霜疫霉病的主要防治药剂。
通过对荔枝霜疫霉菌在室内含药平板上两步药剂驯服,获得了四株羧酸酰胺类杀菌剂烯酰吗啉抗药性突变体。其中,第一步诱得两株抗性稳定的菌株,抗性倍数分别为14.65和2158,诱导率为0.926%;第二步驯服是将第一步获得低抗菌株继续在20 mgL-1烯酰吗啉驯服,得两株抗性倍数分别为141.09和24.4的菌株,诱导率为1%。室内毒力测定表明四突变体均降低了对CAA类杀菌剂的敏感性。烯酰吗啉同双炔酰菌胺、氟吗啉及丁吡吗啉间存在正交互抗性,且除双炔酰菌胺外的其余三药剂交互抗性倍数基本一致;而与甲氧基丙烯酸酯类嘧菌酯和恶唑菌酮、苯基酰胺类甲霜灵、乙酰胺类霜脲氰、及保护性的代森锰锌间均不存在交互抗性。适合度研究表明抗药性突变体具有同敏感菌株同样的温度适应能力;其游动孢子形成的能力变弱;休止孢萌发和孢子囊的直接萌发能力同敏感菌株一样或稍微有所降低;部分突变体菌丝生长速度增强而产孢量(离体和活体上)和致病力均减弱,部分突变体的产孢能力(离体和活体上)不变而菌丝生长速度和致病力均减弱;在无药平板上连续培养11代后,第一步诱得的2抗性菌株对烯酰吗啉的敏感性稳定,第二步诱得的突变体敏感性增强。本研究表明荔枝霜疫霉对羧酸酰胺类杀菌剂的抗性风险水平较低,也是荔枝霜疫霉病菌不同抗药性水平的首次报道。
据报道羧酸酰胺类杀菌剂通过作用于胆碱磷酸转移酶来抑制卵磷脂的生物合成。本文最后克隆了荔枝霜疫霉病菌羧酸酰胺类杀菌剂烯酰吗啉敏感和抗性菌株的胆碱磷酸转移酶,并进行序列分析。结果表明该病菌胆碱磷酸转移酶基因的序列全长为1531bp,其中含有5个内含子编码区;敏感和抗药性菌株该基因序列完全相同,没有发生任何碱基突变。说明荔枝霜疫霉病菌对烯酰吗啉的抗药性不是由胆碱磷酸转移酶基因和氨基酸的突变引起的。