不同真菌菌剂对烟草病毒病的田间防治效果

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  摘 要:真菌激发子能诱导植物产生系统抗性,表现出抗植物病毒的作用。对西瓜枯萎菌、苹果轮纹菌、小麦赤霉,以及土壤真菌ESF-6菌株、XFPF-6菌株、C1菌株、XFSF-8菌株、疫霉等8种真菌菌剂的抗病毒活性进行了研究。用不同真菌发酵液喷雾处理田间烟草植株叶片,检测真菌菌剂对烟草病毒病的防治效果。结果表明,8种真菌菌剂对烟草病毒病均有一定的防治效果,其中ESF-6菌剂防效最高,发病高峰期的防效为83.8%。在烟草整个生长期真菌XFPF-6的防效较为稳定,防效稳定在60%以上。小麦赤霉菌,苹果轮纹菌的防效也较高,分别为64.8%,73.7%。除C1菌剂外,其他7种真菌菌剂的防效均高于盐酸吗啉胍,可开发为真菌抗病毒菌剂。经18s rRNA序列测定和显微形态观察鉴定ESF-6为曲霉(Aspergillus sp.),XFSF-8为青霉(Penicillium sp.)。
  关键词:真菌菌剂;烟草病毒病;防治效果
  中图分类号:S435.72 文章编号:1007-5119(2015)04-0096-06 DOI:10.13496/j.issn.1007-5119.2015.04.017
  Study on the Control Efficacy of Different Fungal Agents against Tobacco Viral Diseases
  REN Jiaqing1, XUE Shoucong1, LI Xihong2, WEI Xiaohui3, HUANG Kai3, LIU Daisong3, SUN Liguang1,
  ZHAO Xiuyun1*, XU Rubing2*
  (1. College of Life Science and Technology, Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070, China; 2.Tobacco Research Institute of Hubei Province, Wuhan 430030, China; 3. Shiyan Tobacco Company of Hubei, Shiyan, Hubei 442012, China)
  Abstract: Fungal elicitors could induce plant systemic resistance and resistance against plant virus. The antiviral activities of Fusarium oxysporum, Physalospora piricola, Fusarium graminearum, and soil fungus strains ESF-6, XFPF-6, C1, XFSF-8 and Phytophthora sp. were studied. Fungi were cultured by liquid fermentation, the fermentation broth were collected and sprayed on leaves of tobacco plants. The antiviral effects of the fungi were determined via field experiments. The results showed that all eight fungal agents could control tobacco virus diseases. The controlling efficiency of strain ESF-6 was the highest, 83.8% at the peak of disease incidence. The controlling efficiency of XFPF-6 was 60%, and was stable during the whole tobacco growth period. The controlling efficiency of F. graminearum and P. piricola were also high, being 64.8% and 73.7%, respectively. Except for strain C1, control efficiency of the other seven fungal agents were all higher than that of moroxydine hyrochloride. These fungi can be used in developing antiviral fungal agents. Based on 18s rRNA sequences of fungi and morphology observation, strain ESF-6 was identified as Aspergillus sp., and strain XFSF-8 identified as Penicillium sp.
  Keywords: fungal agents; tobacco virus disease; controlling efficiency
  烟草普通花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus, CMV)、马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)等3种病毒是引起我国烟草花叶病的主要病毒。TMV可侵染36科350多种植物,以烟草和番茄尤重[1]。病毒病在我国烟田的发病率一般为5%~20%,重者达40%~50%,少数严重烟田在90%以上[2]。发病后期,烟株严重矮化,生长缓慢。   目前对烟草病毒病的防治包括:选择优良的抗病品种、化学防治及生物防治[3]。生物防治主
  要是从植物或微生物中提取有效成分。报道不同种类的真菌产生的多糖和蛋白质能够抑制病毒。商文静等[4]用壳寡糖预处理烟草,防效可达84.73%。氨基寡糖对TMV的田间防效可达77.9%[5]。激活蛋白是研究人员从交链孢菌、黄曲霉菌、稻瘟菌、葡萄孢菌、青霉菌、镰刀菌等多种真菌中分离的新型蛋白,对TMV和CMV等病毒病的控制效果在75%以上[6]。激活蛋白主要通过诱导植物的免疫系统,增强植物的抗病性[7]。
  前期研究中我们从烟草根际土壤真菌、植物病原真菌中筛选到多个室内抗病毒效果较好的菌株[8]。本试验在田间对8种真菌菌剂的抗病毒防治效果进一步研究,旨在找出防治效果最好的菌株,用于病毒病的综合治理。
  1 材料与方法
  1.1 真菌菌株
  植物病原真菌苹果轮纹菌(Macrophoma kawatsukai)、西瓜枯萎菌(Fusarium oxysporum)、小麦赤霉(Fusarium graminearum)为华中农业大学植病研究室馈赠。青霉(Penicillium sp.)XFPF-6菌株、镰刀菌(Fusarium sp.)C1菌株、ESF-6菌株、XFSF-8菌株为本实验室从健康烟草根际土壤中分离获得。疫霉多糖为本实验室从疫霉(Phytophthora sp.)发酵液中纯化获得。
  1.2 方法
  1.2.1 真菌的发酵培养 用接种环挑取真菌菌丝接种于马铃薯蔗糖液体培养基中,于25 ℃,200 r/min培养5~7 d。收集真菌发酵液,用4层纱布过滤,滤液于4 ℃,3000 r/min离心10 min,去除沉淀,收集上清液,贮存于4 ℃,用于田间试验。
  疫霉多糖的提取:疫霉于28 ℃,200 r/min培养24 d后,发酵液用纱布过滤,滤液于3000 rpm离心10 min,收集上清液。冷冻干燥浓缩上清液至原体积的1/10。加入1/5体积的氯仿振荡20 min,8000 r/min离心10 min,收集上清液,加入胰蛋白酶和蛋白酶K(终浓度均为20 μg/mL)温育30 min后,4 ℃,8000 rpm离心,取上清液。加入4×体积的无水乙醇放置于-20 ℃沉淀过夜,于4 ℃,8000 rpm离心5 min,弃上清,沉淀经真空冷冻干燥得到的粉末即为真菌多糖。
  ESF-6、XFSF-8、苹果轮纹菌、小麦赤霉发酵液中的抗病毒活性成分为次生代谢产物。青霉XFPF-6、西瓜枯萎菌、镰刀菌C1中的抗病毒活性成分为蛋白质。
  1.2.2 大田试验 (1)地理环境:试验田位于湖北省十堰市房县野人谷镇杜川村,海拔820 m,土壤类型为黄棕壤,质地疏松,肥力中等,通透性好。前作为烟草。年平均温度14.5 ℃,年降雨量890.0 mm,年日照时数1925.5 h,无霜期205 d。土壤养分状况有机质21.67 g/kg,碱解氮141.33 mg/kg,速效磷27.65 mg/kg,速效钾198 mg/kg,pH 6.75。(2)试验药剂:真菌发酵液、真菌多糖等。(3)处理与药剂用量:试验设10个处理,分别为疫霉多糖4 g/L,青霉XFPF-6菌剂,镰刀菌C1菌菌剂,西瓜枯萎菌菌剂,苹果轮纹菌菌剂,真菌ESF-6菌剂,真菌XFSF-8菌剂,小麦赤霉菌剂,盐酸吗啉胍,清水对照。施药方法:共施药5次,分别于移栽前15 d、移栽后15、30、45、60 d各施药1次。采用真菌发酵液原液喷雾,疫霉多糖浓度为4 g/L,均匀喷雾于叶片正面。每个菌剂设置4个重复。每小区栽烟60株,重复4次,采用随机区组设计。
  1.2.3 调查、记录和测量方法 (1)调查时间和次数:共调查4次,移栽当天调查1次(病情基数),此后每隔15 d调查1次。全部调查。(2)调查方法:以株为单位,调查发病分级标准按国家烟草病害调查分级标准GB/T23222—2008进行。(3)药效计算方法:病情指数=[Σ(各级病株×该病级值)/(调查总株数×最高级值)]×100。防治效果=[(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数]×100%。显著性分析采用SPSS软件。
  1.2.4 未知菌株的鉴定与分类 前期研究中真菌
  C1菌株鉴定为镰刀菌属,XFPF-6菌株鉴定为青霉属。ESF-6,XFSF-8是未知菌株。对这两种未知菌株进行18s rRNA鉴定。采用 CTAB法提取真菌基因组DNA[9],作为模板。PCR扩增18S rDNA 片段所用正向引物F:5′-TTAGCATGGAATAATRRAATAGGA-3′;反向引物R:5′-ATTGCAATGCYCTATCCCCA-3′[10]。反应体系为:DNA 1?L、10×buffer 2.5 ?L、dNTP 1 ?L、R primer 1 ?L、F primer 1?L、ddH2O 18.2 ?L、Taq酶0.3 ?L。PCR反应条件:94 ℃ 3 min,于94 ℃ 45 s,54 ℃ 45 s,72 ℃ 45 s进行29个循环,72 ℃ 10 min。PCR产物送北京奥科生物公司测序。利用Blast软件将测得的序列与NCBI数据库中的序列进行对比,用MEGA5.2软件构建系统发育树。
  此外,挑取真菌孢子,置于载玻片上,于光学显微镜下观察孢子、菌丝的形态。
  2 结 果
  2.1 田间试验防效
  移栽当天调查1次病情(病情基数),各处理和对照的病情基数均为0。移栽后3次的田间病情指数统计如图1。随着时间推移,病情逐渐加重。清水对照组病情发生迅速,发病程度最为严重。ESF-6菌剂组发病程度最轻,推迟了病毒病的发
  生,减轻了病毒症状的严重程度。小麦赤霉菌菌剂、XFSF-8菌剂组发病程度也较轻。与盐酸吗啉胍相比,抗病毒菌剂处理组的病情指数较低,发病较轻。除C1菌剂外,其他7种真菌菌剂与清水对照均呈极显著差异(P<0.01),7种真菌菌剂与盐酸吗啉胍也呈极显著差异(P<0.01)(表2)。表明7种真菌菌剂的病情发生较清水对照和化学药剂明显减轻。   由图2看出,ESF-6菌剂的防治效果最高,3次统计的防效分别为98.9%、83.6%、83.8%,在发病高峰期的防治仍然高于80%。XFPF-6菌剂对烟草病毒病的防效较为稳定,3次防效均在60%以上。小麦赤霉菌菌剂,苹果轮纹菌菌剂的防效也较高,在发病高峰期的防效分别为64.8%、73.7%。镰刀菌C1菌剂的防效最低。除C1外,其他7种
  真菌菌剂的防效均高于盐酸吗啉胍。由病情指数和防治效果显示,ESF-6、XFPF-6、苹果轮纹菌这3种真菌菌剂对烟草病毒病具有较高的防治效果,其中ESF-6的防治效果最好。
  2.2 未知菌株的分类与鉴定
  ESF-6菌落后期为浅绿色,产生绿色的分生孢子。XFSF-8的菌落呈黄色,产生黄色的分生
  孢子(图3)。显微结构形态观察如图4,可观察
  到ESF-6的顶囊和次数小梗、初生小梗,以及圆形分生孢子,为曲霉的典型结构特征。观察到XFSF-8菌株的帚状分生孢子梗,此为青霉的典型结构。
  ESF-6菌株的18S rRNA序列与烟曲霉(Aspergillus fumigatus)15H4菌株的18S rRNA相似性为99%,与黄曲霉菌(Aspergillus flavus)ITD-G11菌株的18S rRNA相似性为99%,与土曲霉(Aspergillus terreus)1H3菌株的18S rRNA相似性为99%。结合形态学观察结果,鉴定ESF-6为曲霉(Aspergillus sp.)。
  XFSF-8菌株的18S rRNA序列与青霉(Penicillium sp.)CD-1菌株的18S rRNA序列相似性为99%,与产紫青霉菌(Penicillium purpurogenum)菌株6-16P的18S rRNA序列相似性为99%,XFSF-8鉴定为青霉(Penicillium sp.)。根据两个菌的18S rRNA基因序列分别构建了系统发育树(图5)。
  3 讨 论
  研究表明,来源于真菌的蛋白质、多糖等活性物质能诱导烟草对病毒病产生抗性。香菇的培养水浸液和抽提物都能对TMV起到一定的抑制作用[11]。从榆黄蘑(Plearotus citrinopileatus)和金针菇(Flammulina velutipes)中分离的YP46-4蛋白对TMV有较好抗性[12],Zb蛋白能钝化TMV[13]。用大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)产生的蛋白激发子PevD1处理烟草,枯斑数抑制率可达到53.85%[14]。疫霉属真菌能够分泌多种Elicitin,Elicitin能诱导烟草和十字花科植物产生系统性抗性,使植物抗性增强[15-16]。隐地蛋白(ctyptogein)是隐地疫霉(P. ctyptogea)分泌的一种蛋白类激发子,Tepfer等将隐地蛋白基因导入烟草,增强了烟草的抗病性[17]。
  我们对8个真菌菌株进行了田间抗病毒药效研究,发现8种真菌菌剂对烟草病毒病均有一定的防治效果。除C1菌剂外,其他7种真菌菌剂的防效均高于盐酸吗啉胍化学药剂。曲霉ESF-6菌
  剂防效最高,这是首次报道曲霉产生的代谢产物具有抗病毒活性。青霉XFPF-6真菌的防效较为稳定,其活性物质为一种新的蛋白激发子(另文发表)。这些菌剂具有重要的应用前景,将来可开发为真菌抗病毒菌剂。
  4 结 论
  本研究结果表明,ESF-6菌剂防效最高,在发病高峰期的防效为83.8%。XFPF-6真菌蛋白的防效较稳定。小麦赤霉菌菌剂、苹果轮纹菌菌剂的防效也较高,分别为64.8%,73.7%。除C1外,其他菌剂的防效均高于盐酸吗啉胍化学药剂。曲霉ESFF-6菌株、青霉XFPF-6菌株和青霉XFSF-8菌株为本研究筛选的新菌株,具有广泛开发前景。
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