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为明确青海西宁野蔷薇(Rosa multiflora Thunb)黑霉病的病原菌,研究人员开展了病原菌鉴定及致病性研究。通过形态学和多基因(ITS、TEF1-α、TUB2、HIS3、CAL)测序分析,确定病原菌为茶藨子葡萄座腔菌(D. eres)。该研究首次报道其对野蔷薇的致病性,对青藏高原生态保护意义重大。
在美丽的青藏高原边缘,青海西宁的野蔷薇正遭受一场神秘病害的侵袭。野蔷薇作为一种野生灌木,在保持水土、防风固沙方面发挥着重要作用。然而在 2022 年 8 月,西宁的 5 年生野蔷薇出现了严重的黑霉病疫情,患病植株的果实部分腐烂变黄,表面附着大量黑色粉末,叶片也逐渐枯黄,布满黑色斑点,在 3 公顷的调查区域内,黑霉病发病率高达 90% 。这种病害不仅影响了野蔷薇的生长和繁殖,还可能对当地的生态平衡造成潜在威胁。为了找出导致野蔷薇生病的 “真凶”,并探索有效的防治方法,青海大学农林科学院、青海省农业害虫综合治理重点实验室的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Australasian Plant Pathology》杂志上,为我们揭示了这场植物病害背后的秘密。
研究人员在开展研究时,主要运用了以下几种关键技术方法:首先是样本采集与病原菌分离技术,从患病野蔷薇的果实和叶片上随机采集样本,选取病健组织交界处的组织块进行消毒处理,在改良马丁培养基上进行培养,从而获得真菌菌株;其次是形态学观察技术,对分离得到的菌株进行多次传代培养后,仔细观察其菌落形态、颜色以及分生孢子的形状、大小等特征;最后是分子生物学技术,提取菌株的基因组 DNA,扩增并测序 ITS、TEF1-α、TUB2、HIS3 和 CAL 基因,通过序列比对和构建系统发育树来确定病原菌的种类。
研究结果:
- 病原菌分离与初步筛选:研究人员从患病的果实和叶片中分别分离出 7 株和 5 株真菌菌株。经过初步的柯赫氏法则(Koch’s postulates)验证实验,发现只有从果实中分离得到的 YQW-1-4 菌株具有致病性,后续研究便围绕该菌株展开。
- 病原菌形态学特征:YQW-1-4 菌株在培养基上生长时,呈现出棉花状的气生菌丝,菌落边缘为白色,中心有深色色素积累。成熟后,可见棕色和黑色的分生孢子,同时伴有透明、乳白色或黄色的分泌物。其中,α 分生孢子呈梭形或椭圆形,两端开口较大,大小为 (8.84 ± 0.54)μm×(2.22 ± 0.23)μm;β 分生孢子呈线形,弯曲,基部近截形,两侧逐渐变细。
- 病原菌分子生物学鉴定:对 YQW-1-4 菌株的 ITS、TEF1-α、TUB2、HIS3 和 CAL 基因进行扩增和测序。BLAST 比对结果显示,这些基因序列与茶藨子葡萄座腔菌(Diaporthe eres)Nitschke(OR858973.1)的同源性分别为 99.49%(580/583 碱基对)、98.66%(368/373 碱基对)、99.22%(512/516 碱基对)、98.99%(489/494 碱基对)和 98.84%(511/517 碱基对)。利用 MEGA7.0 软件中的最大似然法构建系统发育树,结果表明 YQW-1-4 菌株与 D. eres CNUCC201907 菌株聚在同一进化分支上,自展值为 73%。综合形态学和分子生物学特征,确定 YQW-1-4 菌株为茶藨子葡萄座腔菌(D. eres)。
- 病原菌致病性测定:研究人员采用刺伤和非损伤接种两种方式,对 YQW-1-4 菌株的致病性进行测定。将培养 3 - 5 天的菌株制成琼脂圆盘和分生孢子悬浮液,接种到健康野蔷薇植株的叶片和果实上,以喷洒等量蒸馏水的植株作为对照。接种 7 天后,叶片逐渐失绿,黑斑增多;15 天后,果实上出现突起的孢子,开始逐渐膨大。从患病组织中重新分离出病原菌,其菌落形态特征和分子生物学(ITS、TEF1-α、TUB2、HIS3 和 CAL 基因)特征与 YQW-1-4 菌株相似,符合柯赫氏法则,进一步证实了茶藨子葡萄座腔菌(D. eres)是导致野蔷薇黑霉病的病原菌。
研究结论和讨论:这项研究首次在中国以及全球范围内报道了茶藨子葡萄座腔菌(D. eres)对野蔷薇的致病性。这一发现对于进一步保护青藏高原的生态屏障具有重要意义。野蔷薇作为当地生态系统的重要组成部分,其健康状况直接关系到生态平衡和生物多样性。了解茶藨子葡萄座腔菌(D. eres)的致病机制和传播途径,有助于制定针对性的防治策略,减少黑霉病对野蔷薇的危害,从而维护当地生态系统的稳定。此外,该研究也为其他植物病害的研究提供了参考和借鉴,推动了植物病理学领域的发展。未来,研究人员可以进一步深入研究茶藨子葡萄座腔菌(D. eres)的致病机理,探索更加有效的防治方法,为保护野生植物资源和生态环境做出更大的贡献。