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生菜黑根腐病由鲁氏伯克利霉菌(B. rouxiae)引起,在日本突然出现。研究人员为明确其流行病学特征,对比了生菜黑根腐病菌与其他非生菜来源菌株的遗传特性和毒力,结果发现两者存在明显差异,这有助于深入了解该病害的发生机制。
在植物的世界里,病害总是悄然而至,给农业生产带来巨大挑战。生菜,这种常见的蔬菜,近年来也遭遇了一种可怕的病害 —— 黑根腐病。自 2016 年起,由土壤传播的真菌鲁氏伯克利霉菌(Berkeleyomyces rouxiae)引起的生菜黑根腐病在日本突然爆发 。患病的生菜植株生长受到抑制,根部出现棕色至黑色的病变。此前,鲁氏伯克利霉菌曾被归为 Thielaviopsis basicola(syn. Chalara elegans),后来才被重新分类。虽然在澳大利亚、美国、巴西等国家也有类似由 T. basicola 引起的生菜病害报道,但这些国家的致病菌具体属于伯克利霉菌属的哪个物种并不明确,在日本,该病菌已被确定为 B. rouxiae 。而且,在日本,B. rouxiae 此前还被报道为多种植物的病原体,如三色堇(Viola ×wittrockiana)、瓜叶菊(Pericallis ×hybrida)、烟草(Nicotiana tabacum)等。这些非生菜植物上的 B. rouxiae 菌株,是否就是导致生菜黑根腐病突然爆发的 “罪魁祸首” 呢?这成为了科研人员亟待解决的问题。
为了揭开这个谜团,日本千叶大学园艺研究生院(Graduate School of Horticulture, Chiba University)的研究人员赤里绪矢(Akari Oya)和宇佐美敏之(Toshiyuki Usami)开展了相关研究 。他们的研究成果发表在《Journal of General Plant Pathology》上,这一研究对于了解生菜黑根腐病的发病机制、制定有效的防治策略具有重要意义。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,运用微卫星标记技术,从不同基因组位置选取了 8 个微卫星标记(BR2、BR4、BR8、BR13、BR14、BR17、BR19 和 BR22) ,对日本不同来源的 B. rouxiae 菌株进行遗传关系分析。同时,利用 PCR 技术扩增相关基因片段,对 PCR 产物进行核苷酸测序,通过分析核苷酸序列中微卫星重复基序的重复次数,构建系统发育网络图 。此外,进行了致病性实验,用不同来源的 B. rouxiae 菌株接种生菜和秋葵(Abelmoschus esculentus),观察植株发病情况并计算病情指数 。
研究结果主要分为以下几个方面:
- 遗传关系分析:通过微卫星标记构建的系统发育图显示,日本生菜黑根腐病菌株之间遗传关系密切,与地理来源无关 。而非生菜来源的菌株在遗传上存在差异,且未发现遗传特征与分离源或地理来源之间的关系 。生菜黑根腐病菌株与任何非生菜来源的菌株都不相似。这表明,生菜黑根腐病菌株在遗传上具有独特性,与其他非生菜来源的 B. rouxiae 菌株存在明显差异。
- 致病性实验:用非生菜来源的 B. rouxiae 菌株接种生菜后,发现其引起的病害严重程度较低,显著低于生菜来源的菌株 。尽管部分非生菜来源菌株在生菜上毒力较弱,但在秋葵上却表现出较强的毒力,说明这些菌株具有致病性,只是对生菜的毒力较低 。而且,即使对非生菜来源菌株进行多次接种和再分离,其在生菜上的毒力也未增加 。这进一步证明,B. rouxiae 菌株对生菜的毒力是由遗传决定的,非生菜来源的菌株难以引发生菜黑根腐病。
研究结论表明,生菜黑根腐病菌株在遗传特征和对生菜的毒力方面,与日本其他非生菜来源的 B. rouxiae 菌株有明显区别 。这意味着之前在日本报道的非生菜来源的 B. rouxiae 菌株不太可能是生菜黑根腐病突然爆发的原因。该研究首次清晰地评估了 B. rouxiae 种内的分化情况,揭示了 B. rouxiae 对不同宿主的致病性存在差异,其对宿主的毒力并不总是一致的 。然而,目前仍不清楚导致日本生菜黑根腐病突然爆发的接种源来自何处,未来需要分析更多包括澳大利亚、美国和巴西等国的 B. rouxiae 菌株,以确定接种源,进一步深入研究 B. rouxiae 种内毒力的变化及其与不同宿主的相互作用机制。这一研究为后续深入了解生菜黑根腐病的发生发展规律、制定精准的防控措施奠定了坚实基础,对保障生菜的安全生产具有重要的实践指导意义。