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为探究非致病性链格孢属(Stemphylium spp.)种群密度及动态对梨致病性链格孢(Stemphylium vesicarium)腐生阶段的影响,研究人员利用属特异性 Taqman PCR 技术分析约 2000 份样本,发现两者共存且波动模式一致,未观察到竞争抑制,为病害防控提供新方向。
在梨树种植领域,梨褐斑病一直是困扰 growers 的重要问题。该病由链格孢属真菌 Stemphylium vesicarium 引起,可导致梨树叶片和果实出现病斑,严重影响果实品质和产量。目前,关于梨园内该病原菌与非致病性链格孢属种群之间的相互作用机制尚不清楚,尤其是非致病性种群是否会对致病性种群产生竞争抑制作用,这一问题直接关系到病害防控策略的制定。为了揭示其中的奥秘,来自荷兰瓦赫宁根大学及研究中心(Wageningen University & Research)的研究人员开展了相关研究,其成果发表在《European Journal of Plant Pathology》上,为梨褐斑病的防治提供了重要的理论依据。
研究人员主要采用了属特异性的 Taqman PCR 技术,对荷兰梨和苹果果园中约 2000 份植物残体样本进行分析。其中,使用针对链格孢属的通用 Taqman PCR 检测方法来量化 Stemphylium spp. 的种群数量,同时利用特异性针对梨致病性 S. vesicarium 的 Taqman PCR 检测方法来追踪该病原菌的动态变化。样本来源于 2009 - 2012 年期间在荷兰多个果园采集的各类植物残体,包括梨树落叶、落果、修剪枝条以及杂草和草类的枯死组织等。
链格孢属及梨致病性 S. vesicarium 的种群分布与共存情况
通过对样本的分析发现,在梨果园采集的样本中,约 25% 的样本同时检测到梨致病性 S. vesicarium 和非致病性 Stemphylium spp.。非致病性 Stemphylium spp. 在各类植物残体中几乎普遍存在,其 DNA 浓度通常显著高于梨致病性 S. vesicarium。例如,在枯死杂草组织中,非致病性种群的最高浓度可达 20,092 pg DNA?mg?1 植物组织(干重),而致病性种群在落叶中的最高浓度为 988 pg DNA?mg?1。这表明两者在梨果园的植物残体中能够共存,且非致病性种群占据主导地位。
种群动态波动模式
对两个梨果园 2009 - 2011 年的样本动态分析显示,梨致病性 S. vesicarium(SvPP)和非致病性 Stemphylium spp.(SNPP)的种群浓度波动呈现相同模式。在生长季后期和冬季,两者的浓度通常较高,而在生长季早期较低。例如,在 Hansweert 果园的 fallen pear leaves 中,2009 年 9 月两者均达到浓度峰值。此外,不同果园间的种群浓度存在显著差异,Hansweert 果园中两类种群的浓度普遍高于 Erichem 果园,这种差异在梨树组织和非寄主植物残体中均有体现。
不同季节和底物中的种群 colonization 情况
2009 年 8 月对 10 个梨果园的各类底物分析表明,非致病性 Stemphylium spp. 在 dead pear leaves 和 dead weeds 中的浓度最高,而 pruned wood 中的浓度最低。梨致病性 S. vesicarium 在 fallen pear leaves、dead weeds 和部分 fallen pear fruits 中浓度较高。多数情况下,非致病性种群浓度高于致病性种群,且两者浓度呈正相关趋势,即高浓度的非致病性种群往往伴随高浓度的致病性种群。
苹果和梨果园中的种群差异
在 2012 年对 10 个苹果果园和 10 个梨果园的样本分析中,链格孢属 DNA 在苹果果园的 dead apple leaves、weeds 和 grasses 中的浓度普遍高于梨果园。梨致病性 S. vesicarium 在苹果果园中几乎未检测到,仅在梨果园的少数样本中发现低浓度存在,这进一步说明梨致病性种群对梨树具有较强的寄主特异性。
竞争抑制假说的验证
研究结果显示,未发现非致病性 Stemphylium spp. 浓度升高与梨致病性 S. vesicarium 浓度降低相关的情况。两者的种群动态变化趋势一致,且在共存时未表现出明显的竞争排斥现象。因此,“高定植的腐生性链格孢属种群可能会竞争排斥梨致病性种群” 这一假说不成立。
这项研究首次系统地揭示了梨果园中梨致病性链格孢与非致病性链格孢属种群的动态关系,证实了两者在植物残体中的共存模式及非竞争性相互作用。这一结果打破了以往关于腐生菌可能抑制病原菌的固有认知,为梨褐斑病的防控提供了新的思路。例如,在病害管理中,不能单纯依赖促进腐生性链格孢属种群来抑制病原菌,而应更加关注病原菌的特定寄主来源和传播途径,如加强对梨树残体和非寄主植物残体的管理,减少病原菌的初始接种量。同时,研究中建立的 Taqman PCR 检测技术为快速监测果园中链格孢属种群动态提供了有效的工具,有助于及时预警病害发生风险。此外,该研究还为深入探究微生物组与病原菌的相互作用机制奠定了基础,推动了植物病害微生物组调控领域的发展。