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为探究吉尔吉斯斯坦奥什地区贮藏马铃薯干腐病病原菌,研究人员对 34 个贮藏设施的病薯进行采样,通过形态学、iPBS 标记、TEF1 基因测序及致病性测试,鉴定出 8 种镰刀菌,其中 F. sambucinum 占比 50%,F. flocciferum 为全球首次报道的病原菌,为病害防控提供依据。
马铃薯作为全球第四大主食作物,在保障粮食安全中扮演重要角色。然而,其产后贮藏面临严峻挑战,尤其是镰刀菌引起的干腐病,会导致块茎品质下降、营养价值降低甚至种薯丧失发芽能力。在吉尔吉斯斯坦,马铃薯是主要粮食作物之一,奥什地区作为重要产区,因缺乏现代贮藏设施和先进管理技术,产后损失严重。在此背景下,明确当地干腐病病原菌种类、分布及致病性,对于制定针对性防控策略至关重要。
来自吉尔吉斯土耳其玛纳斯大学等机构的研究人员,针对奥什地区贮藏马铃薯干腐病展开研究。他们通过多方法整合,系统分析了病原菌的多样性、遗传特征及致病能力,相关成果发表在《Potato Research》,为该地区马铃薯产后病害管理提供了关键科学依据。
研究采用的主要技术方法包括:一是样本采集与真菌分离,从奥什地区 4 个 districts 的 34 个贮藏设施采集 170 份病薯,经表面消毒后分离获得 54 株镰刀菌 isolates;二是形态学鉴定,依据菌落形态、分生孢子特征等进行初步分类;三是分子分析,利用 iPBS 标记(基于反转录转座子的分子标记技术)和 TEF1(翻译延伸因子 1-α)基因测序进行遗传多样性和物种鉴定;四是致病性测试,在‘Soraya’马铃薯品种上接种不同菌株,评估 lesion size 及症状表现。
病原菌种类与分布特征
通过形态学和分子鉴定,从病薯中鉴定出 8 种镰刀菌,分别为 F. sambucinum(50%)、F. oxysporum(~17%)、F. flocciferum(~11%)、F. equiseti(~9%)、F. proliferatum(~5%)、F. acuminatum(~4%)、F. solani(~2%)和 F. venenatum(~2%)。其中,除 F. sambucinum 外,其余种类均为吉尔吉斯斯坦首次报道,而 F. flocciferum 更是全球首次被确认为马铃薯干腐病病原菌。不同地区的病原菌分布存在差异,如 Chong-Alay district 以 F. sambucinum 为主(19 株),Alay district 则较多分离到 F. flocciferum 和 F. oxysporum。
遗传多样性分析
iPBS 标记分析显示,54 株 isolates 共产生 42 个位点,多态性比例达 90.48%,表明当地镰刀菌种群具有丰富的遗传多样性。利用 iPBS2395 引物扩增的 DNA 指纹图谱可有效区分不同物种,如 F. sambucinum isolates 呈现高度相似的条带模式,而 F. oxysporum、F. flocciferum 等则形成独立聚类。结合 TEF1 基因序列的系统发育分析,进一步证实了形态学和 iPBS 标记的鉴定结果,各物种形成独立且支持率高的分支。
致病性差异
致病性测试表明,不同镰刀菌物种的 virulence 存在显著差异。F. sambucinum 的平均 lesion size 最大(2.74 cm),其中菌株 OCFsa07 导致的 lesion 达 3.81 cm,表现出最强致病性。F. flocciferum 和 F. oxysporum 的平均 lesion size 分别为 2.75 cm 和 2.48 cm,与 F. sambucinum 无显著差异,而 F. equiseti 和 F. solani 的 lesion size 仅为 0.57 cm 和 0.58 cm,致病性较弱。此外,同一物种内不同 isolates 的致病性也存在差异,如 F. oxysporum 的 OCFo01 菌株 lesion size 为 3.10 cm,显著大于其他 isolates。
研究结论与意义
本研究系统揭示了吉尔吉斯斯坦奥什地区贮藏马铃薯干腐病的病原菌组成,证实 F. sambucinum 为优势种,并首次发现 F. flocciferum 等物种的致病性。研究结果表明,当地镰刀菌种群具有丰富的遗传和致病性多样性,传统形态学鉴定需结合分子技术以确保准确性。鉴于 F. sambucinum 的主导地位及新型病原菌的出现,建议加强贮藏设施的卫生管理、推广低温贮藏技术,并开展抗病品种筛选。此外,iPBS 标记和 TEF1 测序的联合应用为镰刀菌病害的快速诊断和种群监测提供了有效工具,有助于制定精准的综合防控策略,降低产后损失,保障区域粮食安全。研究结果不仅丰富了全球马铃薯干腐病病原菌的认知,也为中亚地区类似生态区的病害管理提供了重要参考。