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柑橘是世界第一大水果和第五大贸易农产品,原产于中国南部,在我国已经有4 000多年的栽培历史,是我国种植面积最大、产量最高和经济地位最重要的果树[1-8]. 柑橘溃疡病(Citrus canker,CC)是由柑橘黄单胞菌亚种柑橘致病变种(Xanthomonas. citri subsp. citri,Xcc)所引起的一种严重危害柑橘产量和品质的细菌性病害. 此病全球分布甚广,与柑橘黄龙病一样,都是国内外重要的柑橘检疫性病害,国内最早发现于华南地区,随着国内各省(区、市)柑橘产区的快速壮大,受限于人力物力的局限以及疏忽检疫等,柑橘溃疡病不可避免地在全国各主要柑橘产区传播[9-15]. 当柑橘叶片感染病害时,病部呈现近圆形的米黄色凸起病斑,病情加剧时病斑木栓化[16-21]. 柑橘溃疡病在果园内发生后,若不及时加以控制,将会给柑橘果园带来严重的经济损失,且随着感染程度的加重,大量病株开始落叶落果,枝梢枯死,严重时甚至导致整个植株死亡. 柑橘溃疡病导致果品产量、质量降低,影响柑橘鲜果销售.
柑橘溃疡病的发病需要一定的温度、湿度等外界条件,受不适环境条件影响较大时,病菌潜伏于叶、枝、果实病组织越冬,翌春温度和湿度适宜时,病原菌在风雨、昆虫或人为因素等作用下通过气孔、水孔、皮孔及伤口侵入到周围环境和其他健康植株. Xcc初侵染具有潜伏性,在潜伏期的病菌不引起显著的病变症状,在适宜的条件下才开始繁殖并引起病害症状. 如受侵染的柑橘秋梢,冬季不显症状,待到下一年的春季则显症状. 正因潜伏期的病菌不引起明显症状,在预防阶段难以通过外部观察发现病害,Xcc耐干旱和低温,在宿主器官可存活数月,因此,极难被清除. 这给病害的早期诊断和防治带来了困难.
云贵两省是西南地区柑橘主产区之一,大面积种植脐橙、冰糖橙等感病品种,区域性的柑橘溃疡病情况较为严重,已经对柑橘产业构成了重大威胁. 国内对云贵两省相关研究并不多,对病原菌越冬和初侵染源方面的问题研究报道更少. 世界各地已经对该病的发病条件进行了大量研究,基本掌握其一般发病规律,但不同种植产区的气候条件不同,病害发生情况也不尽相同[22],根据各产区的差异探索区域针对性防治方案也是发展当前柑橘产业的重要需求. 为了解决这一难题,防治并根除柑橘溃疡病,对柑橘溃疡病菌在西南部分产区气候生态条件下的越冬期适存性进行了调查研究.
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PPSY细菌培养基:马铃薯(去皮) 200 g/L、蛋白胨10 g/L、蔗糖10 g/L、酵母提取物5 g/L,上述配方为液体培养基. PPSY+1.5% 琼脂,用于固体培养.
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菌株:柑橘黄单胞菌亚种柑橘致病变种纯种菌株,-80 ℃保存.
柑橘:本试验柑橘品种为脐橙纽荷尔(感病品种)、脐橙华盛顿(感病品种),均为栽种1年以上无毒脐橙苗.
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本试验于2023—2024年采用五点取样的方式在云南和贵州两省柑橘试验区中随机选择一定数量的取样点,检测对象包括越冬后的病株秋稍病叶、无症状叶片、病苗圃土壤、离体的病株落叶以及病苗圃上常见的杂草.
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采用五点取样法,分别选择云贵两地试验区同一生长周期长势相似的病株及其范围内的土壤、病落叶、杂草作为待处理及取样对象,各选择10株. 每株选择对应叶片、土壤、病落叶、杂草各1份,每份样品取3组平行,所有取样样品均用记号笔或标签记录取样信息,所有植物样品采样回实验室后置于4 ℃冰箱保藏.
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通过对活体苗叶和离体叶进行针刺贴敷接种方式,将经越冬后正值柑橘溃疡病春稍发病期的供检样品(病株叶、无症状叶、病落叶、病圃土壤以及病圃地常见杂草)制备的水浸提液或浸提浓缩液接种至柑橘叶片,根据接种发病情况,检测出不同样品内病菌越冬期的适存性以及病落叶中病菌的存活期.
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将收集的样品用粉碎机粉碎或用研钵充分研磨,加入无菌水,在常温25 ℃下静置浸泡,滤纸过滤,将所制备浸提液置于4 ℃环境下储存备用. 上述浸提液以3 000 r/min离心8 min,取上清液;再以12 000 r/min离心10 min,弃上清保留底部2 mL溶液,充分吸打混匀,作为此步制备浸提浓缩液[23]. 根据检测的对象不同,具体的制备操作如下:
1) 2024年4月,在病株上随机采集年前带病斑的秋梢叶片,选择病斑10个,将单一病斑分别置于已灭菌的研钵中,添加500 μL的无菌水,充分研磨捣碎,静止浸泡30 min,制成的单斑浸提液用于检测病菌在病株叶部病斑越冬期适存性.
2) 2024年4月,在病株上随机采集无明显发病症状叶片,选择40片,将叶片剪碎置于已灭菌的研钵中,添加40 mL的无菌水,充分研磨捣碎,静止浸泡30 min,制成的浸提液进一步制备成浸提浓缩液,用于检测病菌在无发病症状叶片上越冬期适存性.
3) 2023年12月采集病株叶片,一部分放在室外地面,另一部分放在室内地面. 待2024年4月,将放在室外地面越冬的叶片分成两类叶片,一类是腐烂的叶片(病斑已不明晰),一类是未腐烂叶片(病斑仍可见). 分别取室外地面两类叶片以及室内地面叶片各30片,将3种叶片剪碎置于已灭菌的研钵中,加入20 mL的无菌水,充分研磨捣碎,静止浸泡30 min,制成的浸提液进一步制备成浸提浓缩液,用于检测病菌在病落叶上的越冬期适存性.
4) 从2023年12月1日至2024年3月1日,分批多次采集田间土表越冬病叶(每次收集30片),将叶片剪碎置于已灭菌的研钵中,加入40 mL的无菌水,充分研磨捣碎,静止浸泡30 min,制成的浸提液进一步制备成浸提浓缩液,用于检测病菌在冬季土表病落叶中存活期.
5) 2024年4月,在病圃上取多个随机点位的表层土壤,使用采样铲挖取0~10 cm的土样,称量500 g,经粉碎处理后置于已灭菌的容器中,加入500 mL的无菌水充分搅拌混匀,静止浸泡30 min后使用滤纸过滤,制成的土壤浸提液进一步制备成浸提浓缩液,用于检测病菌在病圃土壤中越冬期适存性.
6) 2024年4月,在病圃上采集狗牙根、看麦娘、小蓟等杂草300 g(包含根茎),经粉碎处理后置于已灭菌的容器中,加入300 mL的无菌水充分搅拌,静止浸泡30 min后使用滤纸过滤,制成的浸提液进一步制备成浸提浓缩液,用于检测病菌在病圃地杂草上的越冬期适存性.
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使用PPSY固体培养基平板划线活化Xcc纯种菌株,在28 ℃培养箱中倒置培养. 使用接种环挑取平板上的单菌落至PPSY液体培养基中,在28 ℃、200 r/min摇床中振荡培养16~24 h,将过夜培养的病菌用无菌水按10倍系列稀释至细菌浓度为1.5×106 cfu/mL的菌悬液.
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接种采用针刺贴敷法,叶片接种前均需对表面进行擦拭,用无菌针头将叶片刺伤,将无菌滤纸片(直径5 mm)分别放进实验组以及对照组处理液中,充分浸泡后贴敷在活体叶和离体叶针刺点上,每片叶片同时接种实验组以及对照组(所有浸提液处理和阳性对照处理的针刺接种点数为100,无菌水对照处理的针刺接种点数为50). 活体叶接种后使用套袋喷雾保湿,25~ 30 ℃孵育;离体叶接种后使用吸水纸保湿,28~30 ℃孵育. 所有接种叶片每3 d观察状态,适时补湿[24].
1.1. 培养基
1.2. 试验材料
1.3. 检测对象及地点
1.4. 检测方法
1.4.1. 样品取样及处理
1.4.2. 致病性检测
1.5. 检测步骤
1.5.1. 样品水浸提液制备
1.5.2. 阳性对照纯种菌悬液制备
1.5.3. 柑橘植株接种
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以病株叶片上的病斑作为研究对象,制备单斑浸提液并接种脐橙叶,观察发病情况以判断病株在病斑内的越冬期适存性. 结果如表 1所示,在适温、高湿的条件下,云贵两地越冬病斑中有90%~100% 能正常发病,此外云南针刺接种点的发病率达80%~90%,贵州针刺接种点的发病率达73%~87%,表明越冬病斑内的病菌具有致病能力. 通过比对4月10日、4月20日不同时间节点两组数据的发病情况,说明病株叶部病斑病菌不但能够在云贵两省安全越冬,并且很好地保留了致病力活性,成为翌年重要的初次侵染来源.
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以病株上肉眼观察无症状的叶片作为研究对象,制备叶片浸提浓缩液并接种脐橙叶,观察发病情况以判断病株无症状叶上病菌的越冬期适存性. 结果如表 2所示,云南无症状叶上病菌刺接种点的发病率达9%~15%,贵州无症状叶上病菌刺接种点的发病率达10%~18%,两地发病率并无太大的差异,这表明病菌在越冬前侵染正常叶片,以潜伏状态安全渡过越冬期,并且保有一定的致病性,成为第2年的初侵染源. 比对不同时间节点两组数据的发病情况,不论是云南还是贵州,4月20日的发病率都明显高于4月10日,说明两个时间节点的气候差异影响无症状叶上病菌的发病. 但与叶部病斑浸提液检测结果相比,云南无症状叶处理比病斑叶处理的接种点发病率低了71%~75%,而贵州无症状叶处理比病斑叶处理的接种点发病率则低了63%~69%,显然与已经发病的叶片病斑相比,潜伏在无症状叶上的病菌量要少得多.
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以室外和室内越冬的病落叶作为研究对象,制备浸提浓缩液并接种脐橙叶,观察发病情况以判断病落叶中病菌在不同情况下的越冬期适存性. 表 3结果显示,两地室外越冬后的两类病落叶(可见病斑和不可见病斑落叶)处理接种叶片的接种点完全不发病;而放在室内的病落叶越冬后,处理接种叶片的接种点发病率能达到40%以上. 根据数据结果,说明放在室外的病落叶无论叶片是否腐烂,病斑是否是明显完整,病菌都不能正常越冬,都失去致病活性,不能成为翌年初侵染来源;放在室内的病落叶所携带的病菌能够正常越冬,保留一定致病力活性. 室内外存放越冬的两种情况所呈现结果差异,经推测是由不同环境因素导致的,室内温度高,湿度小,病叶能够保持干燥状态,室内病落叶主要受叶片本身微生物的影响,而室外病落叶病菌同时受叶片本身和田间土表微生物的影响,微生态情况更为复杂.
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从“2.3”的检测结果可以推断在云贵高原冬季气候条件下,室外的土表病落叶中的病菌不能安全越冬. 为了更进一步验证离体后的病落叶内的病菌从具有活性到在越冬期间失去活性的过程,设计从2023年12月1日至2024年3月1日云贵两地不同时间节点冬季检测土表病落叶中的病菌接种点发病情况. 从表 4的数据表明,云贵两地冬季土表病落叶中的病菌接种点发病率随时间的增加而降低,最终降为0. 与前述“2.3”的研究结果相吻合,互相印证. 此外,在同一时间节点下贵州的接种点发病率比云南更低,甚至很快降为0,说明病菌在贵州的冬季土壤上病落叶的存活性低于云南.
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以越冬后病圃土壤以及病株下土壤作为研究对象,制备浸提浓缩液并接种脐橙叶,观察发病情况以判断病圃土壤中病菌的越冬期适存性. 根据表 5数据,存在于两种不同情况的土壤病菌经历越冬后呈现两种不同结果:两地病圃土壤处理液接种的发病率为0;而病株下土壤处理液接种检测具有致病能力,其中云南病株下土壤接种点发病率在25%~40%,而贵州病株下土壤接种点发病率在27%~36%. 结果表明在云贵冬季气候,土壤中的病菌不能正常存活,不能成为下一年的初侵染来源,而病株下的土壤病菌具有致病力活性,原因推测是借助风雨将病株上的病原菌淋洗到土壤,且病株下土壤温度较地表温度较高,更有利于菌株存活.
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以越冬后病圃杂草作为研究对象,制备浸提浓缩液并接种脐橙叶,观察发病情况以判断病圃杂草中病菌的越冬期适存性. 表 6结果显示,云贵两地越冬后病圃杂草(看麦娘、狗牙根、小蓟等)的两个时间节点处理液接种叶片的接种点完全不发病. 同一接种条件下,阳性对照能使春梢叶片正常发病,说明在病圃杂草上的病菌在冬季越冬期不能存活,不能成为下一年的初侵染来源.
2.1. 柑橘溃疡病菌在病斑内的越冬期适存性
2.2. 柑橘溃疡病菌在无症状叶上的越冬期适存性
2.3. 柑橘溃疡病菌在病落叶中的越冬期适存性
2.4. 柑橘溃疡病菌在冬季土表病落叶中存活期
2.5. 柑橘溃疡病菌在病圃土壤中的越冬期适存性
2.6. 柑橘溃疡病菌在病圃内杂草上的越冬期适存性
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溃疡病菌环境竞争力不强,但是一旦染病,受感染的植株将终身带毒,条件合适必然发作. 柑橘溃疡病在一年中有多个发病高峰期,即春梢发病高峰期、夏梢发病高峰期、果实发病高峰期以及秋梢发病高峰期,其中夏梢最为严重,而病菌主要在秋梢期进行越冬[25]. 由于病原细菌具有很强的传染性和繁殖能力,如果防治不及时,病害循环将持续进行,导致病害的进一步扩散和加剧,所以柑橘溃疡病菌越冬期适存性的研究是柑橘溃疡病防治及根除研究的重要内容之一.
本试验于2023年冬季至2024年春季在云贵两省不同区域病圃的田间进行,虽然两省冬季和春季的气候每年不尽相同,但低温和常有风、霜、雨、雪,天气变化幅度较大是其特点,在这种气候条件下,田间湿度较大、微生物区系复杂,对溃疡病菌的越冬显然是不利的. 根据本检测的结果显示,在云贵高原的生态条件下,柑橘溃疡病菌主要在病株的病斑内越冬,成为翌年柑橘发病的主要初次侵染来源. 少部分病菌在病株上侵染健康叶片后以潜伏侵染状态在无症状叶片上越冬,成为次年的侵染源之一. 在同样的条件下,柑橘溃疡病菌几乎不能在田间病落叶上、土壤中,以及果园常见的杂草上越冬,成为翌年的初侵染源. 室内保存的越冬病落叶中的病菌可安全越冬,室外保存则不能. 翌年春梢期间,浸提浓缩液人工接种仍有很高的发病率,这无疑与室内温湿度较为适宜病原菌存活,微生物区系没有田间复杂,以及没有阳光照射等因素有关. 本试验研究采用供检材料的浸提液或浓缩液针刺接种感病品种脐橙叶片的致病性检测方法,试验证明,该方法具有直观可靠、简便易行的优点,适宜在基层植保、植检站应用.