新疆马铃薯黑痣病病原菌鉴定及防治药剂筛选
马铃薯(Solanum tuberosum L.)是继水稻、小麦、玉米后种植最广泛的非谷类作物,其营养丰富、水分利用效率高、产业链长,具有保障发展中国家粮食和营养安全的潜力,开发应用及市场价值大。根据粮食及农业组织(粮农组织)数据,2023年全球马铃薯种植面积为1 649万hm2,产量为3.59亿t。然而,马铃薯在种植中容易受到生物和非生物因素的威胁。近年来,马铃薯黑痣病(Potato black scurf)是各马铃薯产区严重影响马铃薯品质和威胁马铃薯产业安全的病害之一。马铃薯黑痣病是立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)引起的真菌病害,以带病种薯和土壤传播,又称立枯丝核菌病、丝核菌溃疡病、茎基腐病和黑色粗皮病等。研究发现,马铃薯黑痣病病原菌种类复杂,包括AG1-IB、AG2-1、AG-3、AG4-HG-Ⅰ、AG4-HG-Ⅱ、AG4-HG-Ⅲ、AG-5、AG-7、AG-9和AG11等融合群及其亚群,防治难度大。马铃薯黑痣病从苗期到贮藏期均会危害马铃薯安全生产。出苗前危害幼芽,其顶部呈褐色、生长点坏死,造成种薯腐烂、芽腐而至缺垄断苗;苗期到成熟期危害地下主茎和匍匐茎、形成溃疡性病斑,影响匍匐茎和块茎等生长,造成立枯、根腐、枯萎以及茎叶纹枯、坏死等;收获期和贮藏期主要在块茎表皮形成大小不等、形状不规则、坚硬、颗粒状褐色或黑色菌核,常与农家肥、化肥等粘附表皮的情况混淆。经种薯调运远距离传播蔓延,生产中忽视对该病害的防治,导致病害加重。目前,国内外防治马铃薯土传真菌病害主要采用改善栽培管理措施和施用化学药剂等,但化学杀菌剂仍然是农作物保护的主要方法。然而,化学农药的重复和不恰当使用增加了化学品残留、水污染、杀菌剂抗药性等风险。黑痣病菌菌核可在土壤中长期2~3年,重茬或种薯带菌、播种时地温低、播种深等情况增加黑痣病菌侵染机会。马铃薯黑痣病的生物防治越来越重要,受到种植者和研究者的普遍关注。调查发现,新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病发生范围广,蔓延速度快,严重年份病株率达到30%以上。目前,小农户种植水平较低,采取不预防不防治的策略;中型种植户采取化学药剂或生物菌肥拌种,苗期-现蕾期喷施化学农药(嘧菌酯);大型规模化种植采取化学药剂(咯菌腈、噻虫嗪单剂或混配拌种),并在作物生长期随水冲施二氯异氰尿酸钠(氯溴异氰尿酸)防治土传病害。通过对马铃薯黑痣病病原菌的分离鉴定,为马铃薯黑痣病的防控药剂筛选和防控技术研究奠定基础,为新疆维吾尔自治区马铃薯产业健康发展提供技术支撑。采用组织分离法,从新疆维吾尔自治区吉木萨尔县、奇台县采集感染了马铃薯黑痣病的"希森6号"和"冀张薯12号"块茎,分离马铃薯黑痣病病原菌。通过柯氏法则,对"中薯3号"和新品系"S4-36"验证分离菌株的致病性。通过rDNA-ITS标记法及融合群鉴定等手段,鉴定新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病病原种类,明确新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病的病原菌类型。采用组织分离法从新疆维吾尔自治区吉木萨尔县、奇台县采集的马铃薯样品上分离纯化出4株具有立枯丝核菌菌落特征的菌株。分离菌株在PDA板上菌丝体初期无色,棉絮状或丝状,气生菌丝较多,96 h形成菌核,菌核椭圆形和米粒形,初期白色,老熟菌核呈褐色,内外颜色一致,表面粗糙,单个分散或多个聚集产生于培养基表面或培养皿壁上。进一步根据柯氏法则,采用土壤接种法回接毒土至"中薯3号"和新品系"S4-36"的盆栽马铃薯中,以回接无病原菌的SM培养基为对照,置于温室继续培养直至收获。收获时观察病原菌的侵染情况,发现接种病原菌的马铃薯块茎表面形成坚硬的黑褐色或暗褐色的黑色菌核,不易冲洗掉,菌核下边的组织完好,而不接种病原菌的马铃薯块茎表面无菌核,表明分离的4株病原菌均能引起马铃薯块茎表现出马铃薯黑痣病症状,并且回接后马铃薯块茎发病症状与从自然发病薯块茎表皮症状一致。从感病马铃薯块茎的病健交界的病斑处再次分离纯化出病原菌。经鉴定与初始接种菌株的形态一致。通过对峙培养法测定分离菌株的融合群分类,4个分离菌株均能与AG3-PT标准菌产生点融合或面融合,表明均属于AG3融合群。同时,利用特异性引物AG-2-1-F/R和Rs1F2/AG-3PR2进行辅助验证,不加模板及AG2融合群特异性引物AG-2-1-F/R均未扩增出条带,而AG3融合群特异性引物Rs1F2/AG-3PR2的PCR扩增均获得400~500 bp阳性目的片段。结果表明,AG3融合群是侵染新疆维吾尔自治区吉木萨尔县、奇台县马铃薯的主要致病菌。采用《NY/T 1156.2—2006农药室内生物测定试验准则杀菌剂第二部分:抑制病原真菌菌丝生长试验(平皿法)》的方法,测定了25%己唑·嘧菌酯、25%咯菌腈、24%噻呋酰胺、250 g/L嘧菌酯、25%噁毒灵、80%克菌丹、325 g/L苯甲·嘧菌酯、68.75%噁酮·锰锌水分散粒剂、福莱菌肽、45.3%中生菌素粉剂10种农药对新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病病原菌的抑制率,试验表明不同杀菌剂对立枯丝核菌的抑制率随稀释倍数增加而降低。其中25%己唑·嘧菌酯对HZ1(已鉴定病原菌)抑制率最高,IC_(50)为0.26μg/mL,其次是45.3%中生菌素,IC_(50)为0.30μg/mL;25%咯菌腈、24%噻呋酰胺、25%噁毒灵、福莱菌肽4种药剂对马铃薯黑痣病病原菌也有较好的抑制效果;250 g/L嘧菌酯对新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病病原菌抑制率最差,IC_(50)为3 018.22μg/mL。综上,研究分离鉴定了新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病病原菌,表明AG3融合群为当地马铃薯黑痣病主要致病菌;以分离病原菌为靶标筛选了防治药剂。25%己唑·嘧菌酯、45.3%中生菌素、25%咯菌腈、24%噻呋酰胺、25%噁毒灵、福莱菌肽6种药剂可作为新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病防治的备选药剂。通过新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病的分离鉴定及防治药剂的筛选,为新疆维吾尔自治区马铃薯黑痣病的综合防治提供理论依据。