CN106350453A - 紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法 - Google Patents

紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106350453A
CN106350453A CN201611031590.XA CN201611031590A CN106350453A CN 106350453 A CN106350453 A CN 106350453A CN 201611031590 A CN201611031590 A CN 201611031590A CN 106350453 A CN106350453 A CN 106350453A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fusarium
identification
culture medium
plant
root
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611031590.XA
Other languages
English (en)
Inventor
丛丽丽
康俊梅
张铁军
龙瑞才
杨青川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Animal Science of CAAS
Original Assignee
Institute of Animal Science of CAAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Animal Science of CAAS filed Critical Institute of Animal Science of CAAS
Priority to CN201611031590.XA priority Critical patent/CN106350453A/zh
Publication of CN106350453A publication Critical patent/CN106350453A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/02—Separating microorganisms from their culture media
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/06—Treatment of growing trees or plants, e.g. for preventing decay of wood, for tingeing flowers or wood, for prolonging the life of plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14—Fungi; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/6895—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for plants, fungi or algae

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，具体步骤包括苜蓿病株的采集与准备、病原菌的分离纯化、病原菌形态学观察、分子生物学鉴定、进化树的构建和致病性鉴定。本发明对苜蓿根腐病病原的鉴定操作简单、准确性高、简便快速；分离纯化纯度高、鉴定结果可靠，通过致病性鉴定明确了各菌株的致病性强弱。

Description

紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法
技术领域
本发明涉及植物病原菌分析领域，特别是涉及一种紫花苜蓿病原菌分离纯化与致病性鉴定方法。
背景技术
紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是世界上分布最广泛的多年生豆科牧草，由于产量高、品质优良使其具有“牧草之王”之美誉。苜蓿的另一大优势是一次种植可利用多年，由于利用年限较长，根腐病已成为产量下降和植株衰败的一个极其重要的原因。该病害是世界性病害，几乎在所有苜蓿产区都有发生，据估计，每年全世界由该病造成的产量损失在20％左右，有些严重发生的地块甚至达到40％。随着种植面积的增加和种植年限的延长，病害问题会越来越严重，不仅降低了苜蓿的产量，还降低了品质，有些甚至失去了加工和利用价值，同时也会给奶业带来隐患，因为根腐病的主要致病菌，如镰刀菌属(Fusarium spp.)的三线镰孢菌(F.tritinctum)和腐皮镰孢菌(F.solani)等菌种可以产生毒素。其中，玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivaleno,DON)是较为常见、影响较大的两种毒素。ZEN具有较强的生殖发育、免疫和细胞毒性，对肿瘤的产生也有一定影响；DON对人畜具有高度危害性，可致急性中毒症状。如果牛羊等家畜采食了含有这些毒素的苜蓿饲料，不仅对家畜本身带来了影响，而且也会间接的对消费者带来伤害。因此，苜蓿根腐病致病菌的分离鉴定对后续的防治及抗病品种的培育具有重要意义。
由镰刀菌引起的苜蓿根腐病迄今已在加拿大、美国、新西兰、日本、澳大利亚等许多国家有所报道。该病对紫花苜蓿生长的各个时期均可造成严重危害。2003年，李敏权等对甘肃定西苜蓿根腐病的病原研究中发现了3种镰刀菌，即尖孢镰刀菌(F.oxysporum)、锐顶镰刀菌(F.acuminatum)和半裸镰刀菌(F.semitectum)，这是我国首次对该病病原系统的研究报道。
我国关于苜蓿根腐病的研究过去一直集中在田间症状、防治等方面，对病原系统的研究报道不多。另外，镰刀菌是真菌中最难鉴定和最具经济价值的属之一，形态复杂，又易受外界环境影响发生变异，通过形态学观察很难准确鉴定到种。
因此，亟需发明一种快速、简便的对苜蓿根腐病及其他病原进行精准鉴定的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法。
本发明所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，包括以下步骤：
(1)苜蓿病株的采集与准备
对苜蓿田进行定点调查，观察根腐病的田间症状，采集具有典型症状的镰刀菌根腐病病株标样；
(2)病原菌的分离纯化
于病株标样的病斑处切取小块组织，经处理后，纯化到种，再将分离纯化后的镰刀菌接到培养基中保存，用于后续的菌种鉴定；
(3)病原菌形态学观察
菌种培养一段时间后，依据培养基上的培养性状，包括菌落形态、色泽、菌落生长速度；通过VBC和SNA限定营养缺乏培养基上对大小分生孢子的有无、分生孢子的形态及产生方式、厚垣孢子的有无及着生方式进行形态鉴定；
(4)分子生物学鉴定
在形态学特征鉴定的基础上对分离菌株的rDNA-ITS区域和TEF-1α序列进行扩增；扩增产物回收纯化，连接到载体中并转化大肠杆菌，阳性克隆送交测序，使用DNAMAN软件对测序结果进行剪切分析，剪切后在线比对分析；
其中，rDNA-ITS又称为核糖体基因内转录间隔区域，TEF-1α又称为翻译延长因子1α基因；
(5)进化树的构建
将获得的ITS序列和TEF-1α的序列分别与GenBank数据库和鉴定镰刀菌的数据库FUSARIUM-ID中的镰刀菌的rDNA-ITS和TEF-1α序列进行比较，利用MEGA 5软件进行聚类分析，构建系统发育树；
(6)致病性鉴定
于器皿中放置大小均匀的燕麦种子，加水浸泡过夜，除去多余水分，高压灭菌；器皿中加入接种菌株的琼脂块；直至燕麦种子完全接种镰刀菌后备用；
选择饱满健康的苜蓿种子，消毒后置于培养皿中催芽，播于盆中培养成植株；
待植株培养一段时间后，将提前准备好的燕麦接种于植株；
不接种的植株作为对照；
接种后培养一段时间，观察病害情况；
根据病斑占根系面积的百分比进行病害分级；统计发病率DI和病害严重指数DSI；
DI＝(病株数/总株数)×100％；
DSI％＝∑(各级病株数×该级代表值)/(调查总株数×最重级别代表值)×100％；
切取感病根组织，消毒后接种于PSA平板上进行分离和纯化，并采用上述形态学观察和分子鉴定的方法与最初的接种物进行比较和鉴定。
本发明所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，步骤(2)中所述的切取的小块组织大小为5×5mm；
所述处理的方法为75％的酒精处理30s，0.1％的升汞处理3min，无菌水冲洗3-5次；
所述纯化到种的方法为PSA培养基上，25℃暗培养4d，挑取菌丝于PSA培养基上纯化3次，再经过MGA培养基纯化3次后通过在水琼脂平板上单孢梯度稀释分离法进一步纯化到种；
所述分离纯化后的镰刀菌接种的培养基为PSA的试管斜面培养基；
所述保存方法为4℃保存，每6个月转管一次。
本发明所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，步骤(3)中所述的菌种培养方法为25℃培养4d。
本发明所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，步骤(4)中所述的扩增方法为取PSA培养基培养10d的气生菌丝，提取基因组DNA，ITS区域采用引物ITSl和ITS4进行PCR扩增；TEF-1α序列采用引物ef1和ef2进行扩增；所述引物ITSl、ITS4、ef1和ef2如序列表中SEQ ID NO:1-4所示；
ITSl：5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’；
ITS4：5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’；
ef1：5’-ATGGGTAAGGAGGACAAG-AC-3’；
ef2：5’-GGAAGTACCAGTGATCATG TT-3’。
本发明所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，步骤(4)中所述的载体为pEASY-T1载体；所述的大肠杆菌为大肠杆菌DH5α。
本发明所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，步骤(6)中所述的器皿为锥形瓶，其数量为6个；
所述的燕麦种子数量为200粒；
所述的高压灭菌次数为2次；
所述的琼脂块的直径为1cm，数量为每瓶放入4个；
所述的燕麦种子完全接种镰刀菌的时间为3周；
所述的苜蓿种子消毒方法为75％的酒精消毒10min，灭菌水洗5次；
所述的催芽时间为1天；
所述的播于盆中培养成植株的方法为播于直径15cm、高度13cm的盆中，营养土：蛭石：石英砂体积比为3:1:1，每盆15株，培养箱中培养，培养条件为25℃光照/20℃黑暗，相对湿度80％；待出苗10天后，每盆定苗10株，3个重复，每个重复30株；
所述的植株培养时间为40天；
所述的燕麦接种位置为植株地下1cm根颈处，接种数量为每株接种2粒；
所述的接种后培养时间为85天；
所述的病害分级标准为：0级，无症状；1级，根部轻度变色，根部坏死面积在1-30％；2级，根部严重变黑褐色，坏死面积在30-60％；3级，主根基本坏死，侧根较少，坏死面积60-100％；
所述的切取感病根组织的大小为5mm×3mm；
所述的感病根组织的消毒方法为70％乙醇消毒1min，无菌水漂洗3次。
本发明与现有技术相比，其突出效果在于；
(1)本发明对苜蓿根腐病病原的鉴定操作简单、准确性高、简便快速。
(2)本发明方法的分离纯化纯度高、鉴定结果可靠。
(3)镰刀菌是真菌中最难鉴定和最具经济价值的属之一，形态复杂，又易受外界环境影响发生变异，通过形态学观察很难准确鉴定到种。本发明在形态学鉴定的基础上，采用了ITS和TEF-1α两个基因进行分子生物学鉴定。其中rDNA-ITS是介于18S rDNA、5.8S rDNA和28S rDNA之间的区域，该区域进化速度较编码区快，被普遍用来进行真菌种间或种内的遗传相似性的分子系统研究。而TEF-1α在镰刀菌中为单一拷贝，在种内表现较高的保守性，TEF-1a已经成为镰刀菌鉴定的有效工具。目前，已经通过该序列鉴定出禾谷镰刀菌(F.graminearum)、层出镰刀菌、串珠镰刀菌(F.moniliforme)、尖孢镰刀菌(F.oxysporum)等多个镰刀菌种。因此，利用rDNA-ITS区序列和TEF-1α序列对镰刀菌种的鉴定，是对形态学鉴定的验证和补充，避免因种间的高度相近带来的鉴定错误。
(4)本发明方法通过致病性鉴定，明确了各菌株的致病性强弱。
下面结合附图说明和具体实施例对本发明的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法作进一步说明。
附图说明
图1为C2菌株在PSA培养基上的形态特征；
图2为C2菌株在MGA培养基上的形态特征；
图3为C2菌株在SNA培养基上的形态特征；
图4为C2菌株在VBC培养基上的形态特征；
图5为L1菌株在PSA培养基上的形态特征；
图6为L1菌株在MGA培养基上的形态特征；
图7为L1菌株在SNA培养基上的形态特征；
图8为L1菌株在VBC培养基上的形态特征；
图9为L1菌株在SNA培养基上的菌丝的形态；
图10为L1菌株在SNA培养基上的小型分生孢子的形态；
图11为L1菌株在VBC培养基上的大型分生孢子的形态；
图12为L1菌株在VBC培养基上的单瓶梗或复瓶梗假头状产孢；
图13为菌株ITS片段和TEF-1α片段的PCR扩增图谱及菌液PCR鉴定图谱，其中，A为ITS扩增电泳图；B为TEF-1α扩增电泳图；C为ITS菌液PCR鉴定图；D为TEF-1α菌液PCR鉴定图；+为阳性对照，—为阴性对照；
图14为基于rDNA-ITS区序列构建的系统发育树；
图15为根据TEF-1α序列应用邻接法(NJ)构建的系统发育树。
具体实施方式
实施例1
紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离鉴定及致病性分析：
1.苜蓿病株的采集与准备
对河北省廊坊市、内蒙古临河和山西阳高县栽培2年以上的苜蓿田定点调查，观察根腐病的田间症状。采集具有典型症状的镰刀菌根腐病病株标样带回实验室分离鉴定。为了能分离优势致病菌，采样后迅速进行病原菌的分离和鉴定。
2.病原菌的分离纯化
病斑处切取约5×5mm的小块组织，用75％的酒精处理30s，0.1％的升汞处理3min，无菌水冲洗3-5次。PSA培养基上，25℃暗培养4d，挑取菌丝于PSA培养基上纯化3次。再经过MGA培养基纯化3次后通过在水琼脂(WA)平板上单孢梯度稀释分离法进一步纯化到种。将单孢分离纯化的镰刀菌接到PSA的试管斜面培养基中4℃保存，每6个月转管一次，用于后续的菌种鉴定。
3.病原菌形态学观察
25℃培养4d后，依据PSA培养基上的培养性状，包括菌落形态和色泽及菌落生长速度；由于部分镰刀菌株在PSA培养基和MGA培养基很难长孢子，所以本方法通过VBC和SNA限定营养缺乏培养基上对大、小分生孢子的有无，分生孢子的形态及产生方式，厚垣孢子的有无以及着生方式等特征进行形态鉴定。
4.分子生物学鉴定
为了鉴定的准确性，在形态学特征鉴定的基础上对分离菌株的核糖体基因内转录间隔区域(rDNA-ITS)和翻译延长因子1α基因(TEF-1α)序列进行扩增。取PSA培养基培养10d的气生菌丝，提取基因组DNA。ITS区域采用通用引物ITSl(5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’)和ITS4(5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’)PCR扩增。TEF-1α序列采用通用引物ef1(5’-ATGGGTAAGGAGGACAAG-AC-3’)和ef2(5’-GGAAGTACCAGTGATCATG TT-3’)进行扩增。扩增产物回收纯化，连接到pEASY-T1载体中并转化大肠杆菌DH5α，阳性克隆送交上海英俊生物技术公司测序。采用DNAMAN软件对测序结果进行剪切分析，剪切后在线比对分析。
其中，引物ITSl、ITS4、ef1和ef2如序列表中SEQ ID NO:1-4所示。
5.进化树的构建
获得的ITS序列和TEF-1α的序列分别与GenBank数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/blast)和鉴定镰刀菌的数据库FUSARIUM-ID((http://isolate.fusariumdb.org/)中的镰刀菌的rDNA-ITS和TEF-1α序列进行比较，利用MEGA 5软件进行聚类分析，构建系统发育树。
6.致病性鉴定
接种方法采用6个锥形瓶中分别放置200粒大小均匀的燕麦种子，加水浸泡过夜，除去多余水分，高压灭菌2次。每个瓶中分别加入4个直径1cm的接种菌株的琼脂块。直到燕麦种子完全接种镰刀菌后备用(约3周)。
选择饱满健康的中苜2号种子，75％的酒精消毒10min，灭菌水洗5次后置于培养皿中催芽一天，播于直径15cm、高度13cm的盆中，营养土：蛭石：石英砂体积比为3:1:1，每盆15株，培养箱中培养，培养条件为25℃光照/20℃黑暗，相对湿度80％。待出苗10天后每盆定苗10株，3个重复，每个重复30株。
待植株培养40天后，将提前准备好的燕麦接种于植株地下1cm根颈处，每株接种2粒。不接种的植株作为对照。
接种85d后观察病害情况。根据病斑占根系面积的百分比进行病害分级。分级标准为：0级，无症状；1级，根部轻度变色，根部坏死面积在1-30％；2级，根部严重变黑褐色，坏死面积在30-60％；3级，主根基本坏死，侧根较少，坏死面积60-100％。统计发病率(Diseaseincidence，DI)和病害严重指数(Disease severity index，DSI)。
DI(％)＝(病株数/总株数)×100
DSI(％)＝∑(各级病株数×该级代表值)/(调查总株数×最重级别代表值)×100.
接种85d后，切取5mm×3mm感病根组织，70％乙醇消毒1min，无菌水漂洗3次后接种于PSA平板上进行分离和纯化，并采用上述形态学观察和分子鉴定的方法与最初的接种物进行比较和鉴定。
苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离鉴定及致病性分析结果如下：
1.病原的分离纯化
分离具有代表性镰刀菌菌株6个，分别命名为C1、C2、C3、C4、C5和L1。其中河北廊坊分离的菌株为C1，内蒙古临河分离的菌株为C2和C3，山西高阳县为C4，C5和L1。
2.病原的形态学鉴定
C1、C2、C3、C4、C5和L1菌株在PSA、MGA、VBC和SNA培养基上的形态特征，初步鉴定如下：
C1：PSA培养基上，气生菌丝丛卷毛状，培养基底部为青黑红色，表面粉红至白色，随着生长天数的增加，变成棕色或红棕色；气生菌丝有隔，且具有侧生分枝。在MGA培养基上呈白色絮状菌落，不易产生小型分生孢子和大型分生孢子；SNA培养基上菌落不规则，产生大量的小型分生孢子，多呈长椭圆型，2.5-7.1×1.7-3.5μm；在VBC促孢培养基上，中心白色周围黄色的特殊菌落，能产生大孢子，镰状至弯曲、纺锤形，1端锐尖，多为3隔，17.0-30.6×3.0-5.0μm。
C2：结合图1-4所示，PSA培养基上气生菌丝丛卷毛状，培养基底部为深黑红色，表面中心为黄棕色，向外为粉红色至白色(图1)；在MGA培养基上呈白色絮状菌落(图2)；菌丝少有隔，分支较多；SNA培养基表面呈粉红色(图3)，可产生大量的小型分生孢子，小孢子长椭圆形或倒卵形，2.5～6.8×1.7～3.2μm，培养14天后可观察到串生的厚垣孢子，球形或椭圆形；在VBC培养基上呈桃红色(图4)，该培养基上大孢子稍弯曲或梨形，多为1隔，17.4～29.8×3.5～5.0μm。
C3：PSA培养基基部灰蓝色至无色，周围为白色，气生菌丝绒毛状，表面有明显的环状纹，气生菌丝少隔，单轴分支(图3-E)；MGA培养基为白色菌落，棉絮状；在VBC培养基上呈白色菌落，产生的大型分生孢子两端较钝圆，镰状或棒状，1～3隔，16.4～30.7μm×3.2～4.8μm；SNA培养基上菌落为白色，气生菌丝稀疏，小型分生孢子长椭圆形或肾形，2.5～8.2μm×1.8～2.9μm。
C4：PSA培养基菌落为白色，气生菌丝较稀疏，菌丝有隔，单轴分支；MGA培养基上生长较慢，呈白色菌落；VBC培养基上呈不规则的白色菌落，大型分生孢子短而粗，肾形或棒状，两端较钝圆，1隔，17.4～34.7μm×3.2～5.8μm；SNA培养基上表现为白色絮状菌落，小型分生孢子长椭圆形、卵形，3.1～8.0μm×1.6～3.8μm。
C5：PSA培养基上菌落呈白色，菌落基部培养基呈无色或乳黄色，气生菌丝稀疏；菌丝多隔；MGA培养基上呈白色絮状菌落；在VBC培养基上呈白色稀疏菌落，大型分生孢子镰状，1隔，14.4～25.7×3.4～5.5μm；SNA培养基上呈白色菌落，产生的小型分生孢子椭圆形、卵形，大小差异较大，2.0～7.2μm×1.6～3.8μm。
L1：结合图5-12所示，PSA培养基上气生菌丝白色，绒毛状，边缘整齐(图5)，菌落培养后期中央基部白色变为紫灰色；MGA培养基上白色菌落(图6)；SNA培养基上菌落为白色(图7)，产生的小型分生孢子无隔、棒状、少数梨形，2.0～7.5×1.0～2.5μm(图10)；菌丝有隔和分支(图9)；VBC培养基上菌落为白色(图8)，大型分生孢子微弯，镰刀形，2～5个隔膜(图11)，20～36.3×3.8～5.0μm，以单瓶梗或复瓶梗假头状产孢(图12)。
3.镰刀菌的分子生物学鉴定
3.1分离镰刀菌菌株rDNA-ITS和TEF-1α片段的克隆
结合图13所示，6个菌株的ITS序列大约为560bp(图13中A所示)，TEF-1α序列大小约为700bp(图13中B所示)。将扩增产物纯化后连接到T载体，经抗性筛选和菌液PCR鉴定(图13中C和D所示)，将阳性单克隆送交上海英俊生物公司测序。
3.2 ITS和TEF序列比对及分析
测序结果显示，菌株间的ITS和TEF-1α序列均有不同程度的变异。将序列提交到GenBank，登录号见表1。所获得的序列在NCBI和镰刀菌Fusarium-ID数据库进行比对，结果如表1所示，每个株系的ITS区序列和TEF-1α序列的同源性均在99％-100％之间，而且每个株系两种序列的比对结果均为同一镰刀菌种，进一步证明了分离纯化的纯度高和鉴定结果的可靠。
表1 ITS和TEF-1α序列比对及鉴定结果
3.3系统发育树的构建
3.3.1基于rDNA-ITS区序列构建系统发育树
结合图14所示，在基于rDNA-ITS序列构建的系统发育树中，C1与C2菌株与NCBI和Fusarium-ID数据库中的三线镰刀菌(FJ233196，FD-01845，FD-01726)相聚于同一群，自举值大于90％；C3、C4和C5与已上传的腐皮镰刀菌(AB470903，EU263916)聚为一类，其中C3与C5亲缘关系较近；L1与层出镰刀菌(FJ040179)聚一类，而与其他菌种距离较远。
3.3.2基于TEF-1α区序列构建系统发育树
结合图15所示，基于转录延伸因子TEF-1α序列构建的进化树中，聚类结果与以ITS序列构建的进化树结果相似。C1和C2与NCBI(JX3978650.1，JX397855.1)和Fusarium-ID(FD-01726-EF-1α)数据库的三线镰刀菌聚为一类；菌株C3、C4和C5与数据库中已上传的腐皮镰刀菌(FD-01371-EF-1α，FD-01054-EF-1α，HQ731048.1)聚为一类；L1单独与层出镰刀菌(KC584816.1)聚为一类。
4.不同病原分离物的致病性分析
通过回接实验，发病植株症状表现与田间的症状基本一致，经过形态观察和分子鉴定确定从发病植株分离得到的镰刀菌与用于接种的镰刀菌相同，表明这6株镰刀菌是苜蓿根腐病的致病菌。6个菌株的致病性有差异(见表2)，其中L1菌株和C4菌株的致病性较强，发病率均大于80％，病害严重指数均约为60％。C2株系致病性最弱(DI 54.44％，DSI29.63％)。C1、C3和C5菌株的发病率和致病性均无显著差异，发病率分别为66.66％、62.22％和65.55％；病害严重指数分别为42.59％，40.37％和38.89％。
表2不同病原分离物的致病性
注：同列数据不同小写字母表示差异显著(P＜0.05，Duncan)
Note：Different small letters indicate the significant differenceamong 6strains(P<0.05).
镰刀菌是真菌中最难鉴定和最具经济价值的属之一，形态复杂，又易受外界环境影响发生变异，通过形态学观察很难准确鉴定到种。本方法在形态学鉴定的基础上，采用了ITS和TEF-1α两个基因进行分子生物学鉴定。其中rDNA-ITS是介于18S rDNA、5.8S rDNA和28S rDNA之间的区域，该区域进化速度较编码区快，被普遍用来进行真菌种间或种内的遗传相似性的分子系统研究。而TEF-1α在镰刀菌中为单一拷贝，在种内表现较高的保守性，TEF-1a已经成为镰刀菌鉴定的有效工具。目前，已经通过该序列鉴定出禾谷镰刀菌(F.graminearum)、层出镰刀菌、串珠镰刀菌(F.moniliforme)、尖孢镰刀菌(F.oxysporum)等多个镰刀菌种。因此，利用rDNA-ITS区序列和TEF-1α序列对镰刀菌种的鉴定，是对形态学鉴定的验证和补充，避免因种间的高度相近带来的鉴定错误。另外，通过致病性鉴定，明确各菌株的致病性强弱。
根据形态学和分子生物学共同鉴定结果，C1和C2为三线镰刀菌的不同变异种，C3、C4和C5为腐皮镰刀菌的不同变异种，L1为层出镰刀菌。河北廊坊苜蓿根腐病优势致病菌为三线镰刀菌，内蒙古临河采样区该病害优势致病菌为三线镰刀菌和腐皮镰刀菌，回接试验表明，腐皮镰刀菌C3菌株的致病性比三线镰刀菌C2菌株的致病性强。山西阳高县采样区的优势致病菌为腐皮镰刀菌和层出镰刀菌，其中腐皮镰刀菌C4菌株和层出镰刀菌L1菌株致病性均很强。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
SEQUENCE LISTING
<110> 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所
<120> 紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离鉴定与致病性分析方法
<130> None
<160> 4
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 19
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> 通用引物
<400> 1
tccgtaggtg aacctgcgg 19
<210> 2
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> 通用引物
<400> 2
tcctccgctt attgatatgc 20
<210> 3
<211> 20
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> 通用引物
<400> 3
atgggtaagg aggacaagac 20
<210> 4
<211> 21
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> 通用引物
<400> 4
ggaagtacca gtgatcatgt t 21

Claims (6)

1.一种紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)苜蓿病株的采集与准备
对苜蓿田进行定点调查，观察根腐病的田间症状，采集具有典型症状的镰刀菌根腐病病株标样；
(2)病原菌的分离纯化
于病株标样的病斑处切取小块组织，经处理后，纯化到种，再将分离纯化后的镰刀菌接到培养基中保存，用于后续的菌种鉴定；
(3)病原菌形态学观察
菌种培养一段时间后，依据培养基上的培养性状，包括菌落形态、色泽、菌落生长速度；通过VBC和SNA限定营养缺乏培养基上对大小分生孢子的有无、分生孢子的形态及产生方式、厚垣孢子的有无及着生方式进行形态鉴定；
(4)分子生物学鉴定
在形态学特征鉴定的基础上对分离菌株的rDNA-ITS区域和TEF-1α序列进行扩增；扩增产物回收纯化，连接到载体中并转化大肠杆菌，阳性克隆送交测序，使用DNAMAN软件对测序结果进行剪切分析，剪切后在线比对分析；
其中，rDNA-ITS又称为核糖体基因内转录间隔区域，TEF-1α又称为翻译延长因子1α基因；
(5)进化树的构建
将获得的ITS序列和TEF-1α的序列分别与GenBank数据库和鉴定镰刀菌的数据库FUSARIUM-ID中的镰刀菌的rDNA-ITS和TEF-1α序列进行比较，利用MEGA 5软件进行聚类分析，构建系统发育树；
(6)致病性鉴定
于器皿中放置大小均匀的燕麦种子，加水浸泡过夜，除去多余水分，高压灭菌；器皿中加入接种菌株的琼脂块；直至燕麦种子完全接种镰刀菌后备用；
选择饱满健康的苜蓿种子，消毒后置于培养皿中催芽，播于盆中培养成植株；
待植株培养一段时间后，将提前准备好的燕麦接种于植株；
不接种的植株作为对照；
接种后培养一段时间，观察病害情况；
根据病斑占根系面积的百分比进行病害分级；统计发病率DI和病害严重指数DSI；
DI＝(病株数/总株数)×100％；
DSI％＝∑(各级病株数×该级代表值)/(调查总株数×最重级别代表值)×100％；
切取感病根组织，消毒后接种于PSA平板上进行分离和纯化，并采用上述形态学观察和分子鉴定的方法与最初的接种物进行比较和鉴定。
2.根据权利要求1所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，其特征在于：步骤(2)中所述的切取的小块组织大小为5×5mm；
所述处理的方法为75％的酒精处理30s，0.1％的升汞处理3min，无菌水冲洗3-5次；
所述纯化到种的方法为PSA培养基上，25℃暗培养4d，挑取菌丝于PSA培养基上纯化3次，再经过MGA培养基纯化3次后通过在水琼脂平板上单孢梯度稀释分离法进一步纯化到种；
所述分离纯化后的镰刀菌接种的培养基为PSA的试管斜面培养基；
所述保存方法为4℃保存，每6个月转管一次。
3.根据权利要求2所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，其特征在于：步骤(3)中所述的菌种培养方法为25℃培养4d。
4.根据权利要求3所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，其特征在于：步骤(4)中所述的扩增方法为取PSA培养基培养10d的气生菌丝，提取基因组DNA，ITS区域采用引物ITSl和ITS4进行PCR扩增；TEF-1α序列采用引物ef1和ef2进行扩增；所述引物ITSl、ITS4、ef1和ef2如序列表中SEQ ID NO:1-4所示；
ITSl：5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’；
ITS4：5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’；
ef1：5’-ATGGGTAAGGAGGACAAG-AC-3’；
ef2：5’-GGAAGTACCAGTGATCATG TT-3’。
5.根据权利要求4所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，其特征在于：步骤(4)中所述的载体为pEASY-T1载体；所述的大肠杆菌为大肠杆菌DH5α。
6.根据权利要求5所述的紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法，其特征在于：步骤(6)中所述的器皿为锥形瓶，其数量为6个；
所述的燕麦种子数量为200粒；
所述的高压灭菌次数为2次；
所述的琼脂块的直径为1cm，数量为每瓶放入4个；
所述的燕麦种子完全接种镰刀菌的时间为3周；
所述的苜蓿种子消毒方法为75％的酒精消毒10min，灭菌水洗5次；
所述的催芽时间为1天；
所述的播于盆中培养成植株的方法为播于直径15cm、高度13cm的盆中，营养土：蛭石：石英砂体积比为3:1:1，每盆15株，培养箱中培养，培养条件为25℃光照/20℃黑暗，相对湿度80％；待出苗10天后，每盆定苗10株，3个重复，每个重复30株；
所述的植株培养时间为40天；
所述的燕麦接种位置为植株地下1cm根颈处，接种数量为每株接种2粒；
所述的接种后培养时间为85天；
所述的病害分级标准为：0级，无症状；1级，根部轻度变色，根部坏死面积在1-30％；2级，根部严重变黑褐色，坏死面积在30-60％；3级，主根基本坏死，侧根较少，坏死面积60-100％；
所述的切取感病根组织的大小为5mm×3mm；
所述的感病根组织的消毒方法为70％乙醇消毒1min，无菌水漂洗3次。
CN201611031590.XA 2016-11-22 2016-11-22 紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法 Pending CN106350453A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611031590.XA CN106350453A (zh) 2016-11-22 2016-11-22 紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611031590.XA CN106350453A (zh) 2016-11-22 2016-11-22 紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106350453A true CN106350453A (zh) 2017-01-25

Family

ID=57862465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611031590.XA Pending CN106350453A (zh) 2016-11-22 2016-11-22 紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106350453A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106701970A (zh) * 2017-01-22 2017-05-24 江苏出入境检验检疫局动植物与食品检测中心 一种鉴定苹果上三种葡萄座腔菌的分子生物学方法
CN108277296A (zh) * 2018-04-17 2018-07-13 中国农业科学院植物保护研究所 一种引起大豆根腐病的镰孢菌属菌种的鉴定与区分方法
CN108342500A (zh) * 2018-01-08 2018-07-31 厦门市产品质量监督检验院（国家半导体发光器件应用产品质量监督检验中心、国家场（厂）内机动车辆质量监督检验中心） 一种产单端孢霉烯族毒素、伏马菌素和玉米赤霉烯酮真菌的同步检测试剂盒
CN108676910A (zh) * 2018-07-09 2018-10-19 山西农业大学 一种层出镰刀菌的lamp检测引物及其应用
CN109402215A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 西北农林科技大学 一种分离自桑椹白化病果新病原的鉴定及致病性检测方法
CN110607346A (zh) * 2019-11-01 2019-12-24 宁夏农林科学院农作物研究所（宁夏回族自治区农作物育种中心） 一种杂草稻病原菌的鉴定方法及应用
CN111909874A (zh) * 2020-08-17 2020-11-10 东北农业大学 一株生防菌i-5及其在防治紫花苜蓿根腐病中的应用
CN116042900A (zh) * 2022-12-29 2023-05-02 福建省水产研究所（福建水产病害防治中心） 一种检测镰刀菌的引物组、试剂盒及应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105579573A (zh) * 2013-07-26 2016-05-11 自适应共生技术有限责任公司 涉及分离的植物内生菌的组合物和方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105579573A (zh) * 2013-07-26 2016-05-11 自适应共生技术有限责任公司 涉及分离的植物内生菌的组合物和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安欢乐: "甘肃省紫花苜蓿根腐病的病原研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库农业科技辑》 *
易铭: "陕西省苜蓿根腐病和斑点病病原菌的鉴定", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库农业科技辑》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106701970A (zh) * 2017-01-22 2017-05-24 江苏出入境检验检疫局动植物与食品检测中心 一种鉴定苹果上三种葡萄座腔菌的分子生物学方法
CN108342500A (zh) * 2018-01-08 2018-07-31 厦门市产品质量监督检验院（国家半导体发光器件应用产品质量监督检验中心、国家场（厂）内机动车辆质量监督检验中心） 一种产单端孢霉烯族毒素、伏马菌素和玉米赤霉烯酮真菌的同步检测试剂盒
CN108277296A (zh) * 2018-04-17 2018-07-13 中国农业科学院植物保护研究所 一种引起大豆根腐病的镰孢菌属菌种的鉴定与区分方法
CN108676910A (zh) * 2018-07-09 2018-10-19 山西农业大学 一种层出镰刀菌的lamp检测引物及其应用
CN109402215A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 西北农林科技大学 一种分离自桑椹白化病果新病原的鉴定及致病性检测方法
CN110607346A (zh) * 2019-11-01 2019-12-24 宁夏农林科学院农作物研究所（宁夏回族自治区农作物育种中心） 一种杂草稻病原菌的鉴定方法及应用
CN111909874A (zh) * 2020-08-17 2020-11-10 东北农业大学 一株生防菌i-5及其在防治紫花苜蓿根腐病中的应用
CN111909874B (zh) * 2020-08-17 2022-08-19 东北农业大学 一株生防菌i-5及其在防治紫花苜蓿根腐病中的应用
CN116042900A (zh) * 2022-12-29 2023-05-02 福建省水产研究所（福建水产病害防治中心） 一种检测镰刀菌的引物组、试剂盒及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106350453A (zh) 紫花苜蓿镰刀菌根腐病病原菌分离纯化与致病性鉴定方法
Chen et al. Phylogeny, morphology, distribution, and pathogenicity of Botryosphaeriaceae and Diaporthaceae from English walnut in California
CN107338198A (zh) 一种植物乳杆菌及其应用
US20220369648A1 (en) Endophytic falciphora oryzae fo-r20 and its application
CN103497900A (zh) 一种瘤菌根菌菌株及其应用和菌根真菌接种法
Basım et al. Identification and characterization of Didymella bryoniae causing gummy stem blight disease of watermelon (Citrullus lanatus) in Turkey
Tancos et al. Fire blight symptomatic shoots and the presence of Erwinia amylovora in asymptomatic apple budwood
CN110499386A (zh) 一种快速检测番茄枯萎病的方法
Vučković et al. Diversity of Botryosphaeriaceae and Diaporthe species associated with postharvest apple fruit decay in Serbia
Rahman et al. Two new species, Phytophthora nagaii sp. nov. and P. fragariaefolia sp. nov., causing serious diseases on rose and strawberry plants, respectively, in Japan
Poletto et al. Characterization and pathogenicity of Fusarium oxysporum associated with Carya illinoinensis seedlings
Zhang et al. Isolation, identification and artificial inoculation of Ustilago esculenta on Zizania latifolia
Carneiro et al. Colletotrichum fioriniae and Colletotrichum godetiae causing postharvest bitter rot of apple in South Tyrol (Northern Italy)
CN105255746B (zh) 一株对柑橘木虱具强致病力的宛氏拟青霉菌株及其应用
Al-Enezi et al. Phenotypic and molecular diagnosis of Fusarium oxysporum and Macrophomina phaseolina isolated from cucumis melon roots
Huarhua et al. Morphological and molecular identification of Phytophthora cinnamomi Rands as a causal agent of Crown and root rot in Blueberry (Vaccinium corymbosum) in Peru
CN103468579A (zh) 一种对柑橘木虱具致病力的蜡蚧菌属真菌新种
CN106635839A (zh) 一种从土壤中分离长喙壳菌的方法
Olson et al. Association of Diaporthe longicolla with black zone lines on mature soybean plants
CN114933980B (zh) 一种防治黄精根腐病的浅紫链霉菌hjb-xtbg45及其应用
Bawage et al. Morphological and molecular description of Phytophthora insolita isolated from citrus orchard in India
CN113046249B (zh) 一株蜡蚧轮枝菌ll-01及其生防应用
Tilahun et al. Morphological and molecular diversity of ginger (Zingiber officinale Roscoe) pathogenic fungi in Chilga District, North Gondar, Ethiopia
CN103834579B (zh) 内生真菌菌株ycef199及其用途
CN108707554B (zh) 一对玉蜀黍黑粉菌组合及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170125

RJ01 Rejection of invention patent application after publication