甘肃陇西黄芩镰孢菌根腐病病原鉴定及其病株根部元素含量的变化

doi:10.11686/cyxb2022318

草业学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (7): 109-121.DOI: 10.11686/cyxb2022318

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甘肃陇西黄芩镰孢菌根腐病病原鉴定及其病株根部元素含量的变化

蒋晶晶¹(), 陈爱昌², 魏周全², 孙兴明², 徐美蓉³(), 李雪萍¹, 杜蕙¹, 漆永红¹()

^1.甘肃省农业科学院植物保护研究所，甘肃兰州 730070
^2.定西市植保植检站，甘肃定西 743000
^3.甘肃省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，甘肃兰州 730070

收稿日期:2022-08-09 修回日期:2022-11-21 出版日期:2023-07-20 发布日期:2023-05-26
通讯作者: 徐美蓉,漆永红
作者简介:E-mail： xumeirong@gsagr.ac.cn
E-mail： qiyonghong920@gsagr.ac.cn，
蒋晶晶（1988-），女，甘肃榆中人，助理研究员，硕士。E-mail： jingjingziyu@163.com
基金资助:
兰州市科技计划项目(2022-2-93);甘肃省农业科学院创新专项(2020GAAS25);甘肃省自然科学基金(20JR10RA458);甘肃省科技计划项目(20YF3NA021)

Identification of Fusarium species from Scutellaria baicalensis root rot in Longxi， Gansu Province and effects on element contents of root

Jing-jing JIANG¹(), Ai-chang CHEN², Zhou-quan WEI², Xing-ming SUN², Mei-rong XU³(), Xue-ping LI¹, Hui DU¹, Yong-hong QI¹()

^1.Institute of Plant Protection，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070，China
^2.Dingxi Station of Plant Protection and Quarantine，Dingxi 743000，China
^3.Institute of Agricultural Quality Standards and Testing Technology，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730070，China

Received:2022-08-09 Revised:2022-11-21 Online:2023-07-20 Published:2023-05-26
Contact: Mei-rong XU,Yong-hong QI

摘要/Abstract

摘要：

为明确甘肃省陇西县黄芩根腐病镰孢菌种类，采用组织分离法对2019-2021年采集的136份病株进行分离，通过病原菌形态学特征、结合镰孢菌属通用引物、特异性引物及TEF序列分析，对病原菌进行鉴定并完成柯赫氏法则验证。结果表明，从黄芩根腐病样本上共分离到83株镰孢菌，分别为尖孢镰孢菌（39.8%）、茄病镰孢菌（36.1%）、锐顶镰孢菌（16.9%）、芬芳镰孢菌（4.8%）、木贼镰孢菌（1.2%）和柔毛镰孢菌（1.2%），其中尖孢镰孢菌和茄病镰孢菌为优势病原菌；致病性测定结果表明，不同的镰孢菌致病力不同，且同一种内各菌株的致病力差异显著；尖孢镰孢菌的相对病情指数最高，为9.0，而芬芳镰孢菌的相对病情指数最低，为1.2，木贼镰孢菌和柔毛镰孢菌没有致病性；黄芩受到镰孢菌侵染后，根部主要营养元素含量变化不显著，而微量元素锌、锰和铁的含量显著升高（P<0.05）。本研究在国内首次报道了锐顶镰孢菌和芬芳镰孢菌是黄芩根腐病的新病原菌，为科学诊断该病害、研究根腐病菌对黄芩胁迫的响应提供理论依据。

关键词: 黄芩, 根腐病, 镰孢菌, 元素含量

Abstract:

To determine the identity of pathogenic Fusarium strains causing Scutellaria baicalensis root rot disease， a total of 136 diseased roots were collected were isolated by a tissue separation method in Longxi， Gansu Province during the years of 2019 to 2021. Based on the pathogen morphological characteristics， and general primer， specific primer and translation elongation factor （TEF） sequence analysis of Fusarium， the pathogens from the collected samples were identified as belonging to 83 Fusarium strains identified as Fusarium oxysporum （39.8%）， Fusarium solani （36.1%）， Fusarium acuminatum （16.9%）， Fusarium redolens （4.8%）， Fusarium equiseti （1.2%） and Fusarium flocciferum （1.2%）. Hence， F. oxysporum and F. solani were the dominant pathogens. Pathogenicity testing showed that the pathogenicity of different Fusarium species differs， and the pathogenicity of each strain within the same species also varied significantly. The relative disease index of F. oxysporum was 9.0 and was the strongest， that of F. redolens was 1.2 and wasthe weakest. F. equiseti and F. flocciferum displayed no pathogenicity. The major nutrient element contents in S. baicalensis roots did not change significantly after infection， while the contents of micro elements Zn， Mn and Fe increased significantly （P<0.05）. This is the first report of F. acuminatum and F. redolens causing root rot on S. baicalensis in China， and these data provide a theoretical basis for scientific diagnosis of this disease and study of the response of S. baicalensis to Fusarium infection.

Key words: Scutellaria baicalensis, root rot disease, Fusarium, element contents

蒋晶晶, 陈爱昌, 魏周全, 孙兴明, 徐美蓉, 李雪萍, 杜蕙, 漆永红. 甘肃陇西黄芩镰孢菌根腐病病原鉴定及其病株根部元素含量的变化[J]. 草业学报, 2023, 32(7): 109-121.

Jing-jing JIANG, Ai-chang CHEN, Zhou-quan WEI, Xing-ming SUN, Mei-rong XU, Xue-ping LI, Hui DU, Yong-hong QI. Identification of Fusarium species from Scutellaria baicalensis root rot in Longxi， Gansu Province and effects on element contents of root[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(7): 109-121.

图/表 9

参考文献 30

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引物 Primer	引物序列 Sequence（5'-3'）	片段大小 Size （bp）	退火温度 Annealing temperature （℃）	参考文献 Reference
F₁	ATTACTCCAGCATCCTTGC	1000	50.0	镰孢菌通用引物Primer for Fusarium^［11］
F₂	TTTACAACTCCCAAACCCC	1000	50.0	镰孢菌通用引物Primer for Fusarium^［11］
FS₁	CCGCCAGAGGACCCCTAACT	300	57.0	茄病镰孢菌F. solani^［11］
FS₂	TGTGCCCACAGGGGGCTT	300	57.0	茄病镰孢菌F. solani^［11］
FO₁	AAGAAGTCGAAGAATACATCGCT	700	59.0	尖孢镰孢菌Fusarium oxysporum^［12］
FO₂	CGAGGAGTGTATGAGACGGC	700	59.0	尖孢镰孢菌Fusarium oxysporum^［12］
TEF-F	ATGGGTAAGGARGACAAGAC	700	57.5	镰孢菌鉴定引物Primers for the identification of Fusarium^［13］
TEF-R	GGARGTACCAGTSATCATGTT	700	57.5	镰孢菌鉴定引物Primers for the identification of Fusarium^［13］

引物 Primer	引物序列 Sequence（5'-3'）	片段大小 Size （bp）	退火温度 Annealing temperature （℃）	参考文献 Reference
F₁	ATTACTCCAGCATCCTTGC	1000	50.0	镰孢菌通用引物Primer for Fusarium^［11］
F₂	TTTACAACTCCCAAACCCC	1000	50.0	镰孢菌通用引物Primer for Fusarium^［11］
FS₁	CCGCCAGAGGACCCCTAACT	300	57.0	茄病镰孢菌F. solani^［11］
FS₂	TGTGCCCACAGGGGGCTT	300	57.0	茄病镰孢菌F. solani^［11］
FO₁	AAGAAGTCGAAGAATACATCGCT	700	59.0	尖孢镰孢菌Fusarium oxysporum^［12］
FO₂	CGAGGAGTGTATGAGACGGC	700	59.0	尖孢镰孢菌Fusarium oxysporum^［12］
TEF-F	ATGGGTAAGGARGACAAGAC	700	57.5	镰孢菌鉴定引物Primers for the identification of Fusarium^［13］
TEF-R	GGARGTACCAGTSATCATGTT	700	57.5	镰孢菌鉴定引物Primers for the identification of Fusarium^［13］

采样年份 Collection year	镰孢菌株编号 Strain number of Fusarium	采样地点 Collection site
2019	HQ-1-2， HQ-1-6， HQ-1-9， HQ-1-12， HQ-1-17， HQ-1-23	通安驿镇马头川村Matouchuan Village，Tong’anyiTown
	HQ-3-1， HQ-3-2， HQ-3-4， HQ-3-5， HQ-3-7， HQ-3-8， HQ-3-9， HQ-3-11	通安驿镇牛站村Niuzhan Village，Tong’anyi Town
	HQ-5-12， HQ-5-14， HQ-9-1	首阳镇李家营村Lijiaying Village，Shouyang Town
	HQ-8-10	福星镇庞家岔村Pangjiacha Village，Fuxing Town
2020	2A-HQ-1， 2A-HQ-3	菜子镇二十铺村Ershipu Village，Caizi Town
	8A-HQ-2	碧岩镇王庄村Wangzhuang Village，Biyan Town
	12A-HQ-5	文峰镇黄家门村Huangjiamen Village，Wenfeng Town
	17A-HQ-2	文峰镇汪家坡村Wangjiapo Village，Wenfeng Town
	22A-HQ-4	首阳镇三十铺村Sanshipu Village，Shouyang Town
	27A-HQ-1， 27A-HQ-4	双泉镇胡家门村Hujiamen Village，Shuangquan Town
	29A-HQ-1， 30A-HQ-1， 30A-HQ-2	柯寨镇葡萄村Putao Village，Kezhai Town
	31A-HQ-2， 31A-HQ-6， 31A-HQ-9， 31A-HQ-11	柯寨镇张家湾村Zhangjiawan Village，Kezhai Town
	1-HQ-2	通安驿镇马头川村Matouchuan Village，Tong’anyi Town
	2-HQ-L-1， 2-HQ-L-3， 2-HQ-L-6， 2-HQ-B-4	通安驿镇高阳村Gaoyang Village，Tong’anyi Town
	3-HQ-4	通安驿镇牛站村Niuzhan Village，Tong’anyi Town
	4-HQ-3	文峰镇火焰村Huoyan Village，Wenfeng Town
	7-HQ-4	福星镇裴家湾村Peijiawan Village，Fuxing Town
	10-HQ-3， 10-HQ-5	菜子镇元阁村Yuange Village，Caizi Town
	12-HQ-1， 12-HQ-3， 12-HQ-6	菜子镇中川村Zhongchuan Village，Caizi Town
	13-HQ-1， 13-HQ-2， 13-HQ-3， 13-HQ-4， 13-HQ-6	菜子镇四店村Sidian Village，Caizi Town
	14-HQ-1， 14-HQ-2， 14-HQ-3， 14-HQ-5	菜子镇蔡家峪村Caijiayu Village，Caizi Town
2021	HQ-R-1， HQ-R-2， HQ-R-4， HQ-R-5， HQ-R-6， HQ-R-7， HQ-R-9， HQ-R-10， HQ-R-11， HQ-R-12， HQ-R-13， HQ-R-15， HQ-R-16， HQ-R-17， HQ-R-18， HQ-R-19， HQ-R-20， HQ-R-24， HQ-R-26， HQ-R-27， HQ-R-28， HQ-R-30， HQ-R-42， HQ-R-44， HQ-R-45， HQ-R-46， HQ-R-47， HQ-X-7	福星镇李家湾村Lijiawan Village，Fuxing Town

采样年份 Collection year	镰孢菌株编号 Strain number of Fusarium	采样地点 Collection site
2019	HQ-1-2， HQ-1-6， HQ-1-9， HQ-1-12， HQ-1-17， HQ-1-23	通安驿镇马头川村Matouchuan Village，Tong’anyiTown
	HQ-3-1， HQ-3-2， HQ-3-4， HQ-3-5， HQ-3-7， HQ-3-8， HQ-3-9， HQ-3-11	通安驿镇牛站村Niuzhan Village，Tong’anyi Town
	HQ-5-12， HQ-5-14， HQ-9-1	首阳镇李家营村Lijiaying Village，Shouyang Town
	HQ-8-10	福星镇庞家岔村Pangjiacha Village，Fuxing Town
2020	2A-HQ-1， 2A-HQ-3	菜子镇二十铺村Ershipu Village，Caizi Town
	8A-HQ-2	碧岩镇王庄村Wangzhuang Village，Biyan Town
	12A-HQ-5	文峰镇黄家门村Huangjiamen Village，Wenfeng Town
	17A-HQ-2	文峰镇汪家坡村Wangjiapo Village，Wenfeng Town
	22A-HQ-4	首阳镇三十铺村Sanshipu Village，Shouyang Town
	27A-HQ-1， 27A-HQ-4	双泉镇胡家门村Hujiamen Village，Shuangquan Town
	29A-HQ-1， 30A-HQ-1， 30A-HQ-2	柯寨镇葡萄村Putao Village，Kezhai Town
	31A-HQ-2， 31A-HQ-6， 31A-HQ-9， 31A-HQ-11	柯寨镇张家湾村Zhangjiawan Village，Kezhai Town
	1-HQ-2	通安驿镇马头川村Matouchuan Village，Tong’anyi Town
	2-HQ-L-1， 2-HQ-L-3， 2-HQ-L-6， 2-HQ-B-4	通安驿镇高阳村Gaoyang Village，Tong’anyi Town
	3-HQ-4	通安驿镇牛站村Niuzhan Village，Tong’anyi Town
	4-HQ-3	文峰镇火焰村Huoyan Village，Wenfeng Town
	7-HQ-4	福星镇裴家湾村Peijiawan Village，Fuxing Town
	10-HQ-3， 10-HQ-5	菜子镇元阁村Yuange Village，Caizi Town
	12-HQ-1， 12-HQ-3， 12-HQ-6	菜子镇中川村Zhongchuan Village，Caizi Town
	13-HQ-1， 13-HQ-2， 13-HQ-3， 13-HQ-4， 13-HQ-6	菜子镇四店村Sidian Village，Caizi Town
	14-HQ-1， 14-HQ-2， 14-HQ-3， 14-HQ-5	菜子镇蔡家峪村Caijiayu Village，Caizi Town
2021	HQ-R-1， HQ-R-2， HQ-R-4， HQ-R-5， HQ-R-6， HQ-R-7， HQ-R-9， HQ-R-10， HQ-R-11， HQ-R-12， HQ-R-13， HQ-R-15， HQ-R-16， HQ-R-17， HQ-R-18， HQ-R-19， HQ-R-20， HQ-R-24， HQ-R-26， HQ-R-27， HQ-R-28， HQ-R-30， HQ-R-42， HQ-R-44， HQ-R-45， HQ-R-46， HQ-R-47， HQ-X-7	福星镇李家湾村Lijiawan Village，Fuxing Town

病原菌种类 Species of pathogens	分离率 Isolation rates （%）	致病菌株比例 Ratio of pathogenic strains （%）	菌株编号 Isolate code	发病率 Incidence rate （%）	相对发病率 Relative incidence rate （%）	病情指数 Disease index	相对病情指数 Relative disease index
尖孢镰孢菌 F. oxysporum	39.8	45.5	HQ-3-1	55.6±11.1b	27.6±2.2a	38.9	9.0
			HQ-3-11	100.0±0.0a		47.2
			HQ-8-10	88.9±11.1a		66.7
			2-HQ-B-4	100.0±0.0a		75.0
			1-HQ-2	55.6±11.1b		47.2
			3-HQ-4	100.0±0.0a		100.0
			7-HQ-4	100.0±0.0a		88.9
			2A-HQ-1	100.0±0.0a		55.6
			2A-HQ-3	100.0±0.0a		55.6
			12A-HQ-5	55.6±11.1b		47.2
			HQ-R-9	33.3±11.1bc		33.3
			HQ-R-13	22.2±11.1c		16.7
			HQ-R-24	100.0±0.0a		50.0
			HQ-R-30	11.1±11.1c		11.1
			HQ-R-45	11.1±11.1c		11.1
茄病镰孢菌 F. solani	36.1	40.0	HQ-1-6	100.0±0.0a	27.4±10.2a	66.7	7.8
			HQ-1-9	100.0±0.0a		69.4
			HQ-9-1	100.0±0.0a		69.4
			10-HQ-5	100.0±0.0a		69.4
			12-HQ-6	77.8±11.1ab		63.9
			14-HQ-2	77.8±11.1ab		61.1
			17A-HQ-2	66.7±0.0b		55.6
			27A-HQ-4	66.7±19.3b		47.2
			31A-HQ-6	66.7±0.0b		41.7
			HQ-R-4	33.3±0.0c		25.0
			HQ-R-28	22.2±11.1c		11.1
			2-HQ-L-6	100.0±0.0a		63.9
锐顶镰孢菌 F. acuminatum	16.9	50.0	HQ-5-12	100.0±0.0a	11.3±6.0b	83.3	5.3
			HQ-5-14	100.0±0.0a		100.0
			4-HQ-3	55.6±11.1b		52.8
			10-HQ-3	100.0±0.0a		100.0
			12-HQ-3	44.4±22.2bc		44.4
			13-HQ-1	55.6±11.1b		50.0
			HQ-R-44	11.1±11.1c		11.1
芬芳镰孢菌F. redolens	4.8	25.0	14-HQ-1	100.0±0.0a	4.8±0.0c	100.0	1.2

甘肃陇西黄芩镰孢菌根腐病病原鉴定及其病株根部元素含量的变化

Identification of Fusarium species from Scutellaria baicalensis root rot in Longxi， Gansu Province and effects on element contents of root

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