白三叶草镰刀菌根腐病病原鉴定及其生物学特性

doi:10.11686/cyxb2024109

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (12): 175-187.DOI: 10.11686/cyxb2024109

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白三叶草镰刀菌根腐病病原鉴定及其生物学特性

张许可¹(), 夏红飞¹, 陈国立¹, 李德州², 张晓伟², 李克梅¹(), 王丽丽¹()

^1.新疆农业大学农学院，农业农村部西北荒漠绿洲农林外来入侵生物防控重点实验室，农林有害生物监测与安全防控重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052
^2.富蕴县林业和草原局，新疆富蕴 836100

收稿日期:2024-04-09 修回日期:2024-05-17 出版日期:2024-12-20 发布日期:2024-10-09
通讯作者: 李克梅,王丽丽
作者简介:liliwang@xjau.edu.cn
E-mail： likemei@xjau.edu.cn
张许可（1998-），女，河南西平人，在读硕士。E-mail： 1352123731@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划(2022YFD1401103)

Identification and biological characterisation of Fusarium root rot pathogens of white clover

Xu-ke ZHANG¹(), Hong-fei XIA¹, Guo-li CHEN¹, De-zhou LI², Xiao-wei ZHANG², Ke-mei LI¹(), Li-li WANG¹()

^1.Agricultural College，Xinjiang Agricultural University，Key Laboratory of Prevention and Control of Invasive Alien Species in Agriculture & Forestry of the North-western Desert Oasis，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Key Laboratory of the Pest Monitoring and Safety Control of Crops and Forests，Urumqi 830052，China
^2.Fuyun County Forestry and Grassland Bureau，Fuyun 836100，China

Received:2024-04-09 Revised:2024-05-17 Online:2024-12-20 Published:2024-10-09
Contact: Ke-mei LI,Li-li WANG

摘要/Abstract

摘要：

为确定新疆白三叶草根腐病的病原种类及生物学特性，本研究对新疆11个县（市）采集的有根腐症状的白三叶草进行了根部真菌的分离，分离到的真菌根据形态学和ITS、EF1-α和RPB2多基因序列鉴定，燕麦镰刀菌分离频率为51.69%、尖孢镰刀菌为17.42%、芬芳镰刀菌为4.50%，木贼镰刀菌为26.40%。致病性测定结果表明，4种镰刀菌对白三叶草根部均具有致病力，致病力强弱依次为尖孢镰刀菌>芬芳镰刀菌>木贼镰刀菌>燕麦镰刀菌。生物学特性结果表明，燕麦镰刀菌在15~25 ℃生长良好，其他3种镰刀菌最适菌丝生长温度均为25 ℃；4种镰刀菌在pH为7~9时菌丝生长良好，且在不同光照条件下菌丝生长无显著差异；尖孢镰刀菌和燕麦镰刀菌最适菌丝生长培养基和碳源均为马铃薯葡萄糖琼脂培养基（PDA）和菊糖，芬芳镰刀菌和木贼镰刀菌最适菌丝生长培养基均为查氏培养基（Czapek），对多元醇类碳源利用效果较好；燕麦镰刀菌和木贼镰刀菌最适菌丝生长氮源均为蛋白胨，其他2种病原菌均为牛肉膏。4种镰刀菌在温度25~30 ℃、pH为6~8产孢较好；不同光照条件下，除尖孢镰刀菌和芬芳镰刀菌在12 h光暗交替条件下产孢明显增多，其他各菌种产孢无显著差异；尖孢镰刀菌和芬芳镰刀菌最适产孢培养基均为马铃薯蔗糖琼脂培养基，燕麦镰刀菌和木贼镰刀菌分别为燕麦片琼脂培养基（OA）、玉米粉琼脂培养基（CMA）；燕麦镰刀菌、尖孢镰刀菌、芬芳镰刀菌和木贼镰刀菌最适产孢碳源分别为山梨醇、葡萄糖、麦芽糖、可溶性淀粉，前两者病原菌最适产孢氮源均为硝酸钾，后二者均为酵母浸粉。尖孢镰刀菌和芬芳镰刀菌致死温度为64 ℃ 10 min，燕麦镰刀菌和木贼镰刀菌均为55 ℃ 10 min。除尖孢镰刀菌外，其他3种病菌均为白三叶草上的首次发现，系为白三叶草新病原。

关键词: 白三叶草, 镰刀菌根腐病, 鉴定, 生物学特性

Abstract:

To determine the pathogenic species and biological characteristics of root rot in white clover （Trifolium repens） in Xinjiang， root fungi were isolated from symptomatic white clover roots collected from 11 counties （cities） in Xinjiang. The isolated fungi were identified through morphology and multi-gene sequences including ITS， EF1-α， and RPB2. Among the isolates obtained， Fusarium avenaceum accounted for 51.69%， Fusarium oxysporum 17.42%， Fusarium redolens 4.50%， and Fusarium equiseti 26.40%. Pathogenicity assays revealed all four Fusarium species to be pathogenic to white clover roots， with the following ranking of pathogenicity： F. oxysporum>F. redolens>F. equiseti>F. avenaceum. Biological characteristic results showed F. avenaceum grew well at 15-25 ℃， while the optimal mycelial growth temperature for the other three Fusarium species was 25 ℃. All four Fusarium species exhibited optimal mycelial growth at pH 7-9， with no significant differences observed under different light conditions. F. oxysporum and F. avenaceum showed optimal mycelial growth on potato dextrose agar and inulin， while F. redolens and F. equiseti grew better on Czapek's medium， with better utilization of polyol carbon sources. The optimal nitrogen source for F. avenaceum and F. equiseti was peptone， while the other two pathogens grew better on beef extract. Sporulation was best at 25-30 ℃ and pH 6-8 for all four Fusarium species. Under different light conditions， except for F. oxysporum and F. redolens showing significantly increased sporulation under 12-hour light-dark alternation， no significant differences were observed in sporulation among the species. Optimal sporulation media were potato saccharose agar for F. oxysporum and F. redolens， and oatmeal aga and corn meal agar for F. avenaceum and F. equiseti， respectively. Optimal carbon sources for sporulation were sorbitol， glucose， maltose， and soluble starch for F. avenaceum， F. oxysporum， F. redolens， and F. equiseti， respectively. The optimal nitrogen source for the former two pathogens was potassium nitrate， while for the latter two， it was yeast extract. The lethal temperature for F. oxysporum and F. redolens was 64 ℃ for 10 minutes， while for F. avenaceum and F. equiseti， it was 55 ℃ for 10 minutes. Except for F. oxysporum， the other three pathogens represent first-time occurrences on white clover and are considered newly recorded pathogens of that plant species.

Key words: Trifolium repens, Fusarium root rot, identification, biological characteristics

张许可, 夏红飞, 陈国立, 李德州, 张晓伟, 李克梅, 王丽丽. 白三叶草镰刀菌根腐病病原鉴定及其生物学特性[J]. 草业学报, 2024, 33(12): 175-187.

Xu-ke ZHANG, Hong-fei XIA, Guo-li CHEN, De-zhou LI, Xiao-wei ZHANG, Ke-mei LI, Li-li WANG. Identification and biological characterisation of Fusarium root rot pathogens of white clover[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(12): 175-187.

图/表 9

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地点 Location	尖孢镰刀菌F. oxysporum	芬芳镰刀菌F. redolens	燕麦镰刀菌F. avenaceum	木贼镰刀菌F. equiseti
乌鲁木齐市Urumqi	＋	-	＋	＋
三坪农场Sanping farm	-	-	＋	＋
伊宁市Yining	＋	＋	＋	＋
奎屯市Kuitun	＋	-	＋	-
新源县Xinyuan	-	＋	＋	＋
塔城市Tacheng	-	-	＋	＋
裕民县Yumin	-	-	＋	＋
额敏县Emin	-	-	＋	-
和丰县Hefeng	-	-	＋	＋
阿勒泰市Altay	-	-	＋	＋
昌吉市Changji	＋	-	＋	-

地点 Location	尖孢镰刀菌F. oxysporum	芬芳镰刀菌F. redolens	燕麦镰刀菌F. avenaceum	木贼镰刀菌F. equiseti
乌鲁木齐市Urumqi	＋	-	＋	＋
三坪农场Sanping farm	-	-	＋	＋
伊宁市Yining	＋	＋	＋	＋
奎屯市Kuitun	＋	-	＋	-
新源县Xinyuan	-	＋	＋	＋
塔城市Tacheng	-	-	＋	＋
裕民县Yumin	-	-	＋	＋
额敏县Emin	-	-	＋	-
和丰县Hefeng	-	-	＋	＋
阿勒泰市Altay	-	-	＋	＋
昌吉市Changji	＋	-	＋	-

种名 Species	菌株 Strains	GenBank登录号GenBank accession number
种名 Species	菌株 Strains	ITS	EF1-α	RPB2
燕麦镰刀菌F. avenaceum	NRRL 54939	OL832320	OL772892	JX171663
燕麦镰刀菌F. avenaceum	YNSF16-66	-	MK185024	MK185026
木贼镰刀菌F. equiseti	CBS 307.94	KR071664	KR071777	KU604327
木贼镰刀菌F. equiseti	MFG 70143	-	OR634791	OR727722
藤仓镰刀菌F. fujikuroi	CBS 130402	KU604034	KU711677	KU604261
藤仓镰刀菌F. fujikuroi	CBS 221.76	KR071666	KU604440	KU603884
尖孢镰刀菌F. oxysporum	CBS 221.49	-	MH484963	MH484872
尖孢镰刀菌F. oxysporum	CBS 132475	KR071660	KR071771	KU604313
芬芳镰刀菌F. redolens	MFG 70140	-	OR020714	OR727752
接骨木镰刀菌F. sambucinum	CBS 146.95	KM231813	KM231941	KM232381
茄腐镰刀菌F. solani	CBS 102429	KM231808	KM231936	KM232376
向日葵链格孢A. helianthi	CBS 134020	KC609340	-	KC609352

种名 Species	菌株 Strains	GenBank登录号GenBank accession number
种名 Species	菌株 Strains	ITS	EF1-α	RPB2
燕麦镰刀菌F. avenaceum	NRRL 54939	OL832320	OL772892	JX171663
燕麦镰刀菌F. avenaceum	YNSF16-66	-	MK185024	MK185026
木贼镰刀菌F. equiseti	CBS 307.94	KR071664	KR071777	KU604327
木贼镰刀菌F. equiseti	MFG 70143	-	OR634791	OR727722
藤仓镰刀菌F. fujikuroi	CBS 130402	KU604034	KU711677	KU604261
藤仓镰刀菌F. fujikuroi	CBS 221.76	KR071666	KU604440	KU603884
尖孢镰刀菌F. oxysporum	CBS 221.49	-	MH484963	MH484872
尖孢镰刀菌F. oxysporum	CBS 132475	KR071660	KR071771	KU604313
芬芳镰刀菌F. redolens	MFG 70140	-	OR020714	OR727752
接骨木镰刀菌F. sambucinum	CBS 146.95	KM231813	KM231941	KM232381
茄腐镰刀菌F. solani	CBS 102429	KM231808	KM231936	KM232376
向日葵链格孢A. helianthi	CBS 134020	KC609340	-	KC609352

处理 Treatment	培养条件 Culture condition	尖孢镰刀菌 F. oxysporum	芬芳镰刀菌 F. redolens	燕麦镰刀菌 F. avenaceum	木贼镰刀菌 F. equiseti
温度 Temperature （℃）	5	0.86±0.01e	0.97±0.05e	1.47±0.13c	1.05±0.10f
	10	1.68±0.12d	1.75±0.11d	2.73±0.17b	1.85±0.19e
	15	2.76±0.14c	2.15±0.22d	4.26±0.31a	2.49±0.18d
	20	4.78±0.09b	4.12±0.66b	4.07±0.07a	3.49±0.20c
	25	6.82±0.75a	6.24±0.19a	3.97±0.94a	6.17±0.33a
	30	5.09±0.33b	3.25±0.27c	2.48±0.19b	4.31±0.26b
	35	0.98±0.06e	1.62±0.05d	1.01±0.01c	1.00±0.08f
pH	3	3.16±0.04e	2.60±0.03f	2.14±0.04e	3.29±0.30e
	4	4.56±0.22d	3.40±0.31e	2.57±0.13d	5.00±0.02d
	5	5.58±0.20c	4.23±0.55d	3.08±0.03bc	4.91±0.39d
	6	6.05±0.58b	5.35±0.30c	3.36±0.11ab	5.65±0.24c
	7	6.24±0.17b	6.05±0.12b	3.68±0.35a	6.21±0.11b
	8	6.36±0.26b	6.34±0.25ab	3.51±0.13a	6.74±0.53b
	9	7.40±0.04a	6.63±0.07a	3.45±0.29a	8.04±0.13a
	10	7.26±0.05a	6.51±0.03ab	3.01±0.19c	8.02±0.04a
	11	7.27±0.14a	6.34±0.10ab	2.77±0.14cd	7.94±0.51a
光照 Light	全光照Full light	6.21±0.10a	5.81±0.19a	3.66±0.49a	4.70±0.79a
	全黑暗Full darkness	6.48±0.21a	5.32±0.20a	3.42±0.37a	4.10±0.76a
	12 h光暗交替12 h dark/light	6.05±0.64a	5.71±0.36a	3.32±0.28a	5.20±0.26a
培养基 Media	马铃薯葡萄糖琼脂Potato dextrose agar	7.19±0.29a	5.18±0.24bc	5.68±0.22a	4.51±0.89c
	马铃薯蔗糖琼脂Potato sucrose agar	6.49±0.50bc	5.07±0.26c	4.94±0.19ab	5.10±0.14bc
	马铃薯胡萝卜琼脂Potato carrot agar	6.42±0.28bc	3.00±0.60e	4.30±0.92b	3.54±0.12d
	水琼脂Water agar	4.90±0.21d	3.42±0.16e	2.73±0.52c	3.52±0.34d
	玉米粉琼脂Corn meal agar	5.26±0.18d	4.47±0.05d	4.25±0.21b	5.51±0.23b
	燕麦片琼脂Oatmeal agar	6.54±0.23bc	5.76±0.39b	4.96±0.26ab	7.19±0.12a
	胡萝卜水琼脂Carrot agar	6.20±0.31c	5.43±0.40bc	4.87±0.66ab	3.56±0.21d
	查氏培养基Czapek Dox agar	6.80±0.70ab	6.50±0.32a	3.99±1.02b	7.37±0.21a
碳源 Carbon source	葡萄糖Glucose	6.60±0.13bc	6.17±0.31ab	2.71±0.21bcd	6.12±0.29b
	麦芽糖Maltose	6.73±0.09bc	6.33±0.35a	3.41±0.62bc	4.69±0.85de
	乳糖Lactose	7.01±0.18ab	5.77±0.30abc	2.35±0.31d	4.00±0.54e
	菊糖Inulin	7.39±0.34a	5.41±0.65bc	4.55±1.25a	5.05±0.96cd
	D-果糖D-fructose	6.42±0.13cd	5.95±0.21abc	2.65±0.21cd	3.79±0.27e
	甘露醇Mannitol	6.60±0.16bc	6.22±0.75a	2.54±0.13cd	7.25±0.25a
	山梨醇Sorbitol	6.67±0.28bc	6.46±0.87a	3.21±0.22bcd	6.21±0.20b
	可溶性淀粉Amylogen	5.92±0.49e	5.34±0.12c	3.21±0.17bcd	5.29±0.04bcd
	无碳Carbonless	6.14±0.04de	5.97±0.42abc	3.66±0.12b	5.70±0.29bc
氮源 Nitrogen source	硫酸铵Ammonia sulfate	5.94±0.18c	5.81±0.38cd	1.75±0.35e	5.40±0.15e
	氯化铵Ammonium chloride	5.85±0.11c	5.79±0.35cd	1.78±0.20e	5.52±0.13de
	蛋白胨Peptone	6.87±0.10ab	6.10±0.04abc	4.65±0.68a	7.66±0.12a
	牛肉膏Beef extract	6.95±0.12a	6.37±0.02a	3.67±0.69bc	7.52±0.36a
	酵母浸粉Yeast extract	6.71±0.37ab	6.14±0.17abc	2.88±0.21d	6.99±0.24b
	甘氨酸Glycine	6.48±0.09b	5.89±0.11bcd	3.00±0.15cd	5.77±0.26d
	苯丙氨酸Phenylalanine	5.86±0.16c	5.63±0.16d	3.44±0.21bcd	4.49±0.17f
	硝酸钾Potassium nitrate	6.50±0.27b	5.83±0.29cd	3.04±0.67cd	6.43±0.13c
	无氮Nitrogen free	6.83±0.13ab	6.25±0.14ab	4.01±0.08ab	7.14±0.03b

白三叶草镰刀菌根腐病病原鉴定及其生物学特性

Identification and biological characterisation of Fusarium root rot pathogens of white clover

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Metrics

处理 Treatment	培养条件 Culture condition	尖孢镰刀菌 F. oxysporum	芬芳镰刀菌 F. redolens	燕麦镰刀菌 F. avenaceum	木贼镰刀菌 F. equiseti
温度 Temperature （℃）	5	0.83±0.88d	0.03±0.06d	0.05±0.05b	0.17±0.29bc
	10	0.88±0.10d	6.50±1.09c	0.00±0.00b	0.00±0.00c
	15	3.28±0.62d	9.93±3.78c	0.00±0.00b	0.00±0.00c
	20	11.40±2.72c	18.03±7.63b	0.10±0.00b	0.17±0.08bc
	25	39.77±4.42a	9.30±1.69c	2.33±1.27b	0.95±0.05b
	30	30.20±5.98b	25.33±3.15a	10.48±5.13a	0.13±0.23bc
	35	4.10±0.13d	3.97±0.50cd	0.05±0.09b	2.63±1.16a
pH	3	27.35±5.80bc	31.93±5.13ab	0.18±0.10a	0.00±0.00b
	4	15.87±4.10cde	31.44±1.14ab	0.10±0.09ab	0.25±0.15b
	5	21.70±1.50cd	26.10±3.83bc	0.00±0.00b	0.32±0.06b
	6	50.63±6.67a	23.18±9.46cd	0.07±0.03b	1.20±0.48b
	7	33.18±3.23b	37.38±2.05a	0.05±0.05b	0.32±0.13b
	8	21.37±9.53cd	24.05±1.99cd	0.02±0.03b	8.52±3.61a
	9	36.10±12.12b	18.20±2.99d	0.08±0.06b	0.57±0.29b
	10	12.36±2.87ef	3.83±0.57e	0.00±0.00b	0.83±0.98b
	11	7.13±0.96f	1.19±0.84e	0.00±0.00b	0.23±0.08b
光照 Light	全光照Full light	21.98±3.10c	7.55±0.94b	1.73±0.87a	1.10±0.92a
	全黑暗Full darkness	44.88±3.70b	7.07±1.34b	1.80±0.77a	0.58±0.06a
	12 h光暗交替12 h dark/light	54.08±1.68a	26.60±7.13a	0.68±0.58a	1.90±0.65a
培养基 Media	马铃薯葡萄糖琼脂Potato dextrose agar	39.37±2.18a	20.42±3.12a	1.24±0.39cd	0.22±0.08bc
	马铃薯蔗糖琼脂Potato sucrose agar	43.01±6.91a	22.90±4.91a	1.77±1.25bc	0.08±0.03c
	马铃薯胡萝卜琼脂Potato carrot agar	3.80±0.77c	0.43±0.16b	0.15±0.13cd	0.27±0.12bc
	水琼脂Water agar	0.50±0.25c	0.43±0.30b	0.00±0.00d	0.18±0.08bc
	玉米粉琼脂Corn meal agar	41.83±2.96a	18.93±3.45a	1.35±0.33bcd	3.08±0.73a
	燕麦片琼脂Oatmeal agar	16.32±0.48b	4.07±0.38b	4.87±1.11a	0.63±0.25b
	胡萝卜水琼脂Carrot agar	1.62±0.90c	1.10±0.79b	0.03±0.06d	0.00±0.00c
	查氏培养基Czapek Dox agar	12.77±2.57b	1.17±0.59b	2.92±1.76b	0.00±0.00c
碳源 Carbon source	葡萄糖Glucose	17.08±5.06a	3.73±1.28a	10.27±7.01b	0.08±0.03b
	麦芽糖Maltose	11.12±1.49bcd	4.16±0.88a	0.85±0.87d	0.22±0.10b
	乳糖Lactose	14.48±3.21ab	0.30±0.04e	1.72±0.56cd	0.13±0.06b
	菊糖Inulin	6.90±1.22d	2.43±0.88bc	6.82±2.19bc	0.07±0.06b
	D-果糖D-fructose	12.67±2.67abc	1.58±0.26cd	2.22±1.92cd	0.05±0.00b
	甘露醇Mannitol	10.95±0.71bcd	1.10±0.66de	0.05±0.09d	0.08±0.08b
	山梨醇Sorbitol	8.73±0.97cd	1.65±0.48cd	19.23±3.81a	0.05±0.05b
	可溶性淀粉Amylogen	15.47±5.39ab	3.28±0.35ab	0.00±0.00d	0.45±0.26a
	无碳Carbonless	7.47±0.76cd	0.15±0.05e	0.37±0.25d	0.13±0.08b
氮源 Nitrogen source	硫酸铵Ammonia sulfate	5.40±2.13def	5.20±0.28b	0.05±0.05c	0.00±0.00b
	氯化铵Ammonium chloride	3.65±0.30ef	1.68±0.84b	0.05±0.09c	0.00±0.00b
	蛋白胨Peptone	0.50±0.46f	3.35±2.14b	4.41±0.98b	0.15±0.26b
	牛肉膏Beef extract	13.67±2.12c	4.43±1.58b	5.55±0.61b	0.22±0.38b
	酵母浸粉Yeast extract	10.25±2.34cd	17.35±7.39a	0.00±0.00c	0.82±0.64a
	甘氨酸Glycine	5.82±0.60de	0.82±0.66b	0.27±0.03c	0.25±0.05b
	苯丙氨酸Phenylalanine	3.47±1.01ef	15.23±5.65a	0.00±0.00c	0.10±0.13b
	硝酸钾Potassium nitrate	32.93±6.46a	0.83±0.23b	29.38±6.28a	0.34±0.53ab
	无氮Nitrogen free	1.08±0.29ef	0.55±0.22b	0.12±0.20c	0.17±0.12b

菌株 Strain	温度Temperature
菌株 Strain	45 ℃	50 ℃	51 ℃	52 ℃	53 ℃	54 ℃	55 ℃	60 ℃	61 ℃	62 ℃	63 ℃	64 ℃
尖孢镰刀菌F. oxysporum	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-
芬芳镰刀菌F. redolens	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-
燕麦镰刀菌F. avenaceum	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	-	-
木贼镰刀菌F. equiseti	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	-	-

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