新疆北部沿天山主要种植区马铃薯病害分析

高勇刚，高海峰,吕 卓，徐李娟，古丽尼沙·沙依木，唐琦勇，顾美英，张丽娟，朱锦泉，宋素琴

(1.五家渠新薯种业有限公司，新疆五家渠 831300；2.新疆农业科学院植物保护研究所/农业农村部西北荒漠绿洲作物有害生物综合治理重点实验室,乌鲁木齐 830091；3.新疆农业科学院微生物应用研究所/新疆特殊环境微生物重点实验室，乌鲁木齐 830091；4.新疆农业大学食品科学与药学学院，乌鲁木齐 830052；5.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052；6.新疆农业科学院拜城农业试验站，新疆拜城 842300)

0 引 言

【研究意义】2017年我国马铃薯的种植面积和总产量分别为576.7×104hm2和9 920.5×104t，占全球总种植面积的29.9%和总产量的25.6%[1]。马铃薯(SolanumtuberosumL.)适宜生长在15～25℃，国内马铃薯优势产区包括北方一作区(东北、华北、西北)、中原二作区、西南混作区以及南方冬作区，形成了马铃薯周年生产的种植区域格局[2]。新疆具有种植马铃薯得天独厚的自然资源条件，在各地州均有种植，2015年新疆马铃薯种植面积达2.587×104hm2，总产量约81.49×104t，单产2 064 kg/667m2[3]，主要分布在奇台、尼勒克、巴里坤、喀什等地区。【前人研究进展】我国西北地区常见马铃薯病害有马铃薯晚疫病、早疫病、黑痣病、疮痂病、枯萎病、黄萎病、黑胫病、青枯病等病害[1]，而新疆乌昌地区发生9种真菌性病害，即早疫病、晚疫病、枯萎病、干腐病、酸腐病、黄萎病、叶枯病、炭疽病和茎基腐病[4]；新疆伊犁地区分离出疮痂病的病原菌[5]；新疆石河子地区报道有马铃薯早疫病[6]。【本研究切入点】随着马铃薯种植面积的增加，病虫害的发生与危害情况也日趋严重，针对新疆不同地区马铃薯病害的研究尚且较少。研究新疆北部沿天山主要种植区病害的种类。【拟解决的关键问题】以新疆北部沿天山主要种植区感病的马铃薯植株与病薯为研究对象，分离其病原菌，鉴定病原种类，为病害防治提供研究基础，减少因马铃薯病害造成的损失。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 样品采集

2018年8月，在新疆奇台农场二分场一队、尼勒克县实验站、巴里坤石人子村四组采集马铃薯病薯、病株，并将样品置于4℃立式保藏柜中待用。

致病力测定：块茎购买于新疆乌鲁木齐市北园春农贸市场，品种为大西洋。

1.1.2 试剂与仪器

培养皿若干、试管若干、小刀、酒精灯、灭菌竹签，均购自乌鲁木齐鼎国昌盛有限公司。表1

表1 设备名称Table 1 The device used in the experiment

1.2 方 法

1.2.1 菌株的分离与纯化

参考方中达[7]的常规组织分离法，分离和纯化菌株。取病斑病健交界处组织作为分离材料，置于马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)上，30℃生化培养箱恒温培养3～4 d，挑取单菌落至PDA平板上培养，后置于PDA斜面培养基上于4℃冰箱保存，供鉴定和生物学特性测定。

1.2.2 菌株分子鉴定

1.2.2.1 细菌

细菌的分子鉴定通过16S rDNA序列进行菌株鉴定，通用引物为F16S-27(AGAGTTTGATCCTGGCTCAG)和R16S-1492(CGGTTACCTTGTTACGACTTC)，按常规设置PCR反应体系，PCR产物经纯化、回收后，送乌鲁木齐鼎国昌盛有限公司进行测序。将获得的序列在NCBI上进行Blast比对，并选取同源性较高和形态相近菌株序列。表2

1.2.2.2 真菌

真菌的分子鉴定通过ITS序列进行菌株鉴定，用于ITS序列扩增的引物为ITS1(5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’)和ITS4(5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’)，按常规设置PCR反应体系，PCR产物经纯化、回收后，送乌鲁木齐鼎国昌盛有限公司进行测序。将获得的序列在UNITE、NCBI上进行Blast比对，并选取同源性较高和形态相近菌株序列。表3

1.2.3 致病性测定及病原菌形态

选择健康马铃薯块茎，表面清洗干净并用75%乙醇溶液表面消毒，用无菌水清洗3次。采用菌饼接种法接种病菌测定菌株对马铃薯的致病性。利用打孔器打出6 mm的菌饼，将菌饼接至打孔的马铃薯薯块中，以未接菌菌饼为对照，每个处理重复3次，20 d后观察马铃薯病害症状，并对发病部位进行病原菌再分离。

参考周禹含等[8]方法。挑选致病力测定结果中有病害症状的菌株，挑取菌株将其接至PDA培养基中心位置，封口，于30℃黑暗条件下倒置培养3～4 d。观察PDA培养基上病原菌的形态特性与之前接种菌株对比[9]。

2 结果与分析

2.1 菌株分离及鉴定

研究表明，共分离得到36株菌，通过分子鉴定并在NCBI以及UNITE网站上进行比对，发现细菌有4属13种14株，其中包括芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、克雷伯菌属(Klebsiella)、假单胞菌属(Pseudomonas)；真菌有5属12种21株，包括镰刀菌属(Fusarium)、地霉属(Geotrichum)、链格孢属(Alternaria)、丝状菌属(Filobasidium)、青霉属(Penicillium)。在奇台分离得到假单胞菌(Pseudomonaslactis)，该病菌疑似引起马铃薯青枯病；在奇台、尼勒克均分离出镰刀菌(Fusarium)，可引起马铃薯枯萎病、干腐病；在巴里坤以链格孢菌(Alternaria)居多，易引起马铃薯早疫病、赤星病等；其中，在巴里坤分离得到的白地霉(Galactomyces)经致病力测定发现可引起马铃薯块茎干腐病症状。表4，表5

表4 从感病马铃薯分离可培养细菌的种类Table 4 Species of pathogenic bacteria isolated from susceptible potatoes

2.2 致病菌种类

2.2.1 马铃薯青枯病

研究表明，引起马铃薯青枯病(Potato bacterial wilt)的病原菌是假单胞菌(Pseudomonaslactis)，乳白色的细菌，叶部受害后，病株较矮，从下部叶片开始后全株萎蔫。将病原菌接种在健康马铃薯块茎上，20 d后接菌外观病斑不明显，马铃薯块茎内部大面积坏死，病斑呈圆形生长，为褐色，且腐烂程度较大，显微镜下病菌呈杆状。图1

2.2.2 马铃薯枯萎病

研究表明，马铃薯枯萎病由镰刀菌属(Fusarium)引起，分离和鉴定的马铃薯枯萎病的病原菌是Fusariumoxysporum(图2c)，病菌显微形态呈镰刀状，且周围附着分生孢子。打孔法将其接种于马铃薯块茎，20 d后观察发现：外观病斑部分按压稍软，且有明显的腐臭味(图2a)；切开后内部呈黄褐色、不定形病斑，且侵染面积较广，挤压有菌脓(图2b)。图2

表5 从感病马铃薯分离可培养真菌的种类Table 5 Species of pathogenic fungi isolated from susceptible potatoes

注：a：接菌20 d块茎；b：接菌内部图；c：CK；d：病菌形态图(100×)

注：a：接菌20 d块茎；b：接菌内部图；c：病菌菌落图；d：病菌形态图(100×)

2.2.3 马铃薯干腐病

研究表明，马铃薯干腐病(Dry rot of potato)是由镰刀菌引起的，病原菌主要为茄病镰刀菌F.solani，病菌在PDA培养基上菌落为白色，显微形态呈镰刀状。该病多为贮藏期病害，薯块局部变褐，稍凹陷多褶叠成同心轮纹状，薯肉变褐，有空心，最后僵缩干腐，变硬变轻(图3a)，之后易被其他软腐细菌第2次侵染。图3

注：a：接菌20 d块茎；b：病菌菌落；c：病菌形态(100×)

2.2.4 马铃薯早疫病

研究表明，马铃薯早疫病(Alternariasolaniof potato)是由茄链格孢菌(Alternariasolani)引起的真菌性病害，分离得到病原菌Alternariasp.，病菌菌丝显微形态呈杆状分支，杆上附着有链格孢子(图4c)。打孔法将其接种于马铃薯块茎，20 d后观察发现：块茎表面出现暗褐色近圆形至不定形、稍凹陷的软组织病斑(图4a)，边缘明显，病斑下薯肉组织变成褐色层状干腐(图4b)。图4

注：a：接菌20 d块茎；b：接菌内部；c：病菌菌落；d：病菌形态(40×)

2.2.5 马铃薯白地霉病

研究表明，由白地霉(Galactomycescandidum)引起(图4d)，病菌菌丝呈杆状，孢子呈椭圆状附着在菌丝周围。块茎发病症状：外观病斑呈圆形，病斑下薯肉组织呈不定形向下扩展且易剥离，内部果肉缩小发灰，后期出现大量白色霉层。图4

2.2.6 马铃薯赤星病

研究表明，马铃薯赤星病(Potato red star disease)是由赤星病菌(Alternariaalternata)引起的，症状表现为最初在叶片上出现黄褐色圆形小斑，后期逐渐扩大至出现同心轮纹病斑，植株由下至上，病斑分界处出现淡黄色或黄白色晕圈，甚至出现深褐色或黑色霉状物，致使叶片焦枯。

2.2.7 马铃薯黑斑病

研究表明，马铃薯黑斑病(Potato black spot)病原为细极链格孢菌(Alternariatenuissima)，其主要危害叶片。感病初期出现黑褐色小斑点，迅速扩大，呈圆形或不规则形褐色病斑，具有明显或不明显同心轮纹。主茎和侧枝感病时产生圆形或椭圆形斑块，略凹陷，潮湿条件下，病部产生褐色霉层。

2.3 非致病菌种类

研究表明，从感病马铃薯分离可培养细菌经致病性测定表明为非致病菌，主要有贝莱斯芽孢杆菌Bacillusvelezensis、地衣芽孢杆菌Bacillusparalicheniformis、高温芽孢杆菌Bacillussubtilissubsp. 、萎缩芽孢杆菌Bacillusatrophaeus、霍氏肠杆菌Enterobacterhormaechei等。

3 讨 论

研究从新疆北部沿天山主要种植区尼勒克、巴里坤、奇台地区筛选得出35株菌株，菌群包含内生菌群以及病原菌等，包括细菌14株，真菌21株；分属于芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、克雷伯菌属(Klebsiella)、假单胞菌属(Pseudomonas)、镰刀菌属(Fusarium)、地霉属(Geotrichum)、链格孢属(Alternaria)、丝状菌属(Filobasidium)、青霉属(Penicillium)。病原菌7种，分别引起青枯病、枯萎病、干腐病、块茎病、早疫病、赤星病、黑斑病病害。王丽丽等[4]调查了新疆乌昌地区马铃薯真菌性病害，共发现马铃薯真菌性病害有9种，即早疫病、晚疫病、枯萎病、干腐病、酸腐病、黄萎病、叶枯病、炭疽病和茎基腐病；杜鹃等[5]在新疆伊犁地区分离得到疮痂病的病原菌，发现其病原菌为Streptomycesacidiscabies和S.scabies。

马铃薯青枯病的病原菌有青枯假单胞菌或茄假单胞菌(Pseudomonassolanacearum)[10]、青枯雷尔氏菌(Ralstoniasolanacearum)[11]。研究分离鉴定出假单胞菌Pseudomonaslactis，致病力测定发现其对马铃薯块茎有致病性，在新疆属新报道。新疆夏季的土壤温度大概在20℃左右，湿度大概在30%左右，适合青枯病菌的生长[12]。据报道，青枯雷尔氏菌(Ralstoniasolanacearum)还易引起辣椒[13]、番茄[14]、烟草[15]、罗汉果[16]等的青枯病。

安小敏[17]报道，枯萎病由镰刀菌的8个不同种引起，即尖孢镰刀菌(F.oxysporum)、茄病镰刀菌(F.solani)、接骨木镰刀菌(F.sambucinum)、雪腐镰刀菌(F.nivale)、串珠镰刀菌(F.moniliforme)、三线镰刀菌(F.tricinctum)、锐顶镰刀菌(F.acuminatum)和燕麦镰刀菌(F.avenaceum)。研究从新疆不同地区的感病马铃薯上均分离出F.oxysporum，在奇台地区分离出F.solani。

马铃薯干腐病的病原菌多为接骨木镰刀菌(F.sambucinum)、锐顶镰刀菌(F.acuminatum)、尖孢镰刀菌(F.oxysporum)和芳香镰刀菌(F.redolens)等[18]，各地区干腐病病原菌有差异，优势菌种也不尽相同，感染后的薯块灰褐色或深褐色、僵缩、干腐、变轻、变硬。在奇台分离出F.solani和F.redolens，F.solani的致病力强于F.redolens。

马铃薯白地霉病由白地霉(Galactomycescandidum)引起，目前尚属新发现。白地霉易引起巴西红果[8]、甘薯[19]等多种植物的酸腐病，其病害症状和马铃薯上的症状不同，暂命名为白地霉病，后续有待研究。研究首次在新疆尼勒克马铃薯生长期分离得到，之后在奇台窖藏马铃薯块茎中又分离和鉴定出该菌[20]。

研究在新疆巴里坤地区的感病马铃薯上分离出Alternaria属的3个不同种，分别是Alternariasp.、Alternariaalternata和Alternariatenuissima。马铃薯早疫病是新疆北疆马铃薯生产中危害最广的病害[21]。研究表明Alternariasp.是巴里坤马铃薯早疫病致病菌，该病在新疆乌昌地区[4]、石河子地区[6]发现可由链格孢属(Alternariasolani)引起[22]。范子耀[23]研究发现Alternariaalternata亦能引起马铃薯早疫病、赤星病、黑点病；李雅南等[22]研究发现Alternariatenuissima可引起马铃薯黑斑病。

4 结 论

从新疆奇台农场、尼勒克县实验站、巴里坤石人子村等地区的感病植株与块茎中分离出假单胞菌(Pseudomonaslactis)、致病性尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)、茄病镰刀菌(Fusariumsolani)、链格孢菌(Alternariasp.)、细级链格孢菌(Alternariatenuissima)、赤星病菌(Alternariaalternata)、白地霉(Galactomycescandidum)病原菌，分别引起青枯病、枯萎病、干腐病、早疫病、黑斑病、赤星病、白地霉干腐病，其中致病性尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)致病性较强。