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白粉菌是一类广泛分布于世界各地的植物专性寄生真菌,能在宿主表面产生大量的菌丝和分生孢子,呈白色粉末状覆盖其表面,故由此类真菌引起的植物病害称为白粉病。白粉菌属于子囊菌门、白粉菌目、白粉菌科,能感染已经报道的宿主有9838种被子植物,其中包括9176种双子叶植物,662种单子叶植物,给很多经济植物带来危害。传统的白粉菌的分类和鉴定是依据其形态特征,特别是有性型阶段闭囊壳外附属丝的特点,子囊及子囊孢子的数目。但是随着被发现的白粉菌种类扩大,这种分类鉴定的方法不够全面,存在弊端。在过去的十几年中,随着分子生物学和电子显微技术在白粉菌系统进化上的应用,使这类真菌的分类鉴定更加准确可靠。本实验结合形态特征、宿主和ITS序列分析对云南桑白粉病病原YN1109进行系统研究,鉴定此病原菌为桑生球针壳Phyllactinia moricola,为当地对桑白粉病的防治奠定了病原学基础。
主要的研究内容和结果如下:
1.首先观察了桑白粉病的病症,并通过光学和扫描电子显微镜对该病病原的无性型和有性型的形态特征进行了研究。结果显示:发病初期,叶背出现圆形白粉状小斑,后扩大连片,白粉严重时布满叶背,叶正面与病斑对应处可见淡黄褐斑,后期霉斑中出现黑色小颗粒,即子囊果。菌丝体白色,半内生,多数叶背生,一般在无性型后期易消失,间有少数存留,直径2.9-7.1μm(平均4.5μm);分生孢子梗从外生菌丝长出,长65-204μm(平均156μm);分生孢子多数单生,少数有2-3个串生,棍棒状,大小55-90×18-36μm(平均74.7×26.5μm);子囊果散生,扁球形,黑色,直径137-270μm(平均167μm);附属丝针形、挺直,顶端尖,基部膨大成球形或近球形,长109-354μm(平均165μm);子囊常为15-24个,卵圆形,大小50-94×15-49μm(平均61.5×25.9μm);子囊孢子常为2个,椭球形,大小20.1-45.1×14.8-30.5μm(平均30.2×21.3μm)。根据菌丝半内生,子囊果‘赤道’周围球针状的附属丝这两个球针壳属Phyllactinia的典型特征,我们将云南桑白粉病病原菌YN1109归类到球针壳属Phyllactinia。
2.白粉菌分生孢子的发芽和芽管附着胞的形成对整个侵染过程是至关重要的,本次实验对桑白粉病病原菌YN1109的分生孢子进行了离体培养,以期探索桑白粉菌的侵染机制。结果表明分生孢子的发芽呈现出多样性,在芽管着生的部位和附着胞的形态上具有多种变化:①.芽管可在分生孢子的顶端、近顶端、末端、近末端或侧端部位生长;②.分生孢子一般长出1个芽管,但有少数长出2个,甚至3个芽管;③.芽管末端长出的附着胞多数是不分裂的、单一的形态,但是也有少数附着胞为分裂的、多瓣的形态,并且,这种分裂多瓣的附着胞上可能还会长出一节类似芽管的菌丝,而这种菌丝可能与后期侵染宿主有关。
3.为了进一步准确鉴定桑白粉病病原YN1109,实验收集了病叶的分生孢子和菌丝,提取病原菌的DNA,并采用通用引物ITS1和ITS4对ITSrDNA基因片段进行PCR扩增,测序,将获得的594bp长的ITS序列登录到GenBank中,登录号为JX843527,并将此ITS序列与GenBank中已经登录的相关白粉菌的ITS序列进行同源比对分析,构建系统进化树。结果表明,菌株YN1109的ITS序列与来自于桑属上的的两个Phyllactinia moricola ITS序列(D84385,D84384)和四个Phyllactinia guttata ITS序列(AB080518,AB080483,AB080540,AB080561)的相似度都高达96%以上,并在系统发育分析中归为一类。由于Phyllactinia guttata是一个很大的复合种,其宿主植物跨越不同的科,因此我们选取来自不同科宿主的Phyllactiniaguttata ITS序列和所有Phyllactinia moricola ITS序列构建进化树,进行系统发育分析,结果发现都来自于桑科的Phyllactinia guttata和Phyllactinia moricola聚为一类,而与来自于其他科宿主植物的Phyllactinia guttata区分开。
4.根据形态特征、宿主和系统发育分析并结合最近的白粉菌种的分类鉴定方法,我们将在云南省某区域爆发的桑白粉病病原菌YN1109鉴定为桑生球针壳Phyllactinia moricola。