种薯/土壤带菌对马铃薯生长及其干腐病发生的影响

2020-12-31郭成瑾王喜刚沈瑞清

新疆农业科学 2020年12期

郭成瑾，杨波，王喜刚，沈瑞清

(1.宁夏农林科学院植物保护研究所/宁夏植物病虫害防治重点实验室，银川 750002； 2.宁夏农垦农林牧技术推广服务中心，银川 750021)

0 引言

【研究意义】马铃薯是继稻谷、玉米和小麦之后的第4大主粮作物，营养价值高、适应能力强、产量高[1]。宁夏位于我国西北地区，气候冷凉，日照充足，适宜种植马铃薯生长。近几年，重茬以及种薯调运等问题，马铃薯上各种病害逐年加重，已成为制约宁夏马铃薯产业发展的重要因素之一[2]。马铃薯干腐病(Potato dry rot)是马铃薯生长期和窖藏期的重要病害，自播种后可造成烂芽烂种现象，出苗延迟，至后期病害严重度增加，直接影响植株的生长甚至造成死亡，窖藏期是该病害发病的主要时期[3-4]。据报道，宁夏马铃薯主要种植区干腐病常年发病率达50%[5]，由于该病属于土传病害，防治较为困难，严重影响着马铃薯的产量和品质。【前人研究进展】马铃薯干腐病是由镰刀菌(Fusariumspp.)引起的一种真菌性病害。据统计，我国有22种镰刀菌可引起该病害[6]，其中国内外报道最多的致病镰刀菌是茄病镰刀菌(F.solani)和接骨木镰刀菌(F.sambucinum)[7-12]，该类镰刀菌主要在土壤或病残体组织中以分生孢子或菌丝体的形态越冬，以分生孢子完成初侵染和再侵染[13]。据报道，种薯切块后没有愈合的伤口是病原菌主要的侵染途径，种薯带菌和土壤带菌均可侵染未愈合的马铃薯伤口，导致马铃薯干腐病的发生[14]。针对马铃薯干腐病的防治，生产上多以窖藏期进行药剂防治为主[15-16]，可降低马铃薯干腐病进一步感染，减轻马铃薯窖藏烂损度。但窖藏期药剂防治仅能缓解马铃薯干腐病发病程度，无法从根本上预防和控制病害发生。播前药剂拌种是防治马铃薯病害侵染的关键措施之一，已用于防治马铃薯晚疫病[17]、马铃薯疮痂病[18]、马铃薯黑痣病[19]等。据报道，代森锰锌[20]或与甲基硫菌灵、氟酰胺混合使用[21]进行播前拌种对防治马铃薯干腐病具有防治效果。Wharton等[22]研究表明，将咯菌腈和代森锰锌混合在播种前10 d对种薯进行处理，可有效控制致病镰刀菌引起的种薯腐烂和苗期芽腐。【本研究切入点】从病害流行角度看，哪种侵染方式对马铃薯生长及干腐病发生影响较大，目前未见报道。而国内关于防治马铃薯干腐病进行种薯药剂拌种的使用效果报道较少。研究种薯/土壤带菌对马铃薯生长及其干腐病发生的影响。【拟解决的关键问题】研究通过田间试验以种薯带菌和土壤带菌两种侵染方式，采用药剂拌种和不拌种处理，测定马铃薯出苗、株高等指标，调查窖藏后子代马铃薯薯块干腐病发病率和病情指数，分析种薯/土壤带菌对马铃薯生长及干腐病发生的影响，评估药剂拌种对病害的控制效果，为宁夏马铃薯干腐病综合防治技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试病原菌：茄病镰刀菌和接骨木镰刀菌(分离自宁夏固原市西吉县，菌株编号N-54-1和N-26-1，保藏于宁夏农林科学院植物保护研究所植物病理室)。

试验基地：宁夏固原市西吉县新营乡。

培养基：PDA培养基：马铃薯200 g、葡萄糖20 g、琼脂12 g、蒸馏水1 000 mL；PDB培养基：葡萄糖20 g、马铃薯200 g、蒸馏水1 000 mL；玉米粉稻壳麦麸培养基∶稻壳∶麦麸：玉米粉=1.5∶6∶2.5，水适量。

镰刀菌菌悬液：将供试镰刀菌在PDA培养基上25 ℃恒温培养5 d，在超净工作台上用无菌打孔器打取菌饼，将打好的菌饼用接种针挑到盛有125 mL PDB培养液的150 mL三角瓶中，每瓶接菌饼10个，放至摇床上震荡培养7 d后，用血球计数板测定孢子浓度，待用。

镰刀菌扩繁物：将玉米粉稻壳麦麸培养基配制好后，121 ℃下湿热灭菌50 min，取出放入超净工作台上晾干，倒入培养好的镰刀菌菌悬液，搅拌均匀，分装于灭菌盘中盖上无菌报纸，放入温度为26℃，湿度为80%的培养箱中培养7 d。

主要试验仪器：摇床、LE204E/02电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司)、TOMY SX-500高压灭菌器(上海麦森医疗科技有限公司)、无菌操作台、SPX-250生化培养箱(上海跃进医疗器械有限公司)等。

1.2 方法

1.2.1 种薯处理

试验设4个处理，每个处理3次重复。事先用25%嘧菌酯悬浮剂稀释1 500倍，装入喷雾器中均匀喷洒在试验田马铃薯播种沟内，进行土壤消毒。处理1(T1-1)：将混合菌悬液喷洒在切好的马铃薯种子上，混匀，使菌液与种薯表面充分接触；处理2(T1-2)：种薯事先按照处理1方法接种混合菌悬液，待种薯阴干后，按20 mL 2.5%咯菌腈对150 mL清水稀释拌25 kg种薯，再次进行拌种；处理3(T1-3)：按20 mL 2.5%咯菌腈对150 mL清水稀释拌25 kg种薯；对照(T1-4)：种薯不做任何处理。所有处理阴干后播种。

1.2.2 土壤处理

接种体设3个浓度梯度：50 g(混合镰刀菌扩繁物)/10 kg(土壤)、100 g/10 kg、150 g/10 kg；设药剂拌种(20 mL 2.5%咯菌腈对150 mL清水稀释拌25 kg种薯)和不拌种两个处理。试验设8个处理，每个处理3次重复。处理1(T2-1)：将制备好的接种体按50 g/10 kg混入土壤中，混匀，均匀的撒于播种垄沟内，然后播种不拌种的种薯；处理2(T2-2)：将制备好的接种体按100 g/10 kg接入土壤中，其余同处理1；处理3(T2-3)：将制备好的接种体按150 g/10 kg接入土壤中，其余同处理1；处理4(T2-4)：将制备好的接种体按50 g/10 kg接入土壤中，按20 mL 2.5%咯菌腈对150 mL清水稀释拌25 kg种薯后进行播种；处理5(T2-5)：将制备好的接种体按100 g/10 kg接入土壤中，其余同处理4；处理6(T2-6)：将制备好的接种体按150 g/10 kg接入土壤中，其余同处理4；处理7(T2-7)：播种沟内不做处理，播种不拌种的种薯；处理8(T2-8)：播种沟内不做处理，播种药剂拌种的种薯。

“回溯人类历史进程，不难发现，任何时候都能够找到惧怕变革的人，”他说，“当我还是个孩子的时候，我还常常听到老人抱怨拖拉机。”

1.2.3 马铃薯植株生长性状

马铃薯播种时调查每个小区的播种数，播种50 d后调查出苗数，计算出苗率；在马铃薯开花期用卷尺测定株高(茎基部到生长点)，游标卡尺测定茎粗(主茎基部)，目测法数分枝数。每个小区随机3点，每点5株。

1.2.4 发病情况

收获时每个小区随机5点，每点5株，将挖出的薯块用马铃薯专用袋分装，放入窖中，窖藏8周后调查各处理马铃薯薯块发病个数及发病级数，计算马铃薯干腐病发病率和病情指数。

1.2.5 马铃薯块茎发病分级标准

马铃薯干腐病分级标准[11]：0级，薯块无病斑；1级，病斑面积占薯块的5%以下；2级，病斑面积占薯块的6%～15%；3级，病斑面积占薯块的16%～30%；4级，病斑面积占薯块的31%～50%；5级，病斑面积占薯块的50%以上。

1.2.6 计算公式

出苗率=(出苗数/播种数)×100%；发病率=(发病块茎数/调查块茎数)×100%；病情指数=∑[(各级病薯数×相对级数值)/(调查总薯数×5)]×100。

1.3 数据处理

试验数据采用Microsoft Office Excel 2010软件进行处理，利用统计软件DPS 3.1 Duncan新复极差法进行差异显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 种薯处理对马铃薯生长性状的影响

研究表明，不同种薯处理对马铃薯生长性状有一定的影响。出苗率以处理T1-3和T1-4最高，分别为96.44%和96.22%，两处理间差异不显著，显著高于其他处理；株高和茎粗均以处理T1-3最高，分别为74.89 cm和1.73 cm，显著高于其他处理；分枝数以处理T1-3最高，为2.45，与其他处理差异不显著。种薯经药剂拌种后不影响马铃薯出苗，促进马铃薯生长；而播前非药剂拌种处理的种薯带菌影响马铃薯出苗，阻碍马铃薯生长。表1

表1 不同种薯处理下马铃薯生长性状变化Table 1 Effects of different seed potato treatments on potato growth

2.2 种薯处理对马铃薯干腐病发病的影响

研究表明，处理T1-1的病薯数、发病率和病情指数均最高，分别为8.95个、34.00%和20.64，显著高于其他处理。而处理T1-3病薯数、发病率和病情指数均最低，分别为2.75个、12.33%和4.59，病薯数和发病率均显著低于其他处理，病情指数显著低于处理T1-1和T1-2，与处理T1-4差异不显著。种薯在播种前药剂拌种，能很好的控制马铃薯干腐病的发生，种薯带菌干腐病发病显著高于种薯药剂拌种。表2

表2 不同种薯处理下马铃薯干腐病发病变化Table 2 Effects of different seed potato treatments on pathogenesis of potato dry rot

2.3 土壤处理对马铃薯生长性状的影响

研究表明，不同土壤处理对马铃薯生长性状也有一定的影响。处理T2-8的出苗率、株高和茎粗均最高，分别为96.88%、76.12 cm和1.84 cm，其次是处理T2-7，出苗率、株高和茎粗分别为95.00%、71.86 cm和1.72 cm，两处理间差异不显著，处理T2-8出苗率、株高和茎粗显著高于其余处理；分枝数以处理T2-5最高，为2.89个，显著高于处理T2-3、T2-4和T2-6，与其余处理差异不显著。土壤带菌均影响马铃薯生长，尤其降低马铃薯出苗率、株高和茎粗等指标；种薯药剂拌种处理的马铃薯生长指标高于种薯不拌种处理所对应生长指标值。表3

表3 不同土壤处理下马铃薯生长性状变化Table 3 Effects of different soil treatments on potato growth

2.4 土壤处理对马铃薯干腐病发病的影响

研究表明，不同土壤处理对马铃薯干腐病发病情况有一定的影响。处理T2-3的病薯数、发病率和病情指数均最高，分别为6.95个、27.09%和18.74，其次是处理T2-6，病薯数、发病率和病情指数分别为6.22个、21.46%和13.03，两处理间差异不显著。而处理T2-8和T2-7病薯数、发病率和病情指数均最低，显著低于处理T2-3和T2-6。随着土壤带菌量的增加，马铃薯干腐病病薯数、发病率和病情指数均呈递增趋势；种薯药剂拌种处理的马铃薯干腐病发病低于种薯不拌种处理。表4

表4 不同土壤处理下马铃薯干腐病发病变化Table 4 Effects of different soil treatments on pathogenesis of potato dry rot

2.5 窖藏期病薯上病原物的分离鉴定

对试验病薯进行分级统计分析，将马铃薯干腐病发病程度分为6个等级，发病症状表现为，随着病情发展，染病薯肉变褐腐烂，薯块慢慢变干，僵缩、变轻，形成空心，湿度一定时，薯块内部长满白色的菌丝。

研究表明，将健康种薯接菌的发病薯块进行病原菌再分离，通过分离获得的镰刀菌，形态学鉴定为茄病镰刀菌和接骨木镰刀菌，这两种病原菌就是引起马铃薯干腐病的主要致病菌。图1

注：0为健康薯块；1～5分别代表不同等级的发病薯块。Note: 0: Healthy potato; 1-5: Represent different grades of diseased potato tuber.图1 窖藏期马铃薯薯块发病症状Fig.1 Symptoms of potato tuber in cellar storage

3 讨论

镰刀菌引起的马铃薯干腐病严重影响着马铃薯的品质。降低初侵染是防治马铃薯干腐病的主要措施之一。了解不同接种源对马铃薯干腐病发生的影响，将有助于病害防控。结果表明，种薯接菌引起的马铃薯干腐病远高于土壤接菌各处理。这与Adams等[23]的研究结果一致，表明受病原菌浸染的种薯可导致马铃薯子代块茎干腐病的发生和发展。而Heltoft等[24]研究表明，种子接菌处理均未引起子代块茎发生干腐病，土壤接菌引发的子代块茎干腐病腐烂情况相比对照严重。造成不同结果的原因可能与不同种类镰刀菌的种子接菌和土壤接菌相对重要性存在差异有关。Adams等[23]研究表明，硫色镰刀菌(F.sulphureum)更易从感染种薯传播到子代块茎，而Heltoft等[24]表明了受接骨木镰刀菌侵染的土壤导致子代马铃薯感染干腐病更加严重。种薯带菌对马铃薯子代感染干腐病程度高可能与马铃薯品种有关。Daami-Remadi等[25]研究突尼斯当地马铃薯品种对四种镰刀菌敏感性比较表明，没有一个品种对整个镰刀菌类群具有完全抗性，禾谷镰刀菌(F.graminearum)对大部分品种侵染性最强。Heltoft等[24]研究发现，接骨木镰刀菌对挪威10个常见马铃薯品种最具侵染性，其中早熟品种干腐病症状最严重。Du等[3]研究表明，中国马铃薯种质资源对接骨木镰刀菌具有中高度易感性。Bojanowski等[26]分析表明，目前尚未发现对所有致病镰刀菌具有抗性的马铃薯品种。土壤带菌作为马铃薯干腐病发病的另一个重要侵染来源，在国内的相关报道较少，邱甜等[27]在对马铃薯晚疫病的研究中发现，不同土壤处理对马铃薯晚疫病发病病级的影响具有显著差异。研究显示，土壤中携带的病原菌量的多少，直接影响马铃薯干腐病的发生。

研究表明，用咯菌腈进行播前拌种，不影响种薯出苗，马铃薯植株生长指标均高于未拌种处理，说明药剂拌种具有促进马铃薯植株生长作用，这与任向宇[28]研究结果一致。同时，咯菌腈拌种处理子代薯块马铃薯干腐病发病率和病情指数均低于未拌种处理，说明咯菌腈拌种对干腐病具有一定的防治效果，与杨春[29]对马铃薯枯萎病防治的药剂拌种筛选结果一致。Bains等[30]研究表明，咯菌腈播前拌种主要是通过抑制病薯上致病镰刀菌的传播，从而降低子代薯块被感染的风险。而刘小娟等[19]同样用咯菌腈等药剂拌种对马铃薯黑痣病进行田间防效试验，结果表明咯菌腈拌种处理对黑痣病的防效没有嘧菌酯等药剂的防治效果好，说明咯菌腈拌种针对不同病害的防治，其防治效果存在明显的差异。

不同种类镰刀菌接种种薯和土壤，以及同一种镰刀菌接种不同品种马铃薯对干腐病的发生均存在着差异。而研究仅是对已知致病镰刀菌混合物接种进行试验的，试验研究较不全面。而品种抗性研究是病害防控的重要环节，下一步将进一步评估不同主栽品种和不同种致病镰刀菌的种薯、土壤带菌对马铃薯干腐病发生的影响。