山东地区甜瓜白粉病生理小种的鉴定

莫龙飞　孙建磊　高超　董玉梅　王崇启　肖守华　吴春燕　焦自高

摘 要：为明确山东地区甜瓜白粉病病原菌的种类及其生理小种，于2019年夏季在山东省济南、莘县、寿光、寒亭、昌乐、东明县等6个甜瓜主要产区采集了10份白粉病病原菌进行调查，采用国际通用的13个甜瓜白粉病生理小种的鉴别寄主对山东地区甜瓜白粉病病原菌的种类及生理小种进行鉴定。根据鉴别寄主抗感反应的表现及光学显微镜观察，确定了导致山东地区甜瓜白粉病的生理小种均为单囊壳属白粉菌1号生理小种。试验结果不仅初步明确了山东地区甜瓜白粉病病原菌的种类及其生理小种类型，也为甜瓜白粉病的抗病育种奠定了基础。

关键词：甜瓜;山东;白粉病;生理小种

中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）04-036-05

Abstract： To clarify the pathogen and physiological races of melon powdery mildew in Shandong province， 10 samples of powdery mildew pathogen were collected from 6 major melon producing areas in Jinan， Shenxian， Shouguang， Hanting， Changle and Dongming counties on the summer of 2019. The species and physiological races of melon powdery mildew pathogen in Shandong province were identified by using manifestation of antisensory reaction of the 13 internationally acknowledged hosts and optical microscope observation. The results showed that all the physiological species causing powdery mildew disease of melon in Shandong area were Sphacrotheca fuliginea races 1. Our results not only preliminarily defined the types and physiological races of the pathogen of melon powdery mildew in Shandong province， but also laid a foundation for the disease resistance breeding of melon.

Key words： Melon; Shandong; Powdery mildew; Physiological race

甜瓜（Cucumis melo L.）屬葫芦科一年生二倍体植物，在我国已有2000多年的栽培历史。其果实香脆清甜、风味独特、营养物质丰富，是一种世界范围内广泛种植的经济作物。然而，目前甜瓜主栽品种在生产中极易受到各种病原菌的侵害，尤其是白粉病病害最为严重且分布范围广，已成为世界性甜瓜主要病害，是甜瓜绿色生产的主要障碍[1-2]。白粉病菌主要危害部位是甜瓜植株的叶片，该病原菌在与甜瓜发生亲和反应后，通过形成吸器获取寄主的养分，从而使侵染部位失绿干枯，进而影响叶片的光合同化作用，同时也危害茎和果实的生长发育，严重降低甜瓜果实品质和产量，造成重大经济损失[3-5]。因此，防治甜瓜抗白粉病是目前甜瓜产业亟待解决的重要问题。尽管白粉病可以采用化学方法防治，但是盲目使用不仅达不到防治效果且难以保证甜瓜无公害生产，容易对环境造成污染。现在抗病育种是解决甜瓜白粉病最有效也是最快速的方法，而鉴定生理小种类型并筛选出抗源是抗病育种中的关键步骤，只有充分了解当地甜瓜白粉病病原菌及其生理小种，才可以“对症下药”，达到最佳的防治效果，走上高效、高产、资源节约的农业发展之路。

甜瓜白粉菌的生理小种在不同地区类型数量多，演替快，已有研究表明甜瓜白粉病主要是由单囊壳白粉菌（Sphaerotheca fuliginea）和二孢白粉菌（Erysiphe cichoracearum）引起的。到目前为止，已经发现11个单囊壳白粉菌生理小种，分别是0、1、2（包括美国生理小种2US，以及法国的生理小种2Fr）、3、4、5和N1、N2、N3、N4;而二孢白粉菌有2个生理小种分别为0和1[6]。白粉病的发病范围遍布于全球，不同国家和地区白粉病生理小种有所不同，在苏丹[7]和法国[8]单囊壳白粉菌和二孢白粉菌均有发现，而在美国[9]、伊朗[10]和日本[11]只发现了单囊壳白粉菌。我国学者已对中国甜瓜主要生产区的白粉病菌生理小种作了初步鉴定，在研究中发现新疆[12]、吉林[13]、三亚[14]、上海[15]等部分地区生理小种为单囊壳属白粉菌1和2Fr;在甘肃鉴定出生理小种为单囊壳属白粉菌1和2Fr，但是在靖远县首次鉴定出新的生理小种7[16]，苏瑞等[17]研究中初步确定了新疆北疆地区白粉病菌主要为单囊壳属白粉菌生理小种1，而南疆地区白粉病菌为单囊壳属白粉菌生理小种5。

随着山东省设施农业发展越来越完善，甜瓜的产量也逐年增加，使得甜瓜白粉病病害越来越严重。目前，尚未见到关于山东省甜瓜白粉病菌生理小种的报道。本试验通过在山东省甜瓜主产区采集白粉病病原菌，并对病原菌进行生理小种鉴定。首先通过显微镜观察法来初步确认甜瓜白粉病菌的病原种，再利用国际通用的13份白粉病生理小种的鉴别寄主对白粉病菌进行接种鉴定，来确定山东白粉病菌和生理小种的种类，为筛选和培育抗白粉病优良甜瓜品种提供帮助。

1 材料与方法

1.1 材料

国际上公认的白粉病生理小种鉴别寄主包括Iran H、Vedrantais、Topmark、PMR 5、PMR45、WMR 29、PI 124111、PI 124112、PI 414723、Edisto47、MR 1、PMR 6、Nantais Oblong，鉴别寄主材料由中国农业科学院郑州果树研究所国家西瓜甜瓜中期库提供。所有寄主材料在山东省农业科学院自交扩繁，通过接种之后鉴别寄主的抗感反应，确定山东省甜瓜白粉病菌的生理小种类型（表1），如果试验材料的白粉病菌在侵染鉴别寄主Nantais Oblong上也表现为感病，可以证明所采取的白粉病病菌不是二孢白粉菌，都是单囊壳白粉菌[18];而区别单囊壳白粉菌小种1和2的方法是观察PMR45是否发病，PMR45表现为抗病证明甜瓜白粉菌是生理小种1，而感病说明是生理小种2[19]。

1.2 白粉病菌鉴定方法

1.2.1 白粉病叶的采集 2019年夏季在甜瓜果实成熟期，分别从山东省甜瓜主要产区济南、莘县、寿光、寒亭、昌乐、东明县的大棚内分别随机采集充分发病的白粉病病叶10份，把采来的病叶分别装入袋中做好标记后带回实验室进行4 ℃保存。

1.2.2 显微镜观察白粉病菌 用干净的毛笔把叶片上的白粉轻轻且均匀地涂于载玻片上，轻轻地压好盖玻片，加上1滴3% KOH溶液于载玻片上，在10×40倍率的显微镜下仔细观察视野下的分生孢子上是否含有纤维体。分生孢子中能观察到有纤维体的为单囊壳白粉菌，否则为二孢白粉菌[20]。

1.2.3 孢子悬浮液的制备 挑选采集的感病严重的白粉病葉片，用无菌水冲洗掉其上的杂质，用干净的刷子将病叶上的浓厚孢子轻轻刷入装有无菌水的烧杯中，同时加入1滴吐温20，用力搅拌使烧杯中的一团团孢子充分散开[11]。将13个病原生理小种鉴别寄主材料在人工培养室内培养种植，播种于50孔穴盘，3次重复。鉴定所用苗放置于长3 m、宽1 m的架内，保持白天29 ℃左右，夜晚20 ℃左右，并在培养室放入加湿器，以保证鉴别寄主生活在高湿度培养环境中，当植株生长至2叶1心时，采用孢子粉喷雾法人工接种白粉菌，使鉴别寄主发病并观察发病情况，作好记录。

2 结果与分析

2.1 甜瓜白粉病病原菌无性阶段形态鉴定

把从济南、莘县、寿光、寒亭、昌乐、东明县等地采集来的新鲜病原菌分别通过显微观察，观察到白粉病菌态特征为：在视野下分生孢子为椭圆形无分支无色，有大概3个分生隔膜，可以在观察中发现较为明显的纤维状体（图2），试验结果初步明确叶片上的白粉病菌为单囊壳白粉菌。

2.2 病情调查结果

接种15 d后在植株充分发病后开始调查鉴别寄主抗感反应，取每株植株从下至上5片真叶分别进行观察记录与拍照留存。根据病斑分布情况将叶片的发病情况分为6级，见图1。0级：整株没有病症;1级：子叶有很少量不明显白粉;2级：子叶有较多清晰白粉，茎上有很少量白粉;3级：子叶有很多浓厚且连片白粉，茎上有少量白粉;4级：子叶和茎上布满浓厚白粉;5级：植株死亡。病情指数=Σ（病级×该病级株数）/（高病级×调查总株数）×100。病情指数≤45 为抗（R）;45<病情指数≤100 为感（S）[20]，发病调查结果见表 2。

2.3 甜瓜白粉病生理小种的鉴别

人工接种后的第7天叶片出现小白粉病斑，接种后的第12天大部分叶片布满白粉病斑，当充分发病达到3～4级水平时，开始统计鉴别寄主白粉病的发病程度。从表3可以看到，在山东省6个地区采取的白粉病菌均能使鉴别寄主Iran H、Vedrantais、Topmark、Nantais Oblong表现为感病，PMR 5、 PMR 45、WMR 29、MR 1和PMR 6均没有感病现象，全部表现为抗病。在初步确定试验材料白粉病菌都是单囊壳白粉菌后，进一步观察发现试验中Nantais Oblong也表现为感病，所以可以说明所采取的白粉病病菌也不是二孢白粉菌，可以进一步验证试验的白粉病菌都是单囊壳白粉菌;而区别单囊壳白粉菌的小种1和2的方法是观察PMR45是否发病，PMR45表现为抗病，证明甜瓜白粉菌是生理小种1，而感病则说明是生理小种2。经过参照甜瓜白粉病菌生理小种的鉴别寄主抗感反应来最后严谨地确定山东省甜瓜白粉病的生理小种为单囊壳白粉菌的生理小种1。

3 讨论与结论

虽然最近几年在鉴定白粉病生理小种方面的研究取得一些进展，但是中国面积辽阔，气候类型也十分复杂，还有多样化的品种和栽培模式，所以为了更加全面和仔细了解我国甜瓜白粉病的生理小种的分布，还需要一定的时间和研究过程[21]。目前由于生产条件及气象环境等因素每年都在不停的变化，虽然在国际上有统一的鉴别寄主来鉴定生理小种，但是感病后病情分级标准仍不统一，在鉴别叶片发病过程中大大影响了鉴定结果的可靠性[22]，因此也不能完全排除存在其他生理小种的可能性。甜瓜白粉病的生理小种种类多样，分化速度快，在美国东南部甜瓜的单囊壳白粉病菌由生理小种2向生理小种1发生演替[23]，甚至在日本、西班牙等全球范围内也发现生理小种的快速演替的问题[24]。这种演替现象的产生可能是生理小种对抗性产生适应性、接种时间不一致或者鉴别寄主接种后环境差异影响了寄主的抗感反应，导致最后鉴定结果存在不准确性。目前美国和法国等国家有规定的农业试验站，可以长时间而且较大范围地对白粉病的生理小种进行检测和指导[25]，不过与国外的进展相比我国在这方面的研究开始时间较晚，在鉴定甜瓜白粉病菌的生理小种、抗源的鉴定和筛选等方面，需要寻找到一种省时省力而且结果精准的接种方法。

笔者在山东省6个甜瓜主产区采集白粉病病原菌，基本可以代表山东省甜瓜种植区域多发白粉病的相关研究需求，并对病原菌进行生理小种鉴定。首先通过显微镜观察初步鉴定了造成山东省甜瓜白粉病的白粉菌为单囊壳属白粉菌，再利用国际通用的甜瓜白粉病生理小种鉴别寄主来确定山东白粉病菌为单囊壳属白粉菌1号生理小种，鉴定结果与全国其他地区的病原种基本一致，可为筛选和培育抗白粉病优良甜瓜品种提供帮助。综上所述，山东省甜瓜白粉病的白粉菌主要是单囊壳白粉菌中的生理小种1。

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