植物病原真菌尖孢镰刀菌检测与定量研究进展

尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）是一种危害严重的土传病原真菌,被列为世界十大植物病原真菌之一。该菌能够侵染棉花（Gossypium hirsutum）、大豆（Glycine max）、西瓜（Citrullus lanatus）、香蕉（Musa nana）、番茄（Lycopersicon esculentum）和苜蓿（Medicago sativa）等100多种具有重要经济价值的作物,引起枯萎病和根腐病等。对土壤和植物根组织中的尖孢镰刀菌进行检测和定量是病害早期诊断和有效防治的基础。本文对国内外关于尖孢镰刀菌检测和定量方法（主要包括培养基菌落平板稀释法、常规PCR和实时荧光定量PCR等）及其应用进行总结,旨在对农牧业生产中尖孢镰刀菌检测和定量提供理论指导。     

香蕉 - 尖孢镰刀菌互作机理及抗病育种研究进展

由土壤真菌 Fusarium oxysporum f. sp. cubense（Foc）引起的香蕉镰刀菌枯萎病是全世界范围内严重威胁香蕉生产的毁灭性病害。目前已发现 Foc 的 4 个生理小种。20 世纪 70 年代，Foc 1 号生理小种造成我国华南地区的龙牙蕉和粉蕉种植园大面积发病；90 年代中后期，在广东省的香牙蕉种植园发现 Foc 4 号生理小种，并且迅速向其他香蕉产区蔓延。目前，国内各香蕉主产区均有报道发生 Foc 4 号生理小种引起的香蕉枯萎病，该病已成为制约我国香蕉生产的最主要因素。对香蕉枯萎病菌侵染过程以及香蕉枯萎病致病机理、抗性机制、抗病品种选育、抗性种质筛选及抗病性鉴定、防治等多个领域取得的研究进展进行了概述，并对今后研究方向进行了展望，主要包括：（1）在继续研究已有抗病品种对 Foc TR4 抗性的同时，要进一步深入研究 Cavendish 对Foc 1 号生理小种的抗性；（2）利用已经建立的香蕉 CRISPR/Cas9 基因编辑技术体系，获得香蕉枯萎病抗病品种，并进一步应用寄主植物诱导的基因沉默技术（HIGS）获得更加持久稳定的抗病性；（3）将已经建立的香蕉试管苗离体水培系统应用于香蕉-Foc 互作研究。     

解淀粉芽胞杆菌HRH317对串珠镰孢菌菌丝形态和超微结构的影响

为明确新型生防菌解淀粉芽胞杆菌Bacillus amyloliquefaciens HRH317菌株对病原菌串珠镰孢菌Fusarium moniliforme的抑制作用,采用牛津杯法对HRH317菌株抑菌活性进行测定,并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和荧光显微镜对经HRH317菌株发酵上清液处理后的串珠镰孢菌菌丝形态及超微结构进行观察。结果显示,HRH317菌株发酵上清液对串珠镰孢菌有很好的抑菌活性,抑菌圈平均直径可达33.31 mm。扫描电镜结果显示,HRH317菌株发酵上清液处理24 h时,串珠镰孢菌菌丝体出现断裂现象;处理72 h时,串珠镰孢菌菌丝体断裂较严重,多处裂解;处理96 h时,串珠镰孢菌菌丝体彻底瓦解,且无完整菌丝体。透射电镜结果显示,HRH317菌株发酵上清液处理72 h时,串珠镰孢菌菌丝体细胞形态扭曲变形,细胞内结构紊乱,遭破坏。荧光显微镜结果显示,经PI染料染色处理12 h时,串珠镰孢菌细胞有少数细胞被染成红色,细胞膜通透性受一定程度破坏;处理16 h时,串珠镰孢菌细胞大面积被染红;处理20 h时,串珠镰孢菌细胞被染色面积增大;处理24 h时,串珠镰孢菌细胞膜受破坏程度增加,细胞内大面积被染色。表明解淀粉芽胞杆菌HRH317菌株对串珠镰孢菌菌丝形态和超微结构有破坏作用,能抑制病原菌串珠镰孢菌菌丝体生长。     

Microbial dynamics and natural remediation patterns of Fusarium‐infested watermelon soil under 3‐yr of continuous fallow condition

Long‐term monoculture of watermelon results in inhibited growth and decreased crop yields, possibly because of imbalance in microbial ecology caused by accumulation of the pathogen in soil. This results in serious problems in the economics of watermelon production. We investigated the build‐up of Fusarium in soil under watermelon cultivation and changes over 3 yr of fallow in a microcosm. We focused on changes in the microbial community of Fusarium‐infected soil, including the diversity of the microfloral species composition, and species abundance. Long‐term monoculture of watermelon leads to changes in microbial diversity and community structure. The microbes most readily cultured from infested soil were suppressed by watermelon wilt pathogen Fusarium oxysporum f. sp. niveum (FON). Of 52 isolated and identified culturable microbes, 83.3% of bacteria, 85.7% of actinomycetes, 31.6% of fungi and 20.0% of Fusarium sp. were inhibited by FON on bioassay plates. Prior to fallowing, infested soil was a transformed ‘fungus‐type’ soil. After 3 yr of fallow, the infested soil had remediated naturally, and soil microbial diversity recovered considerably. Abundance of dominant bacterial populations was increased by 118–177%, actinomycetes, fungi and FON were decreased by 23–32, 33–37 and 50%, respectively. The ratio of bacteria: actnomycetes: fungus: Fusarium sp. in infested soil changed from 24 000:100:4:1 prior to fallow to 57 000:100:3.5:1 after fallowing, nearer to the 560 000:400:8:1 ratio of healthy soil not used for watermelon cultivation. This suggests the ‘fungus‐type’ soil was converting to ‘bacteria‐type’ soil and that disrupted microbial communities in infested soil were restored during fallow.     

尖孢镰刀菌番茄专化型中SNARE蛋白FolSso1的功能分析

 SNARE(Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白保守存在于丝状真菌中,在膜泡转运的过程中起着关键的作用。番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici,Fol)引起的,严重威胁着番茄的生产。我们使用反向遗传学的方法来研究番茄枯萎病菌中SNARE蛋白FolSso1的功能,实验结果发现FolSSO1的基因缺失突变体菌丝生长速率降低,且产孢数量减少。另外,FolSSO1基因的缺失导致突变体相较于野生型菌株对细胞壁压力与细胞膜压力更加敏感。然后,在番茄果实和番茄植株的致病性实验中,我们发现FolSSO1的缺失并没有引起Fol致病性显著的变化。综上所述,本研究发现FolSSO1可以调控Fol营养生长,繁殖和对环境压力的响应过程,然而对Fol的致病过程并没有显著的调控作用。     

莲腐败病菌遗传转化体系的构建

由共享镰刀菌Fusarium commune引起的莲腐败病是我国莲生产上的主要病害之一。本研究以强致病力菌株FCN23为供试菌株,通过PEG介导的遗传转化法研究了菌龄、酶解时间和渗透压稳定剂等对原生质体制备的影响。结果表明,分生孢子在YPD液体培养基培养24 h获得新鲜菌丝,在酶解时间为2.5 h,渗透压稳定剂为0.7 mol/L NaCl溶液时原生质体制备效率最高。进而将遗传霉素的抗性基因和绿色荧光蛋白基因转入莲腐败病菌原生质体中,获得了稳定表达的转化子,能够稳定遗传gfp基因,说明莲腐败病菌的遗传转化体系构建成功。该体系的建立为莲腐败病菌的侵染过程及基因功能研究奠定了基础。     

苯醚甲环唑拌种对小麦根际微生物群落的影响

小麦茎基腐病是我国北方小麦主产区的重大病害,对小麦安全生产造成严重威胁。化学农药的使用是最直接有效的防治方法,在植物病害防治中发挥重要作用。苯醚甲环唑是一种具有较高安全性的三唑类杀菌剂。本课题前期明确了苯醚甲环唑拌种对小麦茎基腐病有一定的防治效果,且促生增产,但其对小麦根际微生物的影响尚不清楚。本文研究了苯醚甲环唑拌种对茎基腐病田中小麦根际土壤微生物的影响,结果表明,苯醚甲环唑拌种处理对小麦分蘖期,拔节期和灌浆期根际微生物的alpha和beta多样性均无显著影响,但使分蘖期镰孢属的相对丰度显著降低。微生物共现网络分析表明,苯醚甲环唑拌种处理提高了细菌网络的复杂性,降低了真菌网络复杂性,使植株根际微生物网络更接近健康植株根际的特征。该研究从根际微生物的角度为苯醚甲环唑防治小麦茎基腐病的机制研究及对土壤微生物的安全性评价提供理论依据。     

蒙古黄芪根腐病病原鉴定及防治药剂室内筛选

为鉴定青海省民和地区蒙古黄芪(Astragalus membranaceusvar.mongholicus)根腐病病原菌及筛选防治该病害的有效杀菌剂,本研究基于形态学特征、rDNA-ITS,TEF-1α和RPB2序列分析对蒙古黄芪根腐病病原进行鉴定,并利用菌丝生长速率法测定8种杀菌剂对病原菌的抑制作用。结果发现,引起黄芪根腐病的病原菌为腐皮镰刀菌(Fusarium soani)、逗号镰刀菌(F.virguliforme)、木贼镰刀菌(F.equiseti)和锐顶镰刀菌(F.acuminatum)。室内药剂试验表明硅唑·咪鲜胺对4种镰刀菌的抑制作用最好,EC₅₀在0.195~0.588 mg·L^-1之间;多菌灵对腐皮镰刀菌、木贼镰刀菌和锐顶镰刀菌的抑制作用较强,EC₅₀在0.113~0.869 mg·L^-1之间;咯菌腈对逗号镰刀菌、木贼镰刀菌和锐顶镰刀菌的抑制作用较强,EC₅₀在0.153~0.390 mg·L^-1之间;甲基硫菌灵、噁霉灵、溴菌腈和石硫合剂对4种镰刀菌的抑制作用较差,EC₅₀在1.018~4.360 mg·L^-1之间。试验结果为生产上合理选用杀菌剂防治黄芪根腐病提供了科学依据。     

碱性硅肥对香蕉枯萎病的影响

本研究以香蕉枯萎病菌尖镰孢古巴专化型4号小种为目标菌,采用PDA平板培养、土壤平板培养和盆栽试验三种方法来测定碱性硅肥对香蕉枯萎病病菌的影响。结果表明,使用第一种方法,硅肥在小于1000倍液的范围内对菌丝生长均显示抑制作用,其中原液的抑制率达到最高并与其他浓度处理,以及对照普通肥料有显著的差异（p<0.05）;第二种方法显示与第一种方法的抑菌效果一致;第三种方法显示,硅肥处理的香蕉苗病情指数为43.85%,对照肥料处理的为68.57%,空白对照的为80.00%。本研究认为,碱性硅肥对香蕉枯萎病菌有一定的抑制作用,在生产上应用潜力。     

一株燕麦根腐病生防菌的鉴定及其防治效果

燕麦镰刀菌(Fusarium avenaceum)是引起燕麦(Avena sativa)根腐病的主要病原菌之一,为开发高效防治燕麦根腐病的绿色生物菌剂,本研究从健康燕麦根际土壤中分离筛选出一株燕麦镰孢菌高效拮抗细菌YF,并开展了形态学和分子鉴定,研究了该菌的抑菌谱及对燕麦镰孢菌的室内防治试验和作用机理。结果表明,该菌被鉴定为多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)。活性测定发现该菌对燕麦镰刀菌的菌丝生长抑制率达到70.69%,对孢子萌发抑制率为85.92%。通过抑菌谱筛选发现该菌对常见的8种病原真菌均有较好的防治作用。利用该菌发酵液处理后燕麦镰孢菌菌丝出现异常分枝、囊泡状畸形且伴有细胞壁破裂。盆栽试验表明,该菌对燕麦根腐病的防治效果达到81.45%,其防效显著高于化学农药多菌灵(61.87%) (P < 0.05),且该菌对燕麦表现出较好的促生长作用。因此,该菌株多粘类芽孢杆菌具备了开发燕麦根腐病生物防治菌剂的潜力。