西南林业大学真菌研究团队揭示经济林刺梨果腐病原环孢镰刀菌及其致病力

文摘   2024-08-29 16:23   云南  

经济林主要是指利用树木的果实、种子、树皮、树叶、树汁、树枝、花蕾、嫩芽等等,以生产油料、干鲜果品、工业原料、药材及其它副特产品(包括淀粉、油脂、橡胶、药材、香料、饮料、涂料及果品)为主要经营目的的乔木林和灌木林;是有特殊经济价值的林木和果木。如木本粮食林、木本油料、工业原料特用林等(Mahmooli et al. 2013.)

刺梨(Rosa roxbunghii)为蔷薇科多年生落叶灌木缫丝花的果实,又名山王果、刺莓果、佛朗果、茨梨、木梨子,别名刺菠萝、送春归、刺酸梨子、九头鸟、文先果,是滋补健身的营养珍果,是一种稀有的果实。生于海拔500-2500米的向阳山坡、沟谷、路旁以及灌木丛中,果皮上密生小肉刺,俗称之为"刺梨"。果实内含有丰富的维生素C,被称为"C之王"。单宁500毫克至1000毫克;含酸1克左右;总糖量一般4克左右(Fu et al. 2020)。

刺梨果实呈扁球形或圆锥形,稀纺锤形,直径2-4cm。表面黄褐色,密被针刺,有的并具褐色斑点;先端常有黄褐色宿存的花萼5瓣,亦被披针刺。纵剖面观:果肉黄白色;种子多数,着生于萼筒基部凸起的花托上,卵圆形,浅黄色,直径约1.5~3mm,骨质。气微香,味酸、涩、微甜。其功效包括:增强免疫力:刺梨含大量能提高人体免疫力的维生素C,从而增强对部分疾病的预防作用。抗衰老、降压:刺梨富含胡萝卜素,胡萝卜素可转化为维生素A,吃刺梨可补充人体维生素A,促进人体生长发育。促进生长发育:主要有超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶。治疗脚气病:刺梨含有维生素B1,长期食用刺梨可补充维生素B1摄入,可达到治疗脚气病的效果。润肺:刺梨可滋润肺经,有较好的润肺、化痰、止咳作用,肺燥所致的咳嗽患者可适当食用。促进消化:刺梨味略酸,食用后能吸收大量果酸和柠檬酸,促进唾液、胃液和胃酸的分泌,对肠胃产生温和刺激,促进肠胃蠕动,增强消化功能(Fu et al. 2020)。

西南林业大学林学院真菌病害与分子系统学研究团队于20248月在国际真菌学病害期刊Plant Disease (中科院二区,IF=4.4)在线发表一篇题为“First Report of Rosa roxburghii Rot Disease Caused by Fusarium annulatum in China”的文章。研究团队基于导致经济林病害病原的多个类群基因组学数据,并联合宏观子实体、体视子实层体、微观微细结构的形态学深度分析,揭示经济林刺梨果腐病原环孢镰刀菌及其致病力。

20229月至10月,西南林业大学林学院真菌病害与分子系统学研究团队于刺梨主产区,观察到刺梨果实10 ~ 15%发生果腐病,其症状表现为果实表面黑褐色病变,凹陷、柔软、恶臭,周围有灰褐色组织 (Fig. 1)


Figure1. Fusarium annulatum rot symptoms on Rosa roxburghii fruits


随机从病区采集5株感染的刺梨灌木,置于透明塑料袋中,用于实验室病原菌分离。将感染的刺梨果实在0.5% NaOCl中表面消毒2 min,用无菌水冲洗5次,晾干。将坏死组织与健康组织之间的有症状组织切成5 × 5 mm的小块,置于马铃薯葡萄糖琼脂 (PDA)上,28℃黑暗培养5天。将从培养皿中生长的真菌菌丝尖端转移到新的PDA培养皿中,培养至观察到分生孢子。共分离得到5株形态特征相似的真菌。菌落为单孢子,产生浅紫色至深紫色菌落,具有丰富的气生菌丝 (Fig. 2)。大分生孢子相对较细,呈曲线状,0 ~ 3隔。微分生孢子呈倒卵形至梨形,大小为5.2 ~ 17.2 × 2.1 ~ 3.3 μm (n = 50) (Fig. 3)。形态特征与环孢镰刀菌相似(Yilmaz et al. 2021)


Figure2Fusarium annulatumcolonies on PDA (front and reverse)

Figure3. Conidia (a); sporulation structure (b-c).Bars: a-c=20 μm


采用DN14十六烷基三甲基溴化铵快速植物基因组提取试剂盒(Aidlab生物技术有限公司,北京)提取具有代表性的两个分离株 (Zhaochanglin 1621Zhaochanglin 1622)的基因组DNATEF1RPB2基因分别用引物EF1-983F/EF1-2218R (Rehner et al. 2005)bRPB2-6F/bRPB2-7.1R (Matheny et al, 2002)进行聚合酶链反应扩增。所有序列均存入GenBank (TEF1, PP236860, PP236861; RPB2, pp767864, pp767865)。对TEF1RPB2序列进行BLAST检索,发现TEF1序列与F. annulatum分离株CBS 258.54的同源性为99.89% (937/938 bp)RPB2序列与CBS 267.93的同源性为99.86% (737/738 bp)。在系统发育树上,分离株 (Zhaochanglin 1621Zhaochanglin 1622)与代表性参考菌株的序列聚在一类 (Fig. 4)。形态学和多基因系统发育分析表明,分离株为环孢镰刀菌。


Figure 4. Pathogenicity test, infection symptoms observed on Rosa roxburghii after 7 days


研究采用Koch法则,将5个成熟健康的刺梨果实在1% NaClO溶液中表面消毒1分钟,用无菌水冲洗,并在25℃下干燥30分钟。将从两个分离株 (Zhaochanglin 1621Zhaochanglin 1622) 中收集的分生孢子悬浮液 (106孢子/mL) 喷洒在刺梨果实上,并用无菌蒸馏水喷洒对照处理。果实在25℃80%相对湿度条件下孵育。本实验有5个重复,7天后,所有接种果实都表现出与最初在受感染植株上观察到的症状相似的症状 (Fig. 5)。经形态学和分子系统学数据,明晰该病原菌与刺梨果致病区病害病原为F. annulatum。致病病原环孢镰刀菌寄主范围广,据研究揭示该病原可感染多种作物、水果和蔬菜 (Rehner et al. 2005, and Nelson 2022)

本研究联合宏观子实体、体视子实层体、微观微细结构的形态学深度分析,揭示经济林刺梨果腐病原环孢镰刀菌及其致病力,研究成果为进一步开展刺梨果实病害病原流行病学研究奠定了基础,研究旨在研判病害病原,制定高效可行防治方法,提高刺梨的经济效益,助力乡村振兴事业。


Figure 5. Maximum parsimony strict consensus tree illustrating the phylogeny of Fusarium species based on RPB2TEF1 sequences.


西南林业大学林学院森林保护专业赵长林教授为论文的通讯作者西南林业大学林学院森林保护专业本科生王莉蕊为论文的第一作者,同时森林保护专业本科生冯思懿参与了部分实验工作。该研究获得国家自然科学基金 (项目No. 32170004)和云南省高层次人才计划(YNQR-QNRC-2018-111)项目资助。


论文第一作者王莉蕊


原文链接:https://doi.org/10.1094/PDIS-06-24-1326-PDN

课题组网站:http://www.fungitaxonomy.com/charlie/imgart.asp?classid=2.html


文字: 王莉蕊

图片:王莉蕊

校对:杨新

复审:顾子蕊 杨新

终审:赵长林


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