甘薯莖線蟲主要侵入途徑分析

徐振 孫厚俊 楊冬靜

摘要[目的]明確甘薯莖線蟲造成甘薯嚴(yán)重減產(chǎn)的機(jī)制。[方法]通過室內(nèi)及田間試驗(yàn)分析了莖線蟲侵入甘薯的主要途徑。[結(jié)果]苗期莖線蟲主要從薯苗基部傷口侵入。在地下部無傷口條件下，薯苗1 g組織內(nèi)莖線蟲數(shù)量?jī)H為9.2頭，顯著低于對(duì)照處理的165.2頭。薯塊表皮對(duì)抵御莖線蟲侵入具有重要作用，且不同品種薯塊表皮對(duì)莖線蟲的侵入抗性水平不同。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，壓莖處理組薯拐及薯塊病情指數(shù)均顯著低于埋莖處理組。與傳統(tǒng)的埋莖處理組相比，通過壓莖法種植的薯苗由于地下部沒有傷口存在，平均10株薯苗產(chǎn)量增加56.1%，結(jié)薯數(shù)增加115.8%。[結(jié)論]封閉薯苗基部傷口是防治莖線蟲病的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞 甘薯莖線蟲；侵入途徑；產(chǎn)量

中圖分類號(hào) S435.315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）02-0164-03

Abstract[Objective] The aim was illustrate the mechanisms underlying the severely yield reduction of sweetpotato caused by potato rot nematodes （PRNs）.[Method] Greenhouse and field exprements were carried out to explore the main invasion route of PRNs.[Result]During seedling stage， PRNs enter seedlings mainly through the wounds at the base of underground stems. In average， there were only 9.2 PRNs in 1g tissue of seedlings without wounds on underground stems， which is significantly lower than control treatment（165.2 PRNs）. Storage root cuticle play important role in preventing PRNs invasion， with the resistant level changing as cultivars. Field exprement results showed that the disease incidences both of underground stem and storage root were significantly lower in pressing stem treatment than that in burying stem treatment. Compare to burying stem treatment， the yield of ten plants in pressing stem treatment was increased by 56.1%， and the number of storage root was increased by 115.8%.[Conclusion] Sealing off the wounds on the underground stem would be the key of PRNs control.

Key words Potato rot nematode；Invasion route；Yield

甘薯莖線蟲病是我國(guó)北方薯區(qū)較嚴(yán)重的病害之一。國(guó)家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系2010年對(duì)甘薯病蟲害普查報(bào)告顯示，甘薯莖線蟲病在河北、河南、安徽和山東省都是危害甘薯最嚴(yán)重的病害，發(fā)病面積達(dá)133.2萬hm2。甘薯莖線蟲病的病原為馬鈴薯腐爛莖線蟲（Ditylenchus destructor Thorne），又稱甘薯莖線蟲，屬墊刃目莖線蟲屬[1]。該線蟲普通發(fā)生可導(dǎo)致甘薯減產(chǎn)20%～50%，嚴(yán)重年份甚至絕收[2]。甘薯莖線蟲為遷移性內(nèi)寄生線蟲，其寄主非常廣泛，包括多種重要農(nóng)作物和雜草[3]，同時(shí)具有食真菌性[4]，所以采用傳統(tǒng)的作物輪作方法很難防治。采用化學(xué)農(nóng)藥防治，除不可避免的殘留和抗藥性問題外，由于莖線蟲的生活習(xí)性，很少有藥劑能夠達(dá)到理想的防治效果。開展甘薯莖線蟲病的組織病理學(xué)研究，對(duì)提出有效的防治方法具有重要意義。

目前，國(guó)際上已有大量關(guān)于甘薯莖線蟲在不同作物上危害特點(diǎn)的研究報(bào)道，如花生[5-8]、馬鈴薯[9-10]、大蒜等[11]，以及對(duì)真菌的取食行為研究[12]。在我國(guó)，甘薯莖線蟲主要為害甘薯，筆者前期研究結(jié)果表明，甘薯莖線蟲造成甘薯減產(chǎn)與寄主齡期及田間莖線蟲種群基數(shù)具有直接關(guān)系。且大量田間調(diào)查結(jié)果表明，薯苗地下莖部分的病情指數(shù)通常高于薯塊、須根等其他地下部，說明薯苗基部的切口很可能是莖線蟲侵入甘薯最主要的侵入位點(diǎn)[13]。漆永紅等[14]研究表明，在甘薯移栽28 d時(shí)，莖線蟲主要集中在薯苗地下莖下部3 cm范圍內(nèi)，70 d時(shí)已擴(kuò)散至地上莖部分，移栽后84 d即可在新結(jié)薯塊上分離到莖線蟲，但未發(fā)現(xiàn)莖線蟲侵入甘薯須根。林茂松等[15]對(duì)薯塊形態(tài)結(jié)構(gòu)與莖線蟲抗性的關(guān)系進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)莖線蟲可直接從感病品種薯塊表皮侵入，后主要集中在薯塊表皮層為害，而抗性品種由于具有更厚的木栓層細(xì)胞（4～5層），可有效防止莖線蟲從薯塊表皮直接侵入。由此可見，甘薯莖線蟲既可從薯苗移栽時(shí)的傷口侵入，也可從甘薯地下部表皮直接侵入。然而在田間，哪種侵入途徑是莖線蟲進(jìn)入甘薯的主要途徑，對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響最大尚不明確。鑒于此，筆者通過室內(nèi)及田間試驗(yàn)研究了苗期及結(jié)薯期莖線蟲侵入甘薯的主要途徑及其對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響，旨在為甘薯莖線蟲病的防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

甘薯品種栗子香、徐18、徐781均來自江蘇徐州甘薯研究中心。甘薯莖線蟲為徐州當(dāng)?shù)仄废?。在甘薯田?nèi)采集發(fā)病薯塊，帶回實(shí)驗(yàn)室后用淺盤法分離收集莖線蟲，經(jīng)鑒定后采用打孔法接種于健康栗子香薯塊上培養(yǎng)，備用。

1.2 方法

1.2.1 苗期侵入途徑分析。

分別采用壓莖法和埋莖法將栗子香薯苗單獨(dú)種植于盛有1 kg消毒土壤的直徑15 cm的塑料花盆中。壓莖法是將薯苗彎曲成“V”形，中間部分埋于土中，薯苗基部切口置于土外的種植方法；埋莖法是傳統(tǒng)的將剪下的薯苗基部直接埋入土中的種植方法。采用根部滴加法，向每盆薯苗接入200頭莖線蟲，2種種植方法的處理各設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)10株薯苗。接種了莖線蟲的薯苗在室溫下培養(yǎng)40 d后，從土中挖出薯苗，用清水沖洗干凈，用解剖剪將地下莖縱向剖開，測(cè)量受害部寬度，根據(jù)受害部所占比例對(duì)病害進(jìn)行分級(jí)，計(jì)算病情指數(shù)。具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0級(jí)，全株不發(fā)??；1級(jí)，開始發(fā)病，尚不明顯；2級(jí)，受害部達(dá)全株1/3；3級(jí)，受害部達(dá)全株1/2；4級(jí)，受害部達(dá)全株2/3；5級(jí)，全株發(fā)病。

病情指數(shù)=（各級(jí)感病苗數(shù)×相應(yīng)級(jí)數(shù)）調(diào)查苗總數(shù)×5×100

將薯苗地下莖發(fā)病組織全部剪下，稱重。用淺盤法分離發(fā)病組織中的莖線蟲，將線蟲液離心濃縮，統(tǒng)一定容至2 mL，混勻后吸取50 μL線蟲液在顯微鏡下計(jì)數(shù)，計(jì)算1 g組織中莖線蟲數(shù)量[13]。

1.2.2 塊根侵入途徑分析。

挑選表皮完好的栗子香、徐18及徐781薯塊，清洗干凈后表面噴施75%乙醇消毒，將薯塊在35 ℃、85%～90%濕度條件下高溫愈合24 h，消除薯塊表面的細(xì)微傷口，備用。分別采用打孔法和表皮接種法向待測(cè)栗子香薯塊接種150頭莖線蟲。打孔法參照謝逸萍等[16]的方法實(shí)施。表皮接種參照Zhang等[3]的方法，將200 μL消毒的線蟲懸浮液滴加到創(chuàng)可貼的止血棉上，將創(chuàng)可貼貼于薯塊表面，用保鮮膜保濕，在25 ℃、濕度80%條件下暗培養(yǎng)40 d，調(diào)查薯塊發(fā)病情況及薯塊重量損失百分比。2種接種方法處理各設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5塊薯塊。采用表皮接種法向栗子香、徐18、徐781薯塊表面接種莖線蟲300頭，在25 ℃、濕度80%條件下暗培養(yǎng)80 d，調(diào)查不同品種的發(fā)病情況，評(píng)價(jià)各甘薯品種的抗侵入性。參試甘薯品種各設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5塊薯塊。薯塊發(fā)病情況分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及病情指數(shù)計(jì)算方法參照徐振等[13]的方法進(jìn)行。

1.2.3 侵入途徑與產(chǎn)量關(guān)系試驗(yàn)。

田間修建6個(gè)2 m×4 m的水泥池，每池起6壟，每壟栽種10株薯苗。分別采用壓莖法和埋莖法在各水泥池中種植健康栗子香薯苗各3行。1～3號(hào)水泥池為不接種莖線蟲對(duì)照，4～6號(hào)水泥池采用根部滴加法向每株薯苗接種莖線蟲200頭。每處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3行（30株）薯苗。收獲時(shí)，調(diào)查各處理薯塊、薯拐病情指數(shù)、結(jié)薯數(shù)及產(chǎn)量。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)分析。

莖線蟲數(shù)量通過log（x+1）轉(zhuǎn)化后進(jìn)行單因素方差分析，比較各處理間差異顯著性。薯拐和薯塊的病情指數(shù)通過（x+1）轉(zhuǎn)化后進(jìn)行單因素方差分析，比較處理間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期侵入途徑分析

甘薯埋莖種植方法，即將薯苗彎曲成“V”形埋入土中，能夠有效避免薯苗地下部傷口的存在，保證莖線蟲只能從薯苗表皮直接侵入。為明確薯苗基部切口是莖線蟲侵入甘薯的主要途徑，比較了壓莖法與埋莖法處理間薯苗發(fā)病程度的差異。結(jié)果表明，在接種莖線蟲40 d后，采用傳統(tǒng)的埋莖法種植的薯苗莖線蟲病發(fā)病率達(dá)100%，平均病情指數(shù)為95.7；而采用壓莖法種植的薯苗莖線蟲病發(fā)病程度明顯減輕，薯苗發(fā)病率僅為73.3%，病情指數(shù)降至56.7，均顯著低于埋莖法處理的薯苗（圖1）。此外，壓莖法種植的薯苗1 g組織中莖線蟲數(shù)量平均為9.2頭，顯著低于埋莖法處理的165.2頭。上述結(jié)果表明，甘薯莖線蟲主要從薯苗基部的傷口侵入，當(dāng)薯苗地下部不存在傷口時(shí)，莖線蟲的侵入量則顯著降低。

2.2 塊根侵入途徑分析

利用創(chuàng)可貼將莖線蟲接種于薯塊表皮，能準(zhǔn)確地控制莖線蟲的侵入位點(diǎn)及接種劑量，是有效的甘薯塊根抗侵入性評(píng)價(jià)方法。由圖2可知，當(dāng)200頭莖線蟲被以傳統(tǒng)的打孔法接種到栗子香薯塊時(shí)，經(jīng)過40 d室溫培養(yǎng)，薯塊發(fā)病等級(jí)均達(dá)到最高的4級(jí)，呈現(xiàn)典型的糠心癥狀，薯塊平均重量損失率為35.3%；而在相同的莖線蟲接種劑量情況下，表皮接種處理的薯塊發(fā)病等級(jí)主要集中在1～2級(jí)，平均病情指數(shù)僅為28.3，薯塊平均重量損失率僅為8.7%，顯著低于打孔接種法處理薯塊。上述結(jié)果表明，莖線蟲雖然可以通過薯塊表皮直接侵入，但侵入成功率顯著降低。莖線蟲從表皮侵入后，也僅在薯塊表皮層積累為害，很難擴(kuò)展到薯塊髓部，這與林茂松等[15]的研究結(jié)果一致。

采用表皮接種法，莖線蟲接種劑量增加到300頭，對(duì)甘薯品種栗子香、徐18、徐781的抗侵入性進(jìn)行比較。結(jié)果表明，在接種莖線蟲80 d后，高感品種栗子香發(fā)病最嚴(yán)重，莖線蟲已擴(kuò)散至薯塊髓部；高抗莖線蟲病品種徐781發(fā)病最輕，僅在表皮層內(nèi)有少許發(fā)病組織或完全不發(fā)??；徐18抗性中等，但發(fā)病組織仍僅局限于薯塊表皮層（圖3）。目前通用的甘薯莖線蟲病抗性鑒定方法包括田間自然誘發(fā)法和打孔接種法，其對(duì)栗子香和徐781的抗性鑒定結(jié)果均與該研究采用的表皮接種法一致。自然誘發(fā)法和打孔接種法的鑒定結(jié)果均顯示徐18為莖線蟲病感病品種，而表皮接種研究結(jié)果表明徐18 為抗性品種，說明薯塊表皮的完整性是甘薯莖線蟲病抗性的重要組成部分。

2.3 侵入途徑與產(chǎn)量的關(guān)系分析

通過田間采用不同的種植方法分析傷口侵入和表皮侵入對(duì)甘薯產(chǎn)量造成的影響。由表1可知，在種植初期接種200頭莖線蟲，到收獲時(shí)，2種處理薯苗薯拐的病情指數(shù)均高于相應(yīng)處理薯塊。壓莖法處理薯拐和薯塊的平均病情指數(shù)分別為63.800和14.800，均顯著低于埋莖法處理的80.800和33.300。2種處理的產(chǎn)量體現(xiàn)相同的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，壓莖法處理甘薯產(chǎn)量為0.128 kg/株，顯著高于埋莖處理組，但都低于未接線蟲的對(duì)照組。結(jié)薯數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，壓莖法接莖線蟲處理組的結(jié)薯數(shù)與對(duì)照組間無顯著差異，但顯著高于埋莖接莖線蟲處理組。上述結(jié)果表明，接種莖線蟲后，薯拐病情指數(shù)顯著高于薯塊，說明地下莖是莖線蟲為害甘薯的首要目標(biāo)，且地下莖傷口的存在是莖線蟲侵入甘薯的主要途徑。同樣接種200頭莖線蟲的情況下，采用壓莖法種植甘薯，消除薯苗地下莖部分的傷口，可使甘薯產(chǎn)量提高56.1%，但仍顯著低于不接莖線蟲的對(duì)照組。埋莖法處理組產(chǎn)量和結(jié)薯數(shù)均顯著低于其他3個(gè)處理組，說明莖線蟲首先在甘薯莖部為害，影響甘薯的結(jié)薯數(shù)及膨大程度從而導(dǎo)致甘薯產(chǎn)量下降。